Джордж Кейли: Ұшу өнерінің әкесі және авиацияның алғашқы зерттеушісі

Кіріспе

Британдық авиациялық инженер (1773–1857)

Джордж Кейли, 6-шы баронет (27 желтоқсан 1773 – 15 желтоқсан 1857) – ағылшын инженері, өнертапқышы және авиаторы. Ол авиация тарихындағы ең маңызды тұлғалардың бірі. Көптеген адамдар оны алғашқы ғылыми түрде әуе құбылысын зерттеуші, ұшудың негізгі принциптері мен күштерін түсінген алғашқы адам және сым доңғалақты ойлап тапқан алғашқы адам деп санайды. 1799 жылы ол қазіргі заманғы ұшақтың тұжырымдамасын – көтергіш, қозғалтқыш және басқару жүйелерімен жабдықталған, тұрақты қанатты ұшу машинасы ретінде ұсынды. Ол авиациялық инженерияның негізін қалаушысы және кейде "авиацияның әкесі" деп аталады. Қазіргі заманғы ұшақтардың дизайны оның жаңалықтарына және Кейли ұсынған, иілген қанаттардың маңыздылығына негізделген. Ол алғашқы ұшатын модельді ұшақ жасап, тік ұшу элементтерін суреттеді. Сондай-ақ ол адамды көтеруге қабілетті алғашқы желкенді ұшақты (глайдер) жасады. Ол ұзаққа созылған ұшу үшін жеңіл қозғалтқыш пен жеткілікті көтергіш күш қажет екенін дұрыс болжады. Кейли 1832–1835 жылдары Скарбороу округінен парламент депутаты ретінде Виг партиясын өкілдік етті, ал 1838 жылы Ұлыбританияның алғашқы политехникалық институты – Корольдік политехникалық институтын (қазіргі Вестминстер университеті) құруға көмектесті және көп жыл бойы оның төрағасы болды. 1824 жылы Йоркшир философиялық қоғамының вице-президенті болып сайланды. Ол Британдық ғылымды дамыту қауымдастығының негізін қалаушы мүшесі және математик Артур Кейлидің туысы болды.

Жалпы инженерлік жобалар

Кейли, Йоркширдегі Скарбороға жақын Бромптон-бай-Соудоннан, әкесі, 5-ші баронет қайтыс болғаннан кейін Бромптон Холл, Уайдейл Холл және басқа да мүліктерді мұрагерлік етті. Ол сол кездегі оң көзқарасқа ұшырап, инженерлік жобалардың алуан түріне қатысты. Оның әзірлеген көптеген нәрселерінің ішінде өзін-өзі дұрыстайтын құтқару қайықтары, кернеулі спицалы дөңгелектер, «Универсалды теміржол» (оның танктер үшін қолданған термині), теміржол өткелдеріндегі автоматты сигналдар, қауіпсіздік белбеулері, кішкентай вертолеттер және ұнтақпен жұмыс істейтін ішкі жану қозғалтқышының прототипі (Ұнтақ қозғалтқышы) бар. Ол ұнтақ орнына газ тәрізді буларды пайдалану арқылы практикалық қозғалтқыш жасауға болатынын ұсынды, осылайша қазіргі заманғы ішкі жану қозғалтқышын болжады. Сондай-ақ, ол протездер, әуе қозғалтқыштары, электр энергиясы, театр архитектурасы, баллистика, оптика және жерді мелиорациялау салаларында үлес қосты және осы жетістіктердің тегін қолжетімді болуы керек деп сенді. Механикалық инженерлер институтының мәліметінше, Джордж Кейли 1807 жылы ыстық ауа қозғалтқышын ойлап тапқан: «Бірінші сәтті жұмыс істейтін ыстық ауа қозғалтқышы – Кейлидің машинасы, онда жоғары жұмыс температурасынан туындайтын практикалық қиындықтарды жеңуде үлкен шеберлік көрсетілді». Оның 1837 жылғы екінші ыстық ауа қозғалтқышы ішкі жану қозғалтқышының алға басушысы болды: «1837 жылы сэр Джордж Кейли, Барт., Ассоц. Инст. С. Е., жабық пештерден алынған жану өнімдерін цилиндрдегі поршеньге тікелей әсер етуі үшін қолданды. 9-суретте осы принцип бойынша жұмыс істейтін екі қозғалтқыш көрсетілген, олардың жалпы қуаты 8 а.к., поршень минутына 220 фут жылдамдықпен қозғалғанда».

