A história da aviação remonta a tempos pré-históricos. O desejo de voar está presente na humanidade provavelmente desde o dia em que o homem pré-histórico passou a observar o voo dos pássaros e de outros animais voadores. Ao longo da história há vários registros de tentativas mal sucedidas de voos. Alguns até tentaram voar imitando pássaros: usando um par de asas (que não passavam de um esqueleto de madeira e penas, imitando as asas dos pássaros), colocando-os nos braços e balançando-os.
Muitas pessoas acreditavam que voar fosse impossível, e que era um poder além da capacidade humana. Mesmo assim o desejo existia, e várias civilizações contavam histórias de pessoas dotadas de poderes divinos que podiam voar; ou pessoas que foram carregadas ao ar por animais voadores. A história moderna da aviação é complexa. Desenhistas de aeronaves esforçaram-se para melhorar continuamente suas capacidades e características tais como alcance, velocidade, capacidade de carga, facilidade de manobra, dirigibilidade, segurança, autonomia e custos operacionais, entre outros. Aeronaves passaram a ser feitas de materiais cada vez menos densos e mais resistentes. Anteriormente feitas de madeira, atualmente a grande maioria das aeronaves usa materiais compostos – como alumínio e fibras de carbono. Recentemente computadores têm contribuído muito no desenvolvimento de novas aeronaves e componentes, mas como tudo isso começou?
Mitologia grega
Voar é um sonho muito antigo da humanidade. Existem histórias de homens querendo voar desde a antiguidade. Dessas histórias uma é a mais conhecida e vem de uma mitologia grega. É a história de Dédalo e Ícaro. Dédalo, neto de Freteu rei de Atenas, discípulo de Mercúrio era um artista de raros talentos; arquiteto, estatutário e inventor da machadinha, fazia estátuas que pareciam ter movimentos. Tendo cometido um assassinato em Atenas, fugiu para a ilha de Creta e se escondeu sob a proteção do rei de Minos. Lá construiu o famoso labirinto, que era um cercado de madeiras e construções feitas de tal maneira que uma pessoa que estivesse lá dentro não conseguiria sair. Dédalo foi a primeira vítima da sua própria invenção. Caindo no desagrado do rei Minos, foi por ele colocado dentro do labirinto juntamente com seu filho Ícaro e o Minotauro. Para sair dali Dédalo construiu dois pares de asas, um para si e o outro para seu filho. Juntou penas de pássaros coladas com cera, e recomendou a Ícaro que não voasse muito alto, pois o calor do sol poderia derreter a cera que colava as penas de suas asas e com isso poderia perder a sua vida. Depois, ao mesmo tempo abriram suas asas e partiram rumo a ilha de Sicília. Ícaro esqueceu-se das instruções recebidas, elevou-se demais e o calor do sol derreteu a cera de suas asas e Ícaro caiu afogando-se no mar Egeu que tomou o nome de mar Ícaro em sua homenagem. Diz a lenda que Dédalo chegou a Sicília onde construiu um templo dedicado a Apolo em Homenagem a seu filho. Trata-se, é claro, de uma mitologia grega, mas a sua existência motivou cada vez mais o homem a voar.
Século XVIII – Primeiros desenhos e teorias
Acredita-se que por volta de 400 a.C. Archytas, um estudioso da Grécia Antiga, construiu um pombo de madeira capaz de “voar” por cerca de 180 metros. Acredita-se que este pombo utilizava um jato de ar para alçar voo, embora não se saiba o que produzia tais jatos. Archytas pode ter amarrado a ave a um braço mecânico giratório, ou por cordas, o que faria o pombo planar por um longo tempo no ar, controlando assim o voo do pássaro até que o jato acabasse. Este pombo de madeira seria a primeira máquina voadora que movimentava-se por meios próprios.
Por volta de 300 a.C. os chineses inventaram a pipa, bem como as técnicas de fazê-la “voar” no ar. Uma pipa é um tipo rudimentar de planador.
Por centenas de anos várias pessoas acreditaram que seus corpos voariam ou flutuariam no ar se eles usassem asas, colocando-as nos braços e balançando-os, tomando como exemplo o voo de animais capazes de voar como pássaros ou morcegos. Naturalmente todas as tentativas de voar usando tais apetrechos falharam, com diversas fatalidades ocorrendo nestas tentativas mal sucedidas de alçar voo com tais aeronaves de propulsão humana.
Em torno de 200 a.C., o matemático e inventor grego Arquimedes descobriu que os objetos flutuavam em líquidos. Conta-se que ele o descobriu em sua banheira e, encantado com sua descoberta (e nu), saiu pelas ruas de Siracusa exclamando Εύρηκα! (“Eureca!”, que significa “Eu descobri!”). Em 1290 o monge inglês Roger Bacon escreveu que o ar, como a água, tinha algumas características de sólidos. Bacon estudou as ideias de Arquimedes e chegou à conclusão que, se as pessoas pudessem construir uma máquina que tivesse as características adequadas, o ar iria suportar a máquina assim como a água suporta um navio.
