Tuy khinh khí cầu đã làm cho con người thỏa mãn được một phần nào ước muốn về sự bay bổng trong không trung nhưng khát vọng của nhà phi hành chân chính là làm sao chế tạo được một bộ máy nặng hơn không khí để bay như những bầy chim.
Sir George Caley
Khi khảo sát một vài giống chim, người ta đã thấy rằng có loài chim rất nặng mà vẫn bay một cách nhẹ nhàng, có loài chim xòe cánh thật rộng rồi không cần cử động cánh mà vẫn bay lượn rất lâu. Những điều bí ẩn này khiến cho các nhà khoa học tự hỏi tại sao loài chim bay được mà loài người lại không thể tìm ra một phương pháp bay nào?
Để giải đáp câu hỏi này, Helmholz đã “chứng minh” rằng bắp thịt của cơ thể con người không đủ mạnh để cho phép con người dùng cánh nhân tạo mà bay lên không trung. Nhưng các nhà khoa học đã nhận thức được khả năng bay bổng của vật nhẹ di chuyển trong bầu không khí. Một dẫn chứng cụ thể cho điều này là sự bay bổng của chiếc diều của trẻ em.
Sự cân bằng hai cánh diều và cách điều chỉnh dây diều đã khiến cho chiếc diều bay thật cao vào những ngày gió nhẹ. Sự kiện này khiến cho các nhà tiền phong về kỹ thuật Hàng Không suy nghĩ để rồi chế tạo ra loại máy lượn. Người đầu tiên góp công vào việc tìm kiếm máy lượn là Sir George Caley, ông tổ của ngành Hàng Không Anh Cát Lợi.
1/ George Caley, William Henson Và John Stringfellow.
Khi Pilâtre de Rozier và Hầu Tước d’Arlandes thành công trong chuyến bay tự do đầu tiên thì Caley mới lên 10 tuổi. Những tin tức về thành quả của chuyến bay đã làm Caley xúc động. Caley quyết định hiến cả đời mình cho công cuộc khảo cứu Hàng Không và ông đã giữ lời hứa.
Sir George Caley đã làm hàng trăm kiểu máy lượn, ông nghiên cứu, học hỏi các nguyên tắc kỹ thuật hàng không và cố gắng tìm cách sửa đổi để đi dần tới thành công. Nhờ thế một trong các máy lượn của ông làm vào năm 1804 khi ông 31 tuổi, đã có thể bay xa được 130 thước. Nhưng Caley không bao giờ thỏa mãn với các máy lượn mà ông cho rằng nó chỉ hơn một thứ đồ chơi. Ông đã chế tạo một máy lượn có cánh rất rộng, đuôi như đuôi chim và có cả đuôi lái để điều khiển hướng bay. Mặc dù kỹ thuật hàng không của thời kỳ này còn là một môn khoa học mới nhưng nhờ thí nghiệm nhiều lần, Caley có thể tính trước được các ảnh hưởng của cánh và đuôi máy lượn và ông đã thành công trong việc kiểm soát cách bay.
Trong bài báo viết cho Tạp Chí Nicholson’s Journal of Natural Philosophy xuất bản vào tháng 2 năm 1812, Caley đã cho giới Khoa Học biết rằng máy lượn có cánh kép của ông đã “có thể mang một người rời khỏi mặt đất và đi xa nhiều thước”. Caley đã thành công trong việc thực hiện các máy lượn không động cơ và có một lần ông cho một tên đầy tớ ngồi trên máy lượn và khi đã bay được 1,200 bộ, tên này sợ hãi quá, không điều khiển được nữa khiến cho máy lượn đâm bổ xuống đất.
Do sự tìm tòi, Caley thấy rằng cần phải có một thứ động cơ nhẹ lại cho một sức mạnh đáng kể để lắp vào máy lượn. Máy hơi nước do James Watt tìm ra thời bấy giờ quá nặng nề và thiếu sức mạnh nên không thể dùng cho kỹ thuật Hàng Không. Caley đành tin tưởng vào một động cơ do William Chapman, một người Anh tại Newcastle. Chapman khi đó dùng một thứ dầu hắc (oil of tar) để chạy máy nhưng vì thứ nhiên liệu này quá đắt tiền nên Chapman phải bỏ dở chương trình nghiên cứu. Caley đã viết về thứ động cơ tương lai: “có thể sau này người ta sẽ sản xuất một loại máy rẻ tiền hơn, và một hòa hợp không khí với một thứ khí cháy được pha đúng theo tỉ lệ sẽ được dùng để đốt trong một pít tông”.
