Кейли, Джордж

Сара была единственной женой Джорджа Кейли. Она родила ему троих сыновей (из которых двое умерли от кори) и шестерых дочерей (одна из них умерла от болезни сердца в возрасте 16-ти лет). Характер у жены Кейли оказался тяжёлый, её выходки шокировали детей и неоднократно вынуждали супруга писать соседям письма с извинениями. Джордж Кейли, однако, был весьма подавлен её кончиной, которая произошла в 1854 году[6].

Джордж Кейли начал интересоваться вопросом создания летательного аппарата тяжелее воздуха, по крайней мере, с 1796 года. В этот период в его личных записях появляются результаты наблюдений за птицами и проводимых над ними измерений[6]. В 1799 году Кейли заказал гравировку серебряного диска, на одной стороне которого он изобразил эскиз задуманного им летательного аппарата, а на другой — диаграмму сил, действующих на него в полёте. Летательный аппарат, изображённый на диске представлял собой лодку, над которой под некоторым углом была укреплена неподвижная несущая поверхность. Поступательное движение аппарата должно было обеспечиваться парой вёсел. К заднему концу лодки было прикреплено крестообразное хвостовое оперение. Таким образом, задуманный Кейли летательный аппарат, содержал основные элементы самолёта[6][8]. Многие исследователи приписывают Джорджу Кейли рождение идеи летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельным от него движителем, то есть самолёта[6][7]. Однако другие указывают, что данная концепция, как и другие конструктивные идеи, содержащиеся в проекте Кейли, выдвигались и ранее, хотя именно работы Кейли положили начало научному исследованию концепции самолёта[8].

В 1804 году Джордж Кейли начал проводить эксперименты, направленные на получение научных данных для создания летательного аппарата. Для исследования аэродинамических характеристик крыла он создал ротативную установку, в которой исследуемая поверхность крепилась к концу рычага, вращающегося вокруг вертикальной оси за счёт силы опускающегося груза[6][8]. Хотя подобные установки создавались для аэродинамических экспериментов и ранее[6], именно Кейли впервые предпринял такие эксперименты для решения проблемы создания самолёта[8]. В ходе экспериментов Кейли измерял подъёмную силу, действующую на квадратную плоскую пластинку в зависимости от угла атаки, и получил результаты, близкие к современным данным[6][8].

Эскиз модели планёра Кейли. 1804 год

В том же году Кейли изготовил для экспериментов модель планёра с крылом малого удлинения площадью около 993,5 см². По словам самого Кейли, модель совершала полёты на расстояние 18-27 м[6][8].
В 1808 году учёным была изготовлена ещё одна модель планёра, особенностью которого были: крыло значительного удлинения сложной в плане формы и искривлённый профиль крыла[6][8]. Модель испытывалась в свободном полёте, а также на привязи (как воздушный змей)[8].

В 1809—1810 годах в журнале Nicolson’s Journal of Natural Philosophy был напечатан труд Джорджа Кейли в трёх частях «О воздушной навигации» (On Aerial Navigation) — первая в мире опубликованная научная работа, содержащая первоосновы теории полёта планёра и самолёта[8].

В 1843 году, после публикации проекта самолёта У. Хенсона, Джордж Кейли опубликовал ещё две статьи, посвящённые вопросам авиации, в которых высказал идею самолёта-полиплана, а также опубликовал проект конвертоплана с четырьмя дискообразными несущими поверхностями, которые, будучи разрезаны на сегменты, должны были на режимах взлёта и посадки превращаться в несущие винты[6].

«Управляемый парашют» Кейли

В 1852 году Кейли опубликовал статью в журнале Mechanics’ Magazine, в которой был представлен проект планёра (автор назвал его governable parachute — «управляемый парашют»). В статье была указана целесообразность использования для обеспечения продольной статической устойчивости неподвижной горизонтальной поверхности, расположенной позади крыла (в современных терминах — стабилизатора), установленного на угол атаки, меньше, чем у крыла. При этом центр тяжести рекомендовалось располагать несколько впереди центра давления крыла[6].

В 1809 году Кейли предпринял постройку летательного аппарата в натуральную величину. Аппарат имел неподвижное крыло с вырезом в середине для помещения лётчика, который при разбеге должен был бежать по земле, а также хвостовое оперение. Движущая сила должна была создаваться специальными машущими крыльями. В испытаниях, которые проводились без задействования машущих крыльев, удавались короткие подлёты[8]. Так как машущие крылья не применялись во время этих подлётов, некоторые источники классифицируют эти подлёты, как выполненные на планёре[6], хотя есть авторы, которые оспаривают такую классификацию[8].

Летательный аппарат Кейли 1849 года

В 1849 году Кейли построил ещё один летательный аппарат, принцип полёта которого был аналогичен предыдущему. В отличие от первого аппарата, новый имел фюзеляж в виде лодки, установленный на колёсном шасси. Три несущих поверхности располагались одна над другой (то есть аппарат был трипланом[6]). Машущие крылья-пропеллеры предположительно, должны были приводится в движение мускульной силой авиатора[8] или же тепловым двигателем, используемым в качестве рабочего тела нагретый воздух[6]. Испытывался, однако, данный аппарат так же, как и предыдущий, — без задействования движителя[6][8]. В таком режиме, при разбеге под уклон, он, по словам создателя, оказался способен поднять «мальчика лет десяти» на высоту нескольких метров[6]. Некоторые источники классифицируют эти испытания, как первые в мире полёты человека на планёре[8]. Однако по данному вопросу есть ещё две альтернативные точки зрения:

• по крайней мере часть планирующих полётов человека с возвышенностей на искусственных крыльях, описываемая множеством древних авторов, — реальна, и такие полёты можно классифицировать как полёты на планёре, то есть первый полёт на планёре был выполнен задолго до Кейли[8];
• любое намерение использовать машущее крыло не позволяет классифицировать аппарат, как чистый планёр, а потому ни искусственные крылья древних, ни аппарат Кейли планёрами не являлись, первые полёты на планёре были выполнены позднее[8].

Один из проектов дирижабля, предложенных Кейли в 1816 году

В 1816—1817 годах, а также в 1837 году Джордж Кейли опубликовал несколько статей, посвящённых проблеме создания управляемого аэростата (дирижабля) в которых поместил свои проекты дирижаблей, как с машущими, так и с винтовыми пропеллерами[6]. Кейли принадлежит ряд идей, нашедших применение в дирижаблестроении, таких как разделение корпуса дирижабля на изолированные отсеки, а также идея дирижаблей жёсткой конструкции, в том числе — с металлической обшивкой корпуса, возрождённая в конце XIX века Константином Эдуардовичем Циолковским[7].