Muito provavelmente foi o artista e inventor italiano Leonardo da Vinci a primeira pessoa a se dedicar seriamente a projetar uma máquina capaz de voar carregando um ser humano. Tais máquinas eram planadores e ornitópteros: máquinas que usavam o mesmo mecanismo usado por pássaros para voar – através do movimento constante das asas para cima e para baixo. Da Vinci nunca construiu tais máquinas mas seus desenhos ficaram preservados e, posteriormente, já no século XIX e século XX um de seus desenhos – um planador – foi considerado notável. Em um estudo recente um protótipo baseado no desenho deste planador foi criado e, de fato, seria capaz de planar. Porém ao interpretar o desenho do planador, algumas ideias modernas de aerodinâmica foram também utilizadas pelos pesquisadores. Mesmo assim este desenho é considerado o primeiro esboço sério de uma aeronave tripulada.
Em Portugal, João Torto, natural da Beira, barbeiro, astrólogo, e mestre de primeiras letras, com “carta de sangrador” do Hospital de Santo António em Viseu, construiu umas asas de pano e, a 20 de junho de 1540, teve permissão para lançar-se do alto da torre da Sé de Viseu, com o objetivo de aterrar no Campo de São Mateus. Chegou a planar alguns metros e a pousar no telhado da capela de São Luís, mas acabou por cair à rua, e perder a vida.
Século XIX – As aeronaves mais leves do que o ar
O primeiro voo bem sucedido de um balão de ar quente foi o da passarola construída por Bartolomeu de Gusmão, um luso-brasileiro nascido no Brasil colonial que alçou voo em 8 de agosto de 1709 na corte de Dom João V de Portugal, em Lisboa. A experiência teria falhado apesar do invento ter se elevado acima do solo durante alguns momentos. Não sobreviveram descrições detalhadas do aparelho, mas alguns desenhos fantasiosos da excêntrica aeronave estão impressos no periódico Wienerische Diarium de 1709. Segundo uma crônica do período o aparelho consistia em “um globo de papel grosso, metendo-lhe no fundo uma tigela com fogo”, e teria voado por “mais de vinte palmos”. No entanto a passarola possuiu pouca ou nenhuma influência nos desenvolvimentos bem sucedidos da aviação que viriam posteriormente.
O primeiro estudo de aviação publicado foi “Sketch of a Machine for Flying in the Air” (Rascunho de uma Máquina para Voar), de Emanuel Swedenborg, publicado em 1716. Essa máquina voadora consistia de uma fuselagem e duas grandes asas que se movimentariam no eixo horizontal da aeronave, gerando assim o empuxo necessário para a sustentação da aeronave. Swendeborg sabia que tal aeronave jamais voaria, mas disse que problemas existentes no desenho seriam futuramente resolvidos. Ele disse:
“Parece mais fácil falar de uma máquina capaz de voar do que construir uma capaz de alçar voo, porque isto requer o uso de maior quantidade de força do que o homem é capaz de gerar, e menos peso que existe em um corpo humano. A ciência mecânica talvez possa ajudar, com uma forte barra em espiral. Se estes requisitos forem cumpridos, talvez um dia saberemos melhor como usar este desenho e assim realizar as melhorias necessárias para tentar cumprir o que nós, atualmente, apenas conseguimos descrever. Temos provas suficientes e exemplos na natureza que voar sem perigo é possível, embora quando as primeiras tentativas sejam feitas, possivelmente teremos que pagar pela experiência, com um braço ou uma perna.”
O segundo voo humano de que se tem notícia foi realizado em Paris, em 1783 (o primeiro foi o do padre luso-brasileiro Bartolomeu de Gusmão). Um doutor, Jean-François Pilâtre de Rozier, e um nobre, François Laurent d’Arlandes, fizeram um voo livre numa máquina: eles voaram por oito quilômetros em um balão de ar quente inventado pelos irmãos Montgolfier, fabricantes de papel. O ar dentro da câmara de ar do balão era aquecido por uma fogueira de madeira. O curso a ser tomado por tal balão era incontrolável, ou seja, voava onde quer que o vento o levasse. Esse balão, por ser pesado, alcançou uma altura máxima de apenas 26 metros. Os irmãos Montgolfier continuariam a fabricar outros balões. Os voos bem sucedidos dos balões dos Montgolfier fizeram com que o balonismo se tornasse muito comum na Europa ao longo do século XVIII. Balões permitiram o aprofundamento nos conhecimentos da relação entre altitude e a atmosfera. Inclusive Napoleão Bonaparte cogitou usar balões numa possível invasão francesa à Inglaterra, embora este uso não tenha sido concretizado.
Outros inventores passaram a substituir o ar quente por hidrogênio que é um gás mais leve do que o ar atmosférico, mas mais perigoso pois tal gás explode com facilidade. Mesmo assim, o curso de tais balões não podia ser controlado, e somente a altitude continuou a ser controlável pelos aviadores.
No século XIX, em 1852, o dirigível foi inventado. O dirigível é uma máquina mais leve do que o ar com a diferença que, ao contrário do balão, seu curso poder ser controlado através do uso de lemes e de motores. O primeiro voo controlado em um dirigível aconteceu ainda no mesmo ano. Esse