Ұшатын машиналар

Кейли ең алдымен ұшу машиналарын, соның ішінде өзі жобалап, салған, ұшқышпен басқарылатын планердегі зерттеулері мен тәжірибелерімен еске алынады. Ол «Аэродинамикалық навигация туралы» (1809–1810) үш бөлімді мақала жазды, ол Николсонның «Табиғат философиясы, химия және өнер» журналында жарияланды. 2007 жылы Кейлидің мектеп дәптеріндегі (Корольдік әуе шаруашылығы қоғамы кітапханасының архивінде сақталған) эскиздер табылды, ол Кейлидің мектепте де ұшу теориясы бойынша өз идеяларын дамытқанын көрсетті. Бұл суреттер Кейлидің 1792 жылы еңіс жазықтықты пайда ететін көтеру принципін анықтағанын көрсетеді делінеді. Ол әртүрлі жылдамдықтар мен шабуыл бұрыштарында заттарға түсетін қарсылық күшін өлшеу үшін кейін «айналмалы қол құралын» жасады, бұл баллистика және ауа кедергісі саласындағы бұрынғы жұмыстардың жетістігі болды. Сондай-ақ, ол Бромптон-холлдың баспалдақтарында әртүрлі пішінді айналмалы қанат бөліктерін сынақтан өткізді. «Шамамен 100 жыл бұрын ағылшын ғалымы сэр Джордж Кейли ұшу ғылымын одан бұрын ешқашан жетпеген деңгейге көтерді және соңғы ғасырдың ішінде оған тең келген ешкім болған жоқ». — Уилбур Райт, 1909 жыл. Практикалық қолдануда жіптің орнына сымдар қолданыла бастады, ал уақыт өте келе сым доңғалақ велосипедтерде, автомобильдерде, ұшақтарда және көптеген басқа да көлік құралдарында кеңінен қолданыс тапты. Кейлидің 1804 жылы сәтті ұшырған планерлік моделінің құрылымы қазіргі заманғы ұшақтың дизайнына ұқсас болды, алдыңғы жағында желкен тәрізді қанаты және арт жағында көлденең стабилизаторлар мен тік қанатынан тұратын реттелетін тальдасы болды. Жылжымалы салмақ модельдің ауырлық орталығын реттеуге мүмкіндік берді. 1843 жылы ол конвертиплан идеясын алғаш ұсынды, бұл идея сол жылы жарияланған мақалада келтірілді. 1849 жылға дейін ол екіұшақты жобалап, сонда белгісіз он жасар бала ұшты. Кейіннен немересі Джордж Джон Кейли және оның инженері Томас Виктің көмегімен ол үлкенірек планер (әдетте «қанаттармен» жабдықталған) жасады, ол 1853 жылы Уайдейл Холлдың алдындағы Бромптон Дейл арқылы ұшып өтті. Бірінші ересек ұшқыш – Кейлидің көлікті жүргізушісі, қызметшісі немесе үй иесі болған делінеді. Бір дереккөз (Гиббс Смит) бұл Кейлидің қызметкері Джон Эпплби болғанын айтады, бірақ ұшқышты толық анықтауға нақты дәлелдер жоқ. Оқиға туралы 1855 жылғы 8-ші «Британ энциклопедиясының» IX томындағы жазба – оқиғаға қатысты ең сенімді мәліметтердің бірі. Кейлидің 2007 жылғы өмірбаянында (Ричард Дидің «Ұшуды ашқан адам: Джордж Кейли және алғашқы ұшақ») алғашқы ұшқыш – Кейлидің немересі Джордж Джон Кейли (1826–1878) болды деп мәлімделеді. 1853 жылғы машинаның көшірмесін 1973 жылы Дерек Пиггот теледидарға түсіру үшін және 1980-жылдардың ортасында IMAX фильмі үшін Бромптон Дейлдегі бастапқы орнында ұшырды. Қазіргі уақытта планер Йоркшир әуе мұражайында қойылған. Кейли планерінің екінші көшірмесін 2003 жылы BAE Systems командасы түпнұсқа ұшудың 150 жылдығына орай жасады. Заманауи материалдар мен технологияларды пайдалана отырып жасалған бұл ұшақты 5 шілде 2003 жылы Бромптон Дейлде, алғашқы планер ұшқан жерде, сэр Ричард Брэнсон ұшты, ал бұрын RAF Поклингтон әуежайында Алан МакВиртер сынақтан өткізген. Virgin Atlantic компаниясы планердің көшірмесін жасауға қаржылай көмек көрсетті. 2005 жылы планердің көшірмесі Салина, Канзас штатына тасылып, «дүние жүзіне» оралған Virgin Atlantic GlobalFlyer рейсінің жердегі көрсетілісінің бөлігі ретінде қайта құрастырылды, содан кейін жиналған көпшілік алдында ұшу жолағы бойымен көлікпен сүйретілді. Ұлыбританияға оралғаннан кейін планер The One Show бағдарламасы үшін тағы бір рет ұшырылды. Көлікпен сүйретілген планер түсірілім кезінде ең ұзақ және ең биік ұшуды жасады, оны Дэйв Холборн басқарды. BAE Systems компаниясының Фарнбороудағы қоймасына орналастырылған ол 2021 жылы Оңтүстік Йоркшир әуе кемелері мұражайына сыйға берілді және қазір көрмеге қойылған.

