Ước mơ chinh phục bầu trời của con người: Máy bay đã ra đời như thế nào?

Từ xa xưa, con người đã muốn khám phá bầu trời và muốn được bay cùng loài chim trước khi những phát minh về máy bay ra đời. Ngay từ thế kỷ thứ 6 sau Công nguyên, các tù nhân ở Trung Quốc đã bị buộc phải thực hiện những chuyến bay thử nghiệm bằng các con diều được thả từ một tòa tháp trên tường thành. Những phương tiện bay ban đầu về cơ bản bắt chước động tác và cách bay của loài chim. Chúng có thiết kế rất thô sơ và thiếu tính thực tế, nhưng theo thời gian, chúng trở nên phức tạp hơn.

Những thiết kế thô sơ

Những thiết kế giống máy bay đầu tiên do danh họa Leonardo Da Vinci phác thảo vào thế kỷ thứ 15, trong đó, nổi tiếng nhất là bức họa “cỗ máy vỗ cánh”. Các thiết kế của Da Vinci khắc họa một đôi cánh rất lớn gắn liền với một khung bằng gỗ. Bên trong khung gỗ có đủ chỗ cho một phi công gan dạ nằm úp mặt và dịch chuyển đôi cánh lên - xuống bằng cách lái một quay tay điều khiển hàng loạt cánh tay đòn và ròng rọc.

Đến thế kỷ thứ 17, lý thuyết về chuyến bay bằng khinh khí cầu bắt đầu phát triển khi nhà thiết kế người Italy bắt đầu thử nghiệm sự chênh lệch về áp suất. Ông cho rằng muốn bay lên phải chế tạo được những thiết bị nhẹ hơn không khí. Tuy nhiên, phải đến giữa thế kỷ thứ 18, lý thuyết này mới được áp dụng khi anh em nhà Montgolfier chế tạo thành công khinh khí cầu. Năm 1783, các nhà khoa học Jean-François Pilâtre de Rozier và Marquis d’Arlandes của Pháp đã thực hiện chuyến bay bằng khinh khí cầu có người lái đầu tiên. Nhưng nhược điểm của khinh khí cầu là không thể bay lâu trong không trung.

Không lâu sau đó, nhà phát minh người Anh George Cayley đã phát triển khái niệm về máy bay có cánh cố định. Ông đã phát hiện và xác định được 4 lực tác động lên một phương tiện bay nặng hơn không khí: trọng lượng, lực nâng, lực kéo và lực đẩy. Sử dụng những nguyên lý này, ông chế tạo thành công mô hình máy bay đầu tiên và cũng vẽ sơ đồ các yếu tố của chuyến bay thẳng đứng. Với phát minh mới, ông được coi là cha đẻ ngành hàng không.

George Cayley đã suy luận một cách chính xác rằng, việc thực hiện chuyến bay liên tục trong một khoảng cách xa đòi hỏi phải có nguồn điện gắn vào máy bay để cung cấp lực đẩy và lực nâng cho máy bay.

Thiết kế tàu lượn

Ở thời điểm đó, đã có rất nhiều nỗ lực biến ý tưởng bay thành hiện thực. Năm 1856, thuyền trưởng người Pháp đã thực hiện chuyến bay dọc bãi biển bằng tàu lượn có động cơ với trợ lực sức ngựa kéo. Tàu lượn của ông đã cất cánh và bay lên được độ cao 100m, xa 200m. Đến cuối thế kỷ 19, thiết kế tàu lượn trở nên phức tạp hơn và việc ra đời những phiên bản mới cho phép người sử dụng dễ dàng điều khiển hơn các phiên bản cũ.

Một trong những phi công có ảnh hưởng nhất thời bấy giờ là Otto Lilienthal, người Đức. Ông đã thực hiện hơn 2.500 chuyến bay bằng tàu lượn từ những ngọn đồi xung quanh vùng Rhinow của Đức. Lilienthal đã nghiên cứu các loài chim và cách bay của chúng để xác định khí động học có liên quan. Ông là một nhà phát minh tài ba, người đã thiết kế ra nhiều mô hình máy bay bao gồm cả máy bay 2 tầng cánh và máy bay một lớp cánh.

Tuy nhiên, ông đã không may qua đời trong một vụ tai nạn tàu lượn năm 1896, 5 năm sau chuyến bay đầu tiên. Tính đến thời điểm đó, ông đã bay được hành trình 250m bằng tàu lượn. Những bức ảnh về cuộc phiêu lưu của ông đã khiến các nhà khoa học và các nhà phát minh liên tục tìm tòi cách chế tạo máy bay. 

Chuyến bay đầu tiên của anh em nhà Wright

Anh em nhà Wright, gồm Orville và Wilbur Wright đã theo sát những tiến bộ của Lilienthal và thực hiện những chuyến bay bằng phương tiện “nặng hơn không khí”. Ban đầu, họ hợp tác với các kỹ sư chế tạo ô tô người Pháp, cố gắng tạo ra một chiếc máy bay vừa có trọng lượng nhẹ lại vừa có động cơ khỏe. Nhưng thiết kế của họ vẫn chưa đạt yêu cầu. Để tìm ra giải pháp, 2 anh em đã quyết định chế tạo động cơ riêng với sự giúp đỡ của một người bạn là thợ cơ khí Charles Taylor.

Chiếc máy bay đầu tiên của họ, có tên gọi Flyer là loại máy bay một lớp cánh bằng gỗ và vải có chiều dài 12,3m, diện tích cánh là 47,4 m2. Nó có một hệ thống cáp cho phép phi công kiểm soát cánh và đuôi, độ cao và chuyển động của máy bay. Vào ngày 17/12/1903, Orville Wright đã thực hiện chuyến bay dài 260m trong vòng 59 giây.

Anh em Wright tiếp tục phát triển thiết kế máy bay và 1 năm sau đã thực hiện chuyến bay vòng đầu tiên bằng máy bay chạy bằng động cơ. Năm 1905, họ cho ra đời phiên bản Flyer III. Phiên bản này có hiệu suất, khả năng cơ động và độ tin cậy cao hơn 2 phiên bản đầu.

Ngành công nghiệp mới ra đời

Năm 1908, phi công và kỹ sư người Pháp Louis Blériot đã giới thiệu một trong những đổi mới quan trọng trong thiết kế máy bay. Máy bay Blériot VIII của người Pháp là máy bay cánh đơn có “cấu hình máy kéo”. Cấu hình này khiến máy bay được kéo thay vì được đẩy trong không khí, mang lại khả năng bay vượt trội.

Đến năm 1909, Blériot đã làm nên lịch sử với chiếc Blériot XI -  phiên bản mới nhất của ông khi bay vượt qua eo biển Manche và nhận về giải thưởng 1.000 bảng Anh.

Tháng 9/1913, phi công người Pháp Roland Garros, đã thực hiện chuyến bay từ miền Nam nước Pháp đến Tunisia và trở thành phi công đầu tiên băng qua Địa Trung Hải.

Sau những phát minh được coi là đặt nền móng cho ngành công nghiệp hàng không. Trải qua hàng thập kỷ phát triển, ngày nay con người đã có được những chiếc máy bay hiện đại với nhiều kiểu dáng và hình thức khác nhau. Lịch sử phát triển máy bay là một câu chuyện về những tiến bộ kỹ thuật xảy ra trong khoảng thời gian tương đối dài. Câu chuyện đó có sự góp mặt của những con người có trí tuệ và đầy lòng dũng cảm. Nhờ họ thế giới mới có ngành công nghiệp hàng công phát triển mạnh mẽ như ngày nay.