ג'ורג' קיילי

הברונט השישי, סר ג'ורג' קיילי (באנגלית: George Cayley; ‏27 בדצמבר 1773 - 15 בדצמבר 1857), היה מהנדס, ממציא וחלוץ תעופה אנגלי, בנוסף להיותו בעל אחוזה, פוליטיקאי וחבר הפרלמנט הבריטי מטעם המפלגה הוויגית. קיילי נחשב למעצב עקרונות האווירודינמיקה, למדען האמיתי הראשון בתחום התעופה, ויש הרואים בו אבי התעופה המודרנית ומהנדס האווירונאוטיקה הראשון. בין השאר, קיילי נחשב לזה שהציג לראשונה את רעיון כלי הטיס, הכבד מן האוויר, בעל הכנף הקבועה, וכן, זה שפיתח את הכנף בעלת הפרופיל האווירודינמי. 
כללית, תגליותיו, והעקרונות שגילה וניסח משמשים, כאבן יסוד, את העוסקים בתחום התעופה עד ימינו. 
עם זאת, עבודתו לא הוגבלה לתעופה, והקיפה תחומים רבים ושונים, כמו אופטיקה, חשמל, אקוסטיקה, בליסטיקה, תחבורה, ניקוז, פיתוח פרוטזות ועוד. בין היתר, קיילי הציג, כממציא או כמפתח, מתקנים ורכיבים הנדסיים שונים. בין אלה ניתן למנות את גלגל החישורים, בעל תיילי המתכת הנמתחים, את ההינע הזחלי ועוד.

ביוגרפיה

קיילי נולד בברומפטון-ביי-סאודון (Brompton-by-Sawdon), כ-13 ק"מ מסקרבורו, אשר ביורקשייר, אנגליה. כבר בגיל צעיר הראה נטייה בולטת למדע ולהנדסה, וכפי שנתגלה בשנת 2007, עת נמצאו מחברות בית הספר שלו, כבר כנער התעניין גם בתחום התעופה. בשנת 1792 אביו, הברונט החמישי, הלך לעולמו, וג'ורג' קיילי בן ה-19, ירש, נוסף לתואר ברונט, אחוזה ונכסים ניכרים באזור מגוריו. בשנת 1795 ג'ורג' קיילי נישא לבתו של המורה למתמטיקה שלו, וחווה עמה שנים רבות של נישואין מאושרים. מצד אחד, מצבו הכלכלי השפיר אפשר לקיילי להתמסר לנטייתו לעסוק בפרויקטים הנדסיים שונים, אך מצד שני, אולץ מגיל צעיר להקדיש זמן לניהול האחוזה והנכסים אשר עברו לבעלותו. כמו כן, מעמדו החברתי הרם, הביא להקדשת זמן וכוח רבים לצרכים ציבוריים שונים.

עבודתו ההנדסית

אם כי עיקר תרומתו מאריכת הימים של קיילי הייתה בנושא התעופה, תחומי ההתעניינות של קיילי היו רחבים. בין היתר, קיילי המציא את גלגל החישור העושה שימוש בתיילי מתכת מתוחים (המשמש עד ימינו באופניים, למשל), פיתח סירת הצלה המתאזנת מעצמה, את מערכת ההינע הזחלית, המשמשת עד ימינו בטרקטורים ובטנקים. מספר אסונות רכבת, אשר הומצאה ונכנסה לשירות הציבור במחצית הראשונה של המאה ה-19, הניעוהו להציע מערכת אוטומטית אשר תפקח על צמתי מסילות ברזל. מערכת כזאת תוכננה על ידו, אך לא נבנתה. קיילי הציע שיטה אופטית להערכת איכותם של מים, ואכן, שיטה זו יושמה בהמשך בנהר התמזה. כן פיתח דגם מוקדם של מנוע בערה פנימית, המונע באמצעות אבק שרפה, אם כי עמד בעצמו על הצורך בחומר דלק חלופי. קיילי המציא סוג של חגורת בטיחות, ועוד.