Vì khả năng kỹ thuật thời đó còn kém nên Caley thất bại trong việc hoàn thành một phương pháp bay nhưng ông đã đề ra một lý thuyết đúng mà về sau, được dùng làm căn bản cho các công cuộc khảo cứu của các nhà tiền phong về máy bay, kể cả Wilbur và Orville Wright.
Máy bay của William Henson và John Stringfellow (năm 1843)
Tới năm 1840, một người Anh khác tên là William Samuel Henson tiếp tục công trình của Caley. Henson đã vẽ một họa đồ máy bay gồm một bộ cánh giương rất rộng, giống như cánh chim xòe ra khi lượn. Henson cũng đặt hy vọng vào một loại động cơ nhẹ mà rất mạnh, đủ sức kéo chiếc máy bay về phía trước. Nhưng mặc dù các cố gắng, Henson vẫn thất bại.
Sau đó Henson đổi các ý tưởng thuần túy khoa học sang việc khai thác thương mại. Ông ta tuyên bố đã phát minh ra một loại máy bay dùng hơi nước có đủ khả năng “chuyên chở hành khách, quân đội và nhân viên chính phủ tới Trung Hoa và Ấn Độ trong vài ngày”. Henson lập ra công ty chuyên chở hàng không và mời các người khác mua cổ phần nhưng chẳng có ai hưởng ứng cả. Có người cho rằng việc thành lập công ty có tính cách kém chân thật này là do hai người cộng tác với Henson tên là Frederick Mariott, một nhà báo và D. E. Columbine, một luật gia.
Sau lần thất bại về công ty hàng không, Henson cộng tác với John Stringfellow. Hai người lập cơ xưởng tại một miền quê gần thành phố London và họ chỉ làm việc về ban đêm để tránh sự chế riễu của các người chung quanh. Vào một đêm năm 1847, một chiếc máy bay được hai nhà thực nghiệm mang ra thử nhưng nó không bay được xa đã đâm bổ xuống đất. Sau lần thất bại này, Henson tuyệt vọng hoàn toàn để rồi vào năm sau, di cư sang Hoa Kỳ và sống tại tiểu bang Texas. Nhưng Stringfellow lấy lại niềm phấn khởi. Stringfellow cho rằng sở dĩ công trình gặp phải thất bại vì thiếu một động cơ vừa nhẹ, vừa có sức mạnh đáng kể. Stringfellow liền nghiên cứu và chế tạo được một động cơ nhỏ bằng nửa thứ đã làm cùng với Henson.
Vào tháng 6 năm 1848, Stringfellow mang máy bay ra thử. Chiếc máy bay này không có bánh xe nên được đặt trên các sợi dây điện căng nghiêng. Máy bay của Stringfellow đã bay được vài mét. Thành công này rất đáng kể vì vào thời kỳ đó, có nhiều nhà khoa học còn cho rằng sự bay trong không gian chỉ là một giấc mộng hão huyền.
Sau Stringfellow có nhiều người đề cập đến lý thuyết của sự bay trong đó có William Crofton Moat và Lord Chichester Samuel Fostercue Carlingford. Đáng ghi nhớ nhất là việc đề cập tới cánh cong của Lord Carlingford khi nhà khoa học này đã bỏ nhiều thời giờ nghiên cứu về lý thuyết của sự nâng.
Một người khác có ý tưởng về máy bay nhưng không thực hiện được là Đại Úy William C. Powers, người Hoa Kỳ. Vào năm 1862, Powers đã đề cập tới một loại máy bay trực thăng thả bom nhưng dự án chế tạo bị bỏ dở vì nhiều người sợ rằng nó có thể rơi vào tay quân đội Bắc Mỹ để rồi được dùng trong việc đánh lại quân đội Miền Nam.
