آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
شهد عام 1909 صعود أهمية أشكال المحركات الشعاعية. محرك أنزاني 3 أسطوانات شبه الشعاعي أو المروحي لعام 1909 (تم بناؤه أيضًا في شكل شعاعي حقيقي بزاوية أسطوانة 120 درجة) لم يولد سوى 25 حصان (19 كـو) ولكنه كان أخف بكثير من أنتوانيت، واختاره لويس بليريو لرحلته عبر القناة الإنجليزية. الأكثر جذرية كانت سلسلة محركات غنوم الدوارة الشعاعية للأخوين سيغان، بدءًا من محرك غنوم أوميغا الدوار ذي سبع أسطوانات مبرد بالهواء بقوة 50 حصان (37 كـو) في عام 1906. في المحرك الدوار، يكون العمود المرفقي مثبتًا على هيكل الطائرة ويدور غلاف المحرك والأسطوانات بالكامل مع المروحة. على الرغم من أن هذا النوع قد تم تقديمه في وقت مبكر يعود إلى عام 1887 على يد لورانس هارغريف، إلا أن التحسينات التي أُدخلت على غنوم أدت إلى تصميم قوي وموثوق نسبيًا وخفيف الوزن أحدث ثورة في الطيران وشهد تطورًا مستمرًا على مدى السنوات العشر التالية. تم إدخال الوقود إلى كل أسطوانة مباشرة من علبة المرافق مما يعني أن صمام العادم فقط كان مطلوبًا. تم تقديم محرك لو رون 9 سي الدوار ذي التسع أسطوانات الأكبر والأكثر قوة بقوة 80 حصانًا في عام 1913 وتم اعتماده على نطاق واسع للاستخدام العسكري.
ظلت الأنواع المضمنة والمحركات على شكل V شائعة، حيث أنتجت شركة مرسيدس الألمانية سلسلة من النماذج سداسية الأسطوانات المبردة بالماء. في عام 1913، قدموا سلسلة مرسيدس دي.1 الناجحة للغاية بقوة 75 كيلوواط (101 حصان).
تقابل خفة وقوة الطائرة ثنائية السطح عدم الكفاءة المتأصلة في وضع جناحين قريبين جدًا من بعضهما البعض. تنافست تصاميم الطائرات ثنائية السطح وأحادية السطح مع بعضها البعض، مع استمرار إنتاج كلاهما حتى اندلاع الحرب عام 1914.
كان التطور الملحوظ، على الرغم من فشله، هو أول طائرة أحادية السطح ذات جناح كابولي تم بناؤها على الإطلاق. طائرة Antoinette Monobloc لعام 1911 كانت تحتوي على قمرة قيادة مغلقة بالكامل وجهاز هبوط انسيابي ولكن قوة محركها V-8 البالغة 50 حصان (37 كـو) لم تكن كافية لجعلها تطير لأكثر من بضعة أقدام على الأكثر. كانت طائرة ديبردوسين أحادية السطح المدعومة أكثر نجاحًا، حيث فازت بالسباق الافتتاحي لـكأس شنايدر عام 1913 بقيادة موريس بريفوست، مكملة 28 دورة للمسار البالغ طوله 10 كـم (6.2 ميل) بمتوسط سرعة 73.63 كيلومتر في الساعة (45.75 ميل/س).
تمت تجربة الطائرات ثلاثية السطوح أيضًا، لا سيما سلسلة بنيت بين عامي 1909 و 1910 على يد الرائد البريطاني أليوت فيردون رو. وبتفوقها بجناح إضافي، ظهرت طائرة رباعية السطوح أيضًا بشكل نادر. كما تم تجربة طائرة متعددة السطوح، التي تحتوي على عدد كبير من الأجنحة الرقيقة جدًا. أكد نموذجه الأولي الأخير عدم كفاءة وسوء أداء الفكرة.
كما تم تجربة مناهج جذرية أخرى لتصميم الجناح. ابتكر المخترع المولود في اسكتلندا ألكسندر غراهام بيل شكل جناح ثماني الأوجه خلوي، والذي، مثل الطائرة متعددة السطوح، أثبت عدم كفاءته بشكل مخيب للآمال. وشملت التصاميم الأخرى ذات الأداء الضعيف طائرة إدواردز المعينية، والجناح الحلقي للي-ريتشاردز وأعداد متفاوتة من الأجنحة الواحد تلو الآخر في تكوين جناح ترادفي.
