Gummimotor

DE AMERIKANEN zijn niet weinig trots op hun gebroeders Wright die honderd jaar geleden de eerste geslaagde vlucht met een gemotoriseerde vliegmachine maakten. De herdenkingen nemen geen eind. De `Library of Congress' heeft bijna alles wat de Wrights aan brieven, notities en foto's achterlieten op internet gezet en daar is het, dankzij de rare voornamen van de jongens, zonder inspanning te vinden. 't Is een mer à boire, maar men zou zich kunnen beperken tot het bekijken van de glasplaatfoto's.

Het is een aardige oefening om te proberen enig inzicht te krijgen in de ontwerpproblemen en in de uiteindelijke werking van het jubileumtoestel dat eenvoudig de `Flyer' werd genoemd. Het moeilijkst is zich een beeld te vormen van het `scheluw trekken' van de vleugeluiteinden (het `wing warping') dat de Wrights van zwevende vogels hadden afgekeken. Zonder animatie of een bezoek aan een museum met een replica (zoals het Aviodome in Lelystad) lukt dat eigenlijk niet. Het beoogde torderen of verwringen van de vleugeluiteinden om te kunnen `rollen' is ook toegepast in de Fokker Spin van 1910. Er bestaan een soort bakjes van zacht plastic, bedoeld om er in het vriesvak van de koelkast ijsblokjes in te maken, die mooi laten zien hoe een vleugel zowel in dwars- als lengterichting stijf kan zijn en toch tegelijk heel makkelijk is te torderen.

Hoe zouden de broers het toerental (ongeveer 1080 rpm, als-ie eenmaal was warmgelopen) van hun bizarre benzinemotor hebben bepaald? Hier en daar wekken hun notities de indruk dat er een tellertje op de krukas was gemonteerd. Het meest voor de hand ligt dat zij de rotatie van de krukas met een bekende, flinke vertraging overbrachten op een ander (vrij lopend) wiel en van dat langzamer draaiende wiel eenvoudig het aantal omwentelingen per minuut telden. Ook bij een fiets is het toerental van het achterwiel uit het aantal omwentelingen van de trapas af te leiden.

Ook nu nog is er aan de hand van een paar glasplaatfoto's te rekenen aan het toerental. Voor zover dat precies genoeg valt vast te stellen bestond tussen de krukas van de motor en de twee propellerassen een vertraging van ongeveer een factor drie. Op een aantal foto's zijn volop draaiende propellers te zien. Maar er is bewegingsonscherpte, het beeld van de propellers is over een hoek van 20 tot 25 graden `uitgesmeerd'. Anderzijds was de sluitertijd van de camera kort genoeg om het bewegen van personen volledig te `bevriezen'. Nemen we daarom aan dat de sluitertijd ongeveer 1/100 seconde was dan volgt daaruit een motortoerental van 1125 rpm. Dat verschilt nauwelijks van wat wordt opgegeven.

De Wrights en hun mecanicien Taylor schatten het geleverde vermogen van de motor op ongeveer 12 pk (9 kilowatt). Hoe zouden ze dat gemeten hebben? De indruk bestaat dat ze een `brake dynamometer' gebruikten en in feite de relatie bepaalden tussen een remmend koppel dat op de krukas werd uitgeoefend en het toerental dat daarbij nog gehandhaafd blijft. In zijn simpelste uitvoering bestaat de dynamometer uit een ronde trommel die op de krukas wordt geschoven en waaromheen (niet slippend) een koord wordt gewonden. Het ene eind van het koord wordt recht omhoog onder aan een veerbalans vastgemaakt, het andere eind hangt naar beneden en draagte gewichten van te variëren grootte. De Wrights gebruikten een kist zand van ongeveer 23 kilo. Het product van het remmende koppel (als kracht arm) en toerental (als radialen per tijdseenheid) levert het vermogen.

Weer lastiger is het antwoord op de vraag hoe de Wrights een schatting konden maken van het motorvermogen dat ze nodig zouden hebben (dat taxeerden ze op 8 à 9 pk). Waarschijnlijk is dat afgeleid uit proefondervindelijk onderzoek aan schaalmodellen in een windtunnel. Maar er was ook wel een slag naar te slaan. Het vermogen dat wordt gebruikt om een vliegtuig vooruit te krijgen is gelijk aan het product van de vliegsnelheid en de benodigde stuwkracht. Veel sneller dan een snelle fiets (25 km/h) hoefde de Flyer niet te vliegen. En de broers hadden wel enig idee van de kracht die daarvoor nodig was, want ze vliegerden ook regelmatig met hun staketsels in wind van bekende windsnelheid. Misschien een kracht overeenkomend met het gewicht van een man of twee, drie? Dat leidt tot een vermogensvraag van ongeveer 13 kilowatt. Dan was er nog rekening te houden met het beperkte propellerrendement en de verliezen in de fietskettingen die de popellerassen aandreven. Met zulk natte-vinger-werk zouden ze misschien een factor twee te hoog zijn uitgekomen.

De Wrights hebben verklaard dat ze al als kind geïnteresseerd waren geraakt in het vliegen door een `Pénaud helicopter' die ze als speelgoed hadden gekregen. Als het echt een helicopter was, dan is dat nog de vraag, want aan de Pénaud helicopter was niet zo heel veel te zien. Maar de tragische Alphonse Pénaud ontwierp ook vliegende modellen die treffend op de latere vliegmachines leken, inclusief propellers en staarten. Waar het nu even om gaat is dat hij voor de aandrijving een opgewonden elastiek gebruikte. Duitsers noemen dat een Gummimotor.

Ook het brandnieuwe vliegtuigje op de foto heeft een Gummimotor. Ook aan deze machine viel wat te rekenen en te meten. Met een masa van 80 gram en een geschat vleugeloppervlak van ongeveer 350 cm² is de vleugelbelasting bijvoorbeeld ongeveer 22 newton/m², volgens Henk Tennekes gelijk aan die van een visdiefje (dat niet veel zwaarder is). De instructies raden aan het elastieken koord binnen de romp op te winden met 250 hele slagen van de propeller. Wie de propeller daarna loslaat stelt vast dat hij dan na 10 seconden helemaal is uitgedraaid. Het gemiddeld toerental is dus 1500 rpm. Wat zou bij dat toerental het koppel zijn dat de Gummimotor overwint? Dat heeft de AW-mecanicien nog niet bepaald, maar een indicatie is dat een gewichtje van 50 gram op 8,5 cm van het hart van de propelleras het terugdraaien van het geheel opgewonden elastiek volledig tegenhoudt. Veel meer dan een stuk of drie watts aan vermogen valt daaruit niet af te leiden.

    • Karel Knip