2/ Các Nhà Tiền Phong Người Pháp.
Lý thuyết của ngành Hàng Không còn tiến triển nhờ một thuyền trưởng người Pháp tên là Jean Marie Le Bris. Trong các lần đi biển, Le Bris đã quan sát kỹ càng cách bay không đập cánh của loài chim hải âu. Ông ta cũng giết nhiều con chim thật lớn để nghiên cứu sự cấu tạo và hình thể của cánh chim mặc dù người đi biển thường dị đoan rằng điều này sẽ mang lại nhiều tai nạn cho tầu thuyền và thủy thủ.
Từ năm 1854 tới năm 1858, Le Bris đã thí nghiệm nhiều máy lượn không người ngồi rồi cuối cùng ông ta chế tạo được một máy lượn lớn, có đủ sức mang một người theo như phép tính của ông. Le Bris đặt máy lượn trên một chỗ cao, leo lên ngồi rồi kéo dây cho bay. Sau vài phút, ông ta không thể điều khiển được chiếc máy lượn khiến cho máy lượn rơi xuống và Le Bris bị gãy chân.
Cách bay của loài chim còn được một người khác bỏ ra nhiều thời giờ nghiên cứu: đó là nhà khoa học người Anh tên là Francis Herbert Wenham. Năm 1858, Wenham viết một cuốn sách kỹ thuật tên là “Sự Chuyển Động trong Không Gian”. Cuốn sách này được dùng làm căn bản cho lý thuyết khoa học về Hàng Không. Đặc biệt nhất là Wenham đã nhấn mạnh về công dụng của mặt cánh lõm.
Một người nữa cũng nghiên cứu về loài chim là Louis Pierre Mouillard. Mouillard đã chế tạo được một máy lượn hữu dụng và cho bay lần đầu tiên vào năm 1865 tại Algiers, nước Algérie. Cuộc bay thí nghiệm khiến ông ta bị gãy tay. Nhưng công lao của Mouillard đóng góp vào kỹ thuật Hàng Không không phải là các thí nghiệm mà là cuốn sách do ông ta viết ra có nhan đề là “Đế Quốc Không Gian” (L’Empire de l’Air). Cuốn sách này được các nhà thực nghiệm Hàng Không coi như Thánh Kinh. Nó cũng đã giúp cho anh em Wright sau này trong việc nghiên cứu cách chế tạo các máy bay.
Cũng vào khoảng thời gian này có hai kỹ sư người Anh tên là Thomas Moy và R. E. Shill cộng tác trong việc chế tạo một động cơ hơi nước trong vòng 5 năm kể từ 1868. Chiếc máy bay Aerial Steamer của Moy được hoàn thành vào năm 1874 và thử vào tháng 6 năm 1875 trên một phi đạo tròn. Moy đã buộc máy bay vào một sợi dây có một đầu đóng chặt tại tâm của vòng tròn phi đạo. Chiếc Aerial Steamer đã lên cao được từ 5 tới 15 phân (cm) điều này chứng tỏ Moy đã đi đúng đường nhưng rất tiếc công trình này bị bỏ dở có lẽ vì thiếu tiền.
Tại nước Pháp vào năm 1870, Gustave Trouvé đã trình bày trước Hàn Lâm Viện Khoa Học một kiểu máy bay kỳ dị. Trouvé đã dùng cách đẩy của hỏa tiễn áp dụng vào các kiểu máy bay nhỏ và đã thành công. Trouvé còn đề nghị chế tạo một máy bay lớn chở hành khách. Dự định này không được thực hiện không biết vì lý do gì.
Trong thời gian này, một người Pháp tên là Alphonse Pénaud đã suy tính về sự thăng bằng và kiểm soát. Pénaud dùng một loại cánh cố định và tìm ra một thứ động lực làm quay cánh quạt lắp vào các máy bay nhỏ: dây cao su. Vào tháng 8 năm 1871, Pénaud đã biểu diễn tại thành phố Paris chiếc máy bay của mình trước Hội Hàng Không. Chiếc máy bay này đã bay được chừng 45 mét trong 20 giây.