كانت العديد من هذه الأشكال التجريبية المبكرة عملية تمامًا من حيث المبدأ وظهرت مرة أخرى منذ ذلك الحين.
ركزت الأعمال المبكرة في المقام الأول على جعل المركبة مستقرة بما يكفي للطيران ولكنها فشلت في توفير قابلية التحكم الكاملة، بينما ضحى الأخوان رايت بالاستقرار لجعل طائرتهما فلاير قابلة للتحكم بالكامل. تتطلب الطائرة العملية كلاً من الاستقرار والتحكم. على الرغم من تحقيق الاستقرار من خلال عدة تصاميم، لم تكن المبادئ مفهومة تمامًا وكان التقدم متقطعًا. حل الجنيح ببطء محل ليّ الجناح للتحكم الجانبي على الرغم من أن المصممين كانوا يعودون أحيانًا، كما هو الحال مع بليريو 11، لفترة وجيزة إلى ليّ الجناح. وبالمثل، أفسحت أسطح الذيل المتحركة بالكامل المجال للمثبتات الثابتة مع أسطح تحكم مفصلية متصلة بها. تم استبدال تكوين الكانارد الدافع لطائرات رايت فلاير المبكرة بتصاميم طائرات ذات مروحة جرارة.
في 23 أكتوبر و 12 نوفمبر 1906، قام البرازيلي ألبرتو سانتوس دومون برحلات عامة في فرنسا بطائرته 14 مكرر. كانت طائرة ثنائية السطح ذات تكوين كانارد دافع مع زاوية مزدوجة واضحة للجناح، وكان لديها جناح على طراز هارغريف يشبه الخلية الصندوقية مع مجموعة أمامية تشبه "طائرة ورقية صندوقية" قابلة للحركة لتعمل كـرافعة ودفة. كانت رحلته هي الأولى التي تقوم بها آلة تعمل بالطاقة وأثقل من الهواء يتم التحقق منها من قبل نادي الطيران الفرنسي، وفازت بجائزة Deutsch-Archdeacon لأول رحلة مرصودة رسميًا لأكثر من 25 متر (82 قدم). لاحقًا، سجلت أول رقم قياسي عالمي معترف به من قبل الاتحاد الدولي للرياضات الهوائية عن طريق الطيران لمسافة 220 متر (720 قدم) في 21.5 ثانية. لم يكن لديها تحكم جانبي، لذا بعد هذه الرحلات، في أواخر نوفمبر، أضاف أسطحًا مساعدة بين الأجنحة كجنيحات بدائية، وقام ببضع رحلات أخرى.
في العام التالي، حلق لويس بليريو بطائرة بليريو 7، وهي طائرة أحادية السطح جرارة ذات تحكم كامل ثلاثي المحاور باستخدام أسطح الذيل الأفقية كرافعات وجنيحات مدمجة. سليلها المباشر، بليريو 8، كان أول هيكل طائرة يجمع بين العناصر المعروفة لنظام التحكم في الطيران الحديث في أبريل 1908. حيث فشل هوراشيو فيليبس وترايان فويا، كانت طائرة بليريو أول طائرة أحادية السطح جرارة عملية وشكلت بداية اتجاه في الطيران الفرنسي. بحلول عام 1909، كان قد طور هذا التكوين لدرجة أن طائرة بليريو 11 تمكنت من عبور القناة الإنجليزية، ومن بين التحسينات الأخرى استخدام أسطح الذيل فقط كرافعات واستخدام ليّ الجناح للتحكم الجانبي. تصميم آخر ظهر في عام 1907 كان طائرة فوازار ثنائية السطح. كانت هذه تفتقر إلى أي وسيلة للتحكم الجانبي، ولم تتمكن إلا من القيام بمنعطفات ضحلة باستخدام التحكم في الدفة فقط، ولكن تم تحليقها بنجاح متزايد خلال العام بواسطة هنري فارمان، وفي 13 يناير 1908 فاز بجائزة Deutsch de la Meurthe-Archdeacon Grand Prix de l'Aviation البالغة 50,000 فرنك لكونه أول طيار يكمل رحلة رسمية مرصودة بطول كيلومتر واحد في دائرة مغلقة، بما في ذلك الإقلاع والهبوط بقوة الطائرة الخاصة.