Cayley is mainly remembered for his pioneering studies and experiments with flying machines, including the working, piloted glider that he designed and built. He wrote a landmark three part treatise titled "On Aerial Navigation" (1809–1810), which was published in Nicholson's Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts. The 2007 discovery of sketches in Cayley's school notebooks (held in the archive of the Royal Aeronautical Society Library) revealed that even at school Cayley was developing his ideas on the theories of flight. It has been claimed that these images indicate that Cayley identified the principle of a lift generating inclined plane as early as 1792. To measure the drag on objects at different speeds and angles of attack, he later built a "whirling arm apparatus", a development of earlier work in ballistics and air resistance. He also experimented with rotating wing sections of various forms in the stairwells at Brompton Hall. Quote box|width=28%|align=left|quote="About 100 years ago, an Englishman, Sir George Cayley, carried the science of flight to a point which it had never reached before and which it scarcely reached again during the last century. "|source =— Wilbur Wright, 1909. Wire soon replaced the string in practical applications and over time the wire wheel came into common use on bicycles, cars, aeroplanes and many other vehicles. The model glider successfully flown by Cayley in 1804 had the layout of a modern aircraft, with a kite shaped wing towards the front and an adjustable tailplane at the back consisting of horizontal stabilisers and a vertical fin. A movable weight allowed adjustment of the model's centre of gravity. Around 1843 he was the first to suggest the idea for a convertiplane, an idea which was published in a paper written that same year. At some time before 1849 he designed and built a biplane in which an unknown ten year old boy flew. Later, with the continued assistance of his grandson George John Cayley and his resident engineer Thomas Vick, he developed a larger scale glider (also probably fitted with "flappers") which flew across Brompton Dale in front of Wydale Hall in 1853. The first adult aviator has been claimed to be either Cayley's coachman, footman or butler. One source (Gibbs Smith) has suggested that it was John Appleby, a Cayley employee; however, there is no definitive evidence to fully identify the pilot. An entry in volume IX of the 8th Encyclopædia Britannica of 1855 is the most contemporaneous authoritative account regarding the event. A 2007 biography of Cayley (Richard Dee's The Man Who Discovered Flight: George Cayley and the First Airplane) claims the first pilot was Cayley's grandson George John Cayley (1826–1878). A replica of the 1853 machine was flown at the original site in Brompton Dale by Derek Piggott in 1973 for TV and in the mid 1980s for the IMAX film On the Wing. The glider is currently on display at the Yorkshire Air Museum. A second replica of the Cayley Glider was built in 2003 by a team from BAE Systems to commemorate the 150th anniversary of the original flight. Built using modern materials and techniques, the craft was test flown by Alan McWhirter at RAF Pocklington, before being flown by Sir Richard Branson on 5 July 2003 at Brompton Dale, the site of the original gliders flight. Virgin Atlantic sponsored construction of the replica glider. In 2005, the replica glider was transported and rebuilt in Salina, Kansas, as part of the ground show for the return of the 'round the world' Virgin Atlantic GlobalFlyer flight, with the glider being towed by a vehicle along the runway in front of the gathered crowds. Returning to the UK, the replica glider was flown once more for a segment on The One Show. Again towed by a vehicle, the glider undertook its longest and highest flights during the filming and was flown by Dave Holborn. Placed into storage at BAE System's Farnborough site, it was donated to the South Yorkshire Aircraft Museum in 2021 and is now on display.

Ескерткіш

Кейли 1857 жылы қайтыс болды және Саудонға жақын Бромптондағы Барлық Әулиелер шіркеуінің зиратына жерленді. Ол Скарбородағы Халл университетінің Скарборо кампусында еске алынады, онда оның атымен студенттер жатақханасы мен оқу ғимараты аталған. Ол, оның атымен Лофборо университетінде студенттер жатақханасы мен бар аталған көптеген ғалымдар мен инженерлердің қатарында. Вестминстер университеті Кейлидің осы мекеменің құрылуына қосқан үлесін Реджент-стрит ғимаратының кіреберісіндегі алтын тақташамен құрметтейді. Лондондағы Корольдік әуе күштері мұражайында Кейлидің жетістіктерін көрсету үшін көрнекі тақталар мен бейнефильм бар, ал Йоркширдегі Эльвингтон қаласындағы Йоркшир әуе мұражайында "Авиацияның пионерлері" атты заманауи көрме мен фильм ұсынылады. Сэр Джордж Кейлидің желкенді қанаты клубы – Солтүстік Йоркширдегі еркін ұшу клубы, ол 1975 жылы құрылғаннан бері оның атын алып жүр және Британдық аспалы ұшу және парапланерлік қауымдастығымен байланысты. 1974 жылы Кейли Халықаралық ғарыш және авиация даңқы залына енгізілді.

Отбасы

1795 жылы 3 шілдеде Кейли өзінің алғашқы ұстазы Джордж Уокердің қызы Сара Уокерге үйленді. (Дж. В. Клейдің "Дугадейлдің Йоркширге сапары" атты кеңейтілген басылымы және "Оксфорд ұлттық биография сөздігіндегі" Джордж Кейли туралы жазба 1795 жылдың 9 шілдесі деп қате көрсеткен.) Олардың он баласы болды, олардың үшеуі ерте жасында қайтыс болды. Сара 1854 жылы 8 желтоқсанда дүние салды.