Tới năm 1876, Pénaud mới cộng tác với Paul Gauchot để đóng một chiếc máy bay có độ lớn thực sự. Chiếc máy bay này được dự trù đóng cho hai người ngồi và được lắp một động cơ có sức mạnh từ 20 tới 30 mã lực. Pénaud đã dùng một phương pháp tài tình để kiểm soát sự thăng bằng của các thành phần trên máy bay. Nhưng khi công trình nghiên cứu đang tiến hành dở dang thì Pénaud chết sớm vào năm 1880, khi 30 tuổi. Các nguyên tắc chế tạo máy bay của Pénaud được Victor Tatin, một người thợ đồng hồ, xử dụng. Chiếc máy bay của Tatin có 2 động cơ, mỗi chiếc gồm 4 cánh quạt.
3/ Các Nhà Tiền Phong Đức Và Hoa Kỳ.
John J. Montgomery hạ cánh chiếc The Evergreen vào tháng 10, 1911
Tại Hoa Kỳ, hai anh em Montgomery ở San Diego, tiểu bang California, đã thực hiện được nhiều cải tiến về máy bay. John J. Montgomery, người anh lớn, mang áp dụng các lý thuyết về sự bay vào thực tế vào năm 1883. John đã khảo cứu loài hải âu và chế tạo được một máy lượn có đôi cánh uốn cong. John và James e sợ sự chế nhạo của những người hàng xóm nên mang máy lượn ra thử vào lúc tờ mờ sáng, khi mọi người còn đang ngủ say. Hai anh em Montgomery thực hiện thí nghiệm trên đỉnh một ngọn đồi cô quạnh, cách nơi ở vài dặm. Trong các lần bay ngược gió, James đã điều khiển máy lượn bay xa được 200 mét.
Vài năm sau, James J. Montgomery trở thành Giáo Sư tại Đại Học Đường Santa Clara thuộc tiểu bang California. Trong thời gian này ông ta làm một máy lượn có lắp động cơ xăng và cánh quạt. Người ta không thấy nói đến chiếc máy bay này cho tới khi James chết trong một tai nạn vào một ngày tháng 10 năm 1911. Dù sao, anh em Montgomery vẫn là những người Mỹ đầu tiên đã thành công trong việc chế tạo máy lượn.
Đồng thời với anh em Montgomery ở Hoa Kỳ, tại nước Đức có hai anh em Otto và Gustav Lilienthal đã bỏ nhiều thời giờ vào công cuộc khảo cứu máy bay. Anh em Lilienthal nghiên cứu nhiều loại chim và thí nghiệm nhiều kiểu máy lượn nhỏ để rồi đóng một máy lượn lớn có một lớp cánh vào năm 1890. Otto đã đeo máy lượn vào người và chạy từ đỉnh đồi xuống, ngược với chiều gió. Otto rất kinh ngạc khi thấy gió nâng bổng thân người và đôi cánh giúp cho ông ta bay lượn được trong không trung.
Otto Lilienthal và chiếc máy lượn
Càng cải tiến về máy lượn, anh em Lilianthal càng cần tới các ngọn đồi cao. Nhiều kiểu máy lượn một lớp cánh và hai lớp cánh được chế tạo. Anh em Lilianthal đã thực hiện hơn 2,000 cuộc bay an toàn, vượt được khoảng cách 400 thước và lại có thể lên cao hơn cả ngọn đồi lúc đầu dùng để cất cánh. Otto tự thấy đã đi đúng đường. Ông ta liền tính chuyện lắp vào máy lượn một thứ động cơ.
Vài năm về trước, Etienne Lenoir đã chế tạo tại nước Pháp một máy hơi nổ nhưng loại này còn nặng nề và phức tạp. Otto liền biến cải loại máy này thành một thứ dùng khí oxít kép cacbon. Nhưng thay vì lắp động cơ vào cánh quạt, anh em Lilianthal lại cho động cơ phối hợp với các đầu cánh để có những động tác đập cánh như chim. Trong một lần thử vào ngày 9/8/1896, Otto không giữ được máy bay thăng bằng nên đã ngã từ trên cao 17 mét xuống đất mà tử nạn, các cuộc thí nghiệm chấm dứt. Dù sao, hai anh em Lilienthal cũng nổi danh là cha đẻ của các máy lượn.