تميزت تصاميم الرائد الفرنسي ليون لافافاسور بشكل أفضل باسم شركة أنتوانيت التي أسسها. كانت طائرته أنتوانيت 4 لعام 1908 طائرة أحادية السطح بالتكوين التقليدي المعروف الآن، مع ذيل أفقي وزعنفة يحمل كل منهما أسطح تحكم متحركة، وجنيحات على الأجنحة. لم تكن الجنيحات فعالة بما فيه الكفاية وفي النماذج اللاحقة تم استبدالها بليّ الجناح.
في نهاية عام 1908، باع الأخوان فوازار طائرة طلبها هنري فارمان إلى جون مور-برابازون. غاضبًا، بنى فارمان طائرته الخاصة، معدلاً تصميم فوازار بإضافة الجنيحات. بعد تعديلات إضافية على أسطح الذيل والجنيحات، أصبحت طائرة فارمان 3 الطائرة الأكثر شعبية التي بيعت بين عامي 1909 و 1911، وتم تقليدها على نطاق واسع.[بحاجة لمصدر] في بريطانيا، قام المغترب الأمريكي صمويل كودي بتحليق طائرة مشابهة في التصميم لطائرة رايت فلاير في عام 1908، مدمجًا ذيلًا أفقيًا بالإضافة إلى رافعة أمامية كبيرة. في عام 1910، فاز نموذج محسن مزود بجنيحات بين الأجنحة بمسابقة كأس ميشلان، بينما كانت طائرة جيفري دي هافيلاند الثانية على طراز فارمان تحتوي على جنيحات في الجناح العلوي وأصبحت Royal Aircraft Factory F.E.1. تم تصنيع بريستول بوكسكايت، وهي نسخة من فارمان 3، بكميات كبيرة. في الولايات المتحدة، حلق غلين كيرتس أولاً بطائرة AEA June Bug ثم بطائرته Golden Flyer، التي حققت في عام 1910 أول هبوط وإقلاع من على سطح سفينة بحرية. في هذه الأثناء، كان الأخوان رايت أنفسهم يكافحون أيضًا مشكلة تحقيق كل من الاستقرار والتحكم، مجربين المزيد مع الجناح الأمامي قبل إضافة سطح صغير ثانٍ في الذيل أولاً ثم إزالة الجناح الأمامي تمامًا في النهاية. أعلنوا عن طائرتهم ذات المقعدين رايت موديل بي في عام 1910 ورخصوا إنتاجها في عام 1911 باسم Burgess Model F.
تمت تجربة العديد من التصاميم الأكثر جذرية، مع إظهار القليل منها فقط لأي وعد. في المملكة المتحدة، طور جون ويليام دون سلسلة من التصاميم عديمة الذيل ذات الدفع الخلفي بأجنحة منكسرة للخلف بسطح علوي مخروطي. طارت طائرته D.5 ثنائية السطح في عام 1910 وأثبتت استقرارها التام. تجنب دون عمدًا التحكم الكامل ثلاثي المحاور، وابتكر بدلاً من ذلك نظامًا أسهل في التشغيل واعتبره أكثر أمانًا بكثير في الممارسة العملية. لم يتم تبني نظام دون على نطاق واسع. وصل تصميمه عديم الذيل إلى ذروته مع طائرة D.8 التي تم تصنيعها بموجب ترخيص في فرنسا بواسطة نيوبورت وفي الولايات المتحدة باسم Burgess-Dunne، ومع ذلك، تم رفضها كطائرة حربية عملية من قبل الجيش البريطاني، الذي كان دون ضابطًا فيه، لأنها كانت مستقرة جدًا وبالتالي ليست قابلة للمناورة بما يكفي في المعركة.[بحاجة لمصدر]
1901 في النمسا، فشل فيلهلم كريس في الإقلاع بطائرته غير المزودة بالطاقة الكافية Drachenflieger، وهي طائرة عائمة تتميز بعوامتين مزدوجتين مصنوعتين من الألومنيوم وثلاثة أجنحة في تكوين ترادفي.