תרומתו לחקר האווירונאוטיקה

עיקר התעניינותו ומאמציו של קיילי הוקדשו לתחום התעופה. תחום זה רשם באותה תקופה את הצלחותיו הראשונות, עת האחים הצרפתים מונגולפיה הטיסו בהצלחה כדור פורח. שיטות עבודתו של קיילי בתחום התעופה נבדלו בכמה מרכיבים חשובים מאלה של קודמיו. 
כמעט כל קודמיו של קיילי ניסו לחקות, בדרך זו או אחרת, את מעוף הציפורים. כלומר, הניסיונות לטוס התבססו על נפנוף כנפיים. קיילי, לעומת זאת, לאחר כמה ניסיונות ראשוניים כושלים, הגיע למסקנה כי אין תוחלת, לפחות בטכנולוגיה של זמנו, לניסיון לחיקוי הציפורים. מכאן ואילך, קיילי התרכז בבניית כלי טיס בעלי כנף קבועה. בנוסף, בניגוד למרבית ניסיונות התעופה הקודמים, קיילי לא ניסה לטוס בעצמו, ובכך נמנע מהתרסקויות ומפציעות אפשריות, וכן מן העיכובים הכרוכים בכל אלה. במקום זאת, הוא ביצע את מחקריו התעופתיים באמצעות מודלים בגודל של טיסן. את אלה ערך תוך שימוש במעין מנהרת רוח. כדי לנצל את כלי הטיס שבנה, לצורך שימוש חוזר, קיילי התקין עבורם גלגלי נחיתה, וכיוון שניסה להקטין את משקלם ככל האפשר, המציא לשם כך את גלגל החישורים.   
קיילי פירק את בעיית התעופה לשלושה מרכיבים: העילוי, הדחף והשליטה על כלי הטיס, כאשר לכל מרכיב ניסה למצוא פתרון נפרד. בשנת 1799, קיילי הגה את הצורה הבסיסית של המטוס המודרני: זוג כנפיים ישרות, גוף מוארך וצר וזנב בצורת צלב. 
קיילי זיהה וניסח את הכוחות הפועלים על כלי טיס: כוח עילוי, גרר, דחף ובנוסף, כוח המשיכה של כדור הארץ, או משקלו העצמי. תרומה תאורטית נוספת של קיילי, הייתה העמידה על חשיבותו של הדיהדרל (נטייה קלה כלפי מעלה של הכנפיים) ליציבות כלי הטיס. בשאיפתו לייצב את כלי הטיס שבנה, קיילי קבע את מרכז הכובד מתחת לגובה הכנפיים. בהמשך המאה ה-19, תרמו מחקריו לפיתוח הגלישה האווירית.
בשנת 1804 קיילי החל לכתוב חיבור בשם "ניווט אווירי" (Aerial Navigation), אותו השלים לאחר כארבע שנים. חיבור זה התפרסם, בשלושה חלקים, בשנים 1810-1809. 
הגלשן הראשון שקיילי הטיס בהצלחה, בשנת 1804, יכול להיחשב לכלי הטיס המודרני הראשון. כלומר, נבנה וטס על פי העקרונות ההנדסיים והפיזיקליים אותם ניסח קיילי עצמו.
בשנת 1816 קיילי העלה את רעיון ספינת האוויר. בין היתר ציין כי צורת הכדור, אשר אפיינה את הכדורים הפורחים של ימיו, אינה יעילה לצורך תנועה אווירית מכוונת.  
בשנת 1843, קיילי העלה לראשונה את הרעיון ולפיו הכנף יכולה לשנות את צורתה, בהתאם לתנאי הטיסה ולצורכי ניהוג המטוס. ב-1849 קיילי תכנן ובנה כלי טיס דו-כנפי, וילד בן עשר טס בו. ב-1853 קיילי תיכנן גרסה מוגדלת של אותו כלי טיס, ועליו טס מבוגר. הן זהות הילד, הן זהות המבוגר, אינן ידועות.

צניחה

לקיילי היה חלק-מה בהתפתחות הצניחה, תחום המשיק לתחום התעופה. הוא היה נוכח בצניחה הראשונה אשר נערכה באנגליה, ב-21 בספטמבר 1802. צניחה זו, מגובה של כ-900 מ', הושלמה בהצלחה, אך המצנח, בצורת חצי כדור, היה מאד בלתי יציב בעת שהצנחן עשה דרכו מטה. כתוצאה, הצנחן, הצרפתי אנדרה-ז'אק גרנרן (Garnerin), היה חש ברע לעיתים קרובות, וסובל מבחילות והקאות. כדי להתגבר על חוסר היציבות, קיילי הציע לתכנן את המצנח כך שיהיה בצורת כיפה חרוטית, במקום בצורת חצי כדור.
ב-24 ביולי 1837 ערך הצייר והמדען החובב רוברט קוקינג (Cocking) ניסיון צניחה באמצעות מצנח שכלל את השיפורים שהציע קיילי. אלא שהמצנח, שהיה כבד מדי והותקן ברשלנות, על ידי קוקינג עצמו, התפרק בעודו באוויר. קוקינג נהרג, והיה הקורבן הראשון בהיסטוריה של תאונת צניחה.

עבודתו הציבורית

קיילי כיהן כחבר פרלמנט מטעם סקרבורו בין השנים 1832 ל-1835, ושוב ב-1838.
בפעילותו הציבורית, קיילי עשה מאמץ לקדם את המדע בבריטניה. קיילי ניסה להקים מספר פעמים, ללא הצלחה, אגודה אווירונאוטית בריטית, וזאת כדי, כפי שהתבטא, שבריטניה תזכה לתהילה בזכות פעילותה החלוצית בפתיחת נתיבים באוקיינוס האווירי הפתוח לכל והאינסופי. כן ייסד שתי חברות מדעיות, בהן גם שימש כחבר. 'החברה הפילוסופית של יורקשייר' ו'החברה הפילוסופית של סקרבורו' (Yorkshire Philosophical Society ,Scarborough Philosophical Society). ב-1831, נטל חלק בייסודה של 'האגודה הבריטית לקידום המדע' (British Association for the Advancement of Science), בה שימש גם כחבר.