Các công trình của Sir George Caley và của anh em Lilienthal được Percy Pilcher, một kỹ sư người Anh nghiên cứu. Năm 1895, Pilcher làm một chiếc máy lượn đầu tiên có tên là “The Bat” (con Dơi) nhưng thất bại trong các lần thử. Pilcher liền sang Đức tìm gặp anh em Lilienthal và đã bay thử nhiều lần các máy lượn của hai nhà phát minh người Đức này. Lúc trở về nước Anh, Pilcher cải tiến chiếc máy lượn cũ và đã thành công được chút ít.
Các năm sau, Pilcher chế tạo liên tiếp 3 chiếc máy lượn có tên là The Beetle, The Gull và The Hawk. Riêng với chiếc The Hawk, Pilcher đã thành công trong cuộc bay 250 thước. Chiếc máy lượn này có một lớp cánh và đặc biệt lại có bộ phận đạp với bánh xe. Tổng số trọng lượng của chiếc The Hawk là 100 kilô. Pilcher tuyên bố sẽ biểu diễn máy lượn vào ngày 30/9/1899. Sáng sớm hôm đó, Pilcher mang máy lượn ra thử trước một số đông khán giả. Trong lần thử thứ hai, máy lượn đã lên cao được 10 mét nhưng rồi sợi dây lái đằng đuôi bị đứt khiến cho chiếc máy lượn đâm bổ xuống đất. Pilcher bị thương nặng và qua đời hai ngày sau.
Cuốn sách “Sự Tiến Bộ về Máy Bay” của Octave Chanute
Vào thời bấy giờ, các bài viết về Hàng Không thường được đăng tải trên các tạp chí. Tại Hoa Kỳ có viên kỹ sư hỏa xa Octave Chanute đã thu thập được nhiều bài báo kể trên để viết thành cuốn sách có nhan đề là “Sự Tiến Bộ về Máy Bay”. Cuốn sách này có thể coi là đầy đủ nhất về Hàng Không đối với thời đó.
Octave Chanute sinh tại nước Pháp, di cư sang Hoa Kỳ hồi 6 tuổi và đã thành công trong việc xây dựng nhiều cầu cống, đường lộ trong các tiểu bang Missouri và Illinois. Vào năm 1896 khi 64 tuổi, Chanute mới cộng tác với Augustus M. Herring và hai người trẻ tuổi nữa tên là William Avery và Edward Huffaker, họ chế tạo máy lượn có từ 2 tới 5 lớp cánh.
Trong khoảng từ năm 1896 tới năm 1897, Chanute và các cộng sự viên đã thực hiện được chừng 2,000 lần bay thử trên bờ hồ Michigan, gần thành phố Chicago. Đã có lần Chanute bay xa được 20 thước còn Herring đã điều khiển máy lượn vượt qua 3 lần khoảng cách kể trên. Công lao của Chanute giúp vào ngành Hàng Không là những kỹ thuật về thăng bằng và kiểm soát.
Kỹ thuật Hàng Không được nhiều nhà thực nghiệm đóng góp, không những về tài năng, tiền bạc, thời gian mà còn cả về sinh mạng. Quốc gia nào cũng có những nhà tiền phong nghiên cứu về cách bay. Nước Pháp thì cho rằng người đầu tiên thành công trong việc bay là Clément Ader.
4/ Ader, Phillips, Maxim Và Langley.
Clément Ader là một kỹ sư điện, đã thành công trong việc cải tiến máy điện thoại. Từ năm 1872 Ader quan tâm về máy bay nhưng ông ta lại quan niệm rằng muốn bay lên cao, người ta cần tới một thứ máy bay đập cánh được như chim. Ader liền chế tạo một máy bay đập cánh, có cánh dài hơn 8 mét nhưng khi thử, với thấy bắp thịt chân và tay của con người không đủ mạnh để cung cấp sức lực ngõ hầu có thể nhấc nổi thân người lên khỏi mặt đất. Do đó Ader mới tin tưởng vào một thứ động cơ.