كانت إحدى مشاكل الطائرات المائية المبكرة هي ميل الشفط بين الماء والطائرة مع زيادة السرعة، مما يبقي الطائرة منخفضة ويعيق الإقلاع. اخترع المصمم البريطاني جون سيريل بورت تقنية وضع درجة (step) في قاع الطائرة لكسر الشفط، وتم دمج ذلك في طائرة Curtiss Model H لعام 1914.[بحاجة لمصدر]
في عام 1909، ظلت الطائرات هشة وقليلة الفائدة العملية. كانت قوة المحرك المحدودة المتاحة تعني أن الحمولة الفعالة محدودة للغاية. كانت التكنولوجيا الأساسية لهياكل الطائرات وموادها تتكون في الغالب من مواد خشبية صلبة أو أنابيب فولاذية، مدعومة بأسلاك فولاذية ومغطاة بنسيج من الكتان المطلي بمادة تقوية ومانعة للتسرب قابلة للاشتعال. أدت الحاجة إلى توفير الوزن إلى جعل معظم الطائرات هشة هيكليًا، وكثيرًا ما كانت تتفكك أثناء الطيران، خاصة عند أداء مناورات عنيفة، مثل الخروج من انقضاض حاد، وهو ما سيكون مطلوبًا في القتال.
مع ذلك، أُدرِكَ أن آلات الطيران المتطورة هذه لم تكن مجرد ألعاب، بل أسلحة قيد التطور. في عام 1909، علق ضابط الأركان الإيطالي جوليو دوهيه:
في عام 1911، تنبأ الكابتن بيرترام ديكسون، وهو أول ضابط عسكري بريطاني يطير وأول ضابط عسكري بريطاني يقوم بمهمة استطلاع جوي بطائرة ثابتة الجناحين خلال مناورات الجيش عام 1910، بالاستخدام العسكري للطائرات والتطور والتصعيد اللاحقين للقتال الجوي، وذلك في تقرير قدمه إلى اللجنة الفرعية الفنية للدفاع الإمبراطوري في المملكة المتحدة.
أُلقيت القذائف من طائرة لأول مرة عندما قام الملازم بول دبليو بيك من جيش الولايات المتحدة بإلقاء أكياس رملية تحاكي القنابل فوق لوس أنجلوس، كاليفورنيا.
استُخدِمت الطائرات لأول مرة في الحرب خلال الحرب الإيطالية التركية بين عامي 1911 و 1912. حدث أول استخدام عملياتي في 23 أكتوبر 1911، عندما قام الكابتن كارلو ماريا بيازا برحلة بالقرب من بنغازي بطائرة بليريو 11. تبع ذلك أول قصف جوي بعد فترة وجيزة في 1 نوفمبر، عندما ألقى الملازم الثاني جوليو جافوتي أربع قنابل على قاعدتين تحت سيطرة الأتراك. جرت أول رحلة استطلاع تصويري في مارس 1912، وقام بها أيضًا الكابتن بيازا.
بعض الأنواع التي طُوِّرت خلال هذه الفترة ستشهد خدمة عسكرية في الحرب العالمية الأولى أو حتى طوالها. وتشمل هذه إتريش تاوب لعام 1910، وفوكر سبين لعام 1911، وشركة الطائرات الملكية, سوبويث تابلويد، ومجموعة متنوعة من الأنواع التي عفا عليها الزمن والتي ستُستخدم لتدريب الطيارين. كانت طائرة سيكورسكي إيليا موروميتس (المعروفة أيضًا باسم سيكورسكي إس-22) أول طائرة رباعية المحركات تدخل الإنتاج على الإطلاق وأكبرها في عصرها، حيث حلّق النموذج الأولي لأول مرة في عام 1913 قبل اندلاع الحرب مباشرة. ستستمر هذه الطائرة في الخدمة في أدوار القصف والنقل على حد سواء.