Máy bay cánh dơi của Clément Ader
Sau khi du lịch tại các xứ Algérie và Ả Rập để nghiên cứu động tác của cánh các con chim đại bàng, Ader trở về Pháp và chế tạo một máy bay có cánh cố định trông giống như cánh dơi, dài 15 mét và có động cơ 4 cánh quạt chuyển động do một máy hơi nước 2 xylanh. Ader hoàn thành công trình này vào năm 1886 và đặt tên cho chiếc máy bay này là Éole. Theo Ader và vài người chứng kiến, chiếc Éole đã bay xa được 50 mét vào ngày 9/10/1890. Tuy nhiên nhiều người trong vùng không tin tưởng điều này.
Một chiếc máy bay thứ hai được Ader chế tạo vào năm 1891 có tên là Avion II. Chiếc này có cánh dài 18 mét, được lắp một động cơ hơi nước mạnh 30 mã lực. Chiếc Avion II được nhiều người ca tụng nên đã khiến cho ông Freycinet, Bộ Trưởng Chiến Tranh Pháp Quốc chú ý. Ông này đã bảo trợ nhà phát minh 500,000 quan để chế tạo chiếc Avion III. Chiếc máy bay thứ ba này có hình dáng giống chiếc thứ hai nhưng được lắp hai động cơ hơi nước, mỗi động cơ mạnh 20 mã lực và có 4 cánh quạt, lại có bộ phận hạ cánh gồm 3 bánh xe, toàn thể máy bay nặng hơn 400 kilô.
Ngày 12 tháng 10 năm 1897, Ader mang chiếc Avion III ra thử, ông ta tuyên bố rằng khán giả sẽ thấy các bánh xe không chạm đất trong các đoạn bay ngắn. Trong lần thử này, một trận gió đã thổi lật và làm chiếc máy bay bị hư hại nặng nề. Lúc này, Bộ Chiến Tranh Pháp thấy rằng các thí nghiệm về máy bay quá tốn kém nên ngưng việc trợ cấp nhà phát minh. Ader vì thế chán nản và từ bỏ công việc nghiên cứu. Dù sao, Ader cũng là người đầu tiên thành công về cách bay dùng động cơ.
Loại cánh máy bay như cánh dơi của Ader không thích hợp cho kỹ thuật Hàng Không thì những kiểu cánh của John Stringfellow lại không đầy đủ các đặc tính cần thiết. Cánh máy bay vì thể được Horatio Phillips, một nhà khoa học người Anh, nghiên cứu kỹ càng. Năm 1884, Phillips vẽ kiểu và đóng nhiều loại cánh. Trong lần thử vào tháng 5 năm 1893, Phillips đã cho máy bay của mình chạy trên một con đường bằng gỗ. Khi vận tốc của máy bay đạt tới 40 dặm/giờ, máy bay đã bay bổng cách mặt đất được một mét. Mặc dù chứng tỏ được lý thuyết về sự nâng của mình là đúng, Horatio Phillips lại bỏ dở công trình nghiên cứu.
Trong thời gian này tại nước Anh có Hiram Stevens Maxim cũng bỏ nhiều năm để nghiên cứu về lý thuyết của sự nâng, về cánh máy bay và cánh quạt. Maxim nguyên là người Mỹ nhưng vào năm 1881 khi 41 tuổi, lại di cư sang nước Anh sau một cuộc kiện tụng với chính phủ Hoa Kỳ về chiếc súng máy do ông ta phát minh. Khác với các nhà thực nghiệm đi trước, Maxim không tin tưởng vào việc thử các máy bay nhỏ. Ông ta chế tạo ngay các máy bay lớn, hai lớp cánh, có sườn đóng bằng ống thép và lợp bằng lụa. Chiếc máy bay vĩ đại này có cánh dài 31 mét còn tổng số diện tích cánh là 372 mét vuông trong khi ngày nay, chiếc máy bay phản lực Boeing 707 chỉ có diện tích cánh là 273 mét vuông. Maxim cho lắp lên máy bay 2 động cơ lớn, khiến tổng số mã lực là 350 và tất cả trọng lượng của máy bay lên tới 2,500 kilô. Nhưng thay vì làm cho máy bay nhẹ bớt, Maxin lại cho lắp thêm vào máy bay bộ bánh xe nặng 1,500 kilô để có thể chạy trên một đường sắt tròn.
Máy bay của Hiram Stevens Maxim
Vào một ngày mùa hè năm 1894, Maxim và hai cộng sự viên leo lên máy bay và cho nổ máy, họ thấy rằng tốc độ của máy còn quá nhỏ, chưa đủ mạnh khiến máy bay cất cánh. Ngày 31/7/1894, Maxim tăng áp suất của nồi đun khiến cho bất thình lình, máy bay vọt về trước, hất ngã các nhân viên phi hành rồi bay lên khỏi mặt đất được nửa mét. Vì chiếc máy bay này không có bánh lái để điều khiển về hướng nên Maxim đâm lo sợ, ông ta liền tắt máy làm cho máy bay hạ thấp và cọ cánh xuống mặt đất. Tuy thành công, Maxim lại bỏ dở công trình nghiên cứu dù rằng ông ta rất giàu có, dư tiền để sửa chữa cũng như chế tạo hẳn một chiếc máy bay khác.
Cùng vào thời đại với Maxim, tại Hoa Kỳ còn có Samuel Pierpont Langley cũng ưa thích ngành Hàng Không. Langley là Giáo Sư Toán Học và Vật Lý tại Hàn Lâm Viện Hải Quân Hoa Kỳ và tại trường Đại Học Pittsburg. Các năm sau Langley trở nên Phụ Tá Thư Ký của Viện Smithsonian, chuyên trông coi các hoạt động của Viện. Chính trong thời gian này, ông ta đã bị ám ảnh bởi kỹ thuật bay.
Langley đã làm nhiều máy bay nhỏ có dây cao su, giống như loại máy bay của Alphonse Pénaud bên Pháp. Các lần thí nghiệm đã khiến Langley thấy rằng cần phải có một động cơ đủ mạnh để kéo máy bay vọt lên cao. Để làm vận chuyển động cơ, Langley đã thử với nhiều nguồn năng lượng như khí ép, thuốc súng, khí thắp, rượu, săng, khí oxít kép cacbon và ngay cả điện lực, và ông ta tin rằng một trong các thứ đó sẽ thỏa mãn nhu cầu.
Langley liền chế tạo một loạt máy bay có tên là Aerodrom nhưng 5 chiếc đầu tiên gặp thất bại. Chiếc thứ 6 có tên là Aerodrom số 5 là một công trình về cơ khí. Chiếc này có 2 lớp cánh cũng đặt nằm ngang, từ đầu cánh nọ tới đầu cánh kia là 4.10 mét. Máy bay lại được lắp một máy hơi nước chạy bằng dầu cất (naphtha) có sức mạnh là 1.5 mã lực, làm quay 2 động cơ gắn ở sau cánh trước. Sau ba lần thử thất bại, lần thử thứ tư trên sông Potomac vào ngày 6/5/1896 đã gặt hái được kết quả rất khả quan. Máy bay đã bay được 800 mét là kỷ lục thời đó. Phấn khởi vì thành công, Langley cho ra đời chiếc máy bay Aerodrom số 6. Vào tháng 11 năm 1896, chiếc máy bay này đã bay được khoảng cách 1,200 mét với vận tốc tối đa 30 dặm một giờ. Tuy nhiên Langley chỉ thành công với loại máy bay không chở người.
Năm 1898 xảy ra cuộc chiến tranh giữa Hoa Kỳ và Tây Ban Nha. Tiến Sĩ Charles D. Walcott liền mang các thí nghiệm của Langley trình với Tổng Thống William McKinley và đề cập tới công dụng về phương diện quân sự của máy bay. Vấn đề này lại được Theodore Roosevelt khi đó làm Thứ Trưởng Hải Quân mang ra trước Hội Đồng Quân Cụ và Đồn Lũy.
Giáo Sư Langley vì thế được trợ cấp 50,000 mỹ kim để chế tạo một máy bay lớn chở được người. Langley liền đặt làm những động cơ chạy bằng xăng có sức mạnh ít nhất là 12 mã lực mà không được nặng quá 50 kilô. Nhiều xưởng chế tạo đã chối từ việc đặt hàng này vì khả năng kỹ thuật. Cuối cùng có Stephen M. Balzer tại New York nhận làm thử 2 động cơ theo các điều kiện kể trên.
Tới ngày 28/2/1899 là ngày giao hàng thì chiếc động cơ thứ nhất, tuy không nặng quá 50 kilô, nhưng lại chỉ cho một sức mạnh 4 mã lực. Tháng 5 năm 1900, người phụ tá của Langley là kỹ sư Charles M. Manly tới New York và đã sửa chữa động cơ kể trên nên nó quay được 350 vòng trong một phút khiến cho sức mạnh tăng gấp đôi nhưng động lực đó vẫn không đủ, vì thế dự án bị hủy bỏ. Mùa hè năm đó, Manly sang châu Âu và đặt làm loại động cơ mong muốn nhưng sau 6 tuần lễ, công việc vẫn thất bại. Manly đành quay lại dùng động cơ của Balzer, sửa đổi đi khiến cho động cơ quay được 715 vòng trong một phút và cho sức mạnh 18.5 mã lực. Tuy nhiên động lực này chưa đủ và Manly lại sửa đổi thêm một lần nữa để tăng sức mạnh lên 21.5 mã lực.
Trong khi Langley chế tạo chiếc Aerodrom có độ lớn chính thức thì ông ta thấy rằng sức mạnh 24 mã lực vẫn không đủ vì trọng lượng động cơ cao hơn như đã ấn định. Sự kiện này khiến cho Manly phải vẽ một kiểu động cơ mới vì không thể nào sửa chữa loại cũ cho mạnh hơn được nữa. Động cơ Manly được hoàn thành vào tháng 12 năm 1901 đã cho sức mạnh 52.4 mã lực mà chỉ nặng 60 kilô. Sau đó ít lâu, chiếc Aerodrom được đóng xong, có hình dáng giống chiếc số 5 và số 6 và nặng chừng 350 kilô.
Ngày 14/7/1903, chiếc máy bay của Langley được trục lên dàn phóng đặt trên nóc một chiếc phà thả trên giòng sông Potomac. Nhưng trước khi thử với loại máy bay đắt tiền này, Langley quyết định thử trước bằng chiếc máy bay mẫu có kích thước nhỏ hơn. Sau nhiều lần đình hoãn, ngày 8 tháng 8 năm đó, chiếc máy bay mẫu đã bay được 300 thước và thành công hoàn toàn.
Lúc bấy giờ thời tiết không thuận tiện đã làm trì hoãn công việc thử chiếc máy bay chính thức tới ngày 7 tháng 10. Trưa ngày hôm đó, Manly tình nguyện leo lên máy bay và cho nổ máy. Nhưng không may, một trở ngại về dàn phóng đã làm cho máy bay lao xuống nước dưới đó 5 thước. Ngày 8 tháng 12 năm đó, Langley cho thử lại chiếc máy bay của mình nhưng không thành công.
Sự thất bại của Giáo Sư Langley đã bị báo chí đàm tiếu. Người ta đòi Quốc Hội phải điều tra xem “tại sao một món tiền lớn của người dân lại bị chi tiêu phí phạm như vậy”. Việc này kết thúc giấc mơ và hy vọng của Langley dù rằng động cơ săng của ông ta là thứ tốt nhất thời bấy giờ và Langley đã chứng minh rằng kiểu mẫu máy bay của ông có thể cất cánh được.
Clément Ader, Horatio Phillips, Hiram Maxim và Samuel Langley đã đóng góp nhiều công lao kỹ thuật nhưng ngành Hàng Không thực sự mở đầu với các thí nghiệm của anh em Wright.
Phạm Văn Tuấn
(Đặc San Lâm Viên)
Tài liệu tham khảo: Wikipedia.org., Britannica Encyclopedia, Harland Manchester, Trail Blazers of Technology, Scribner, New York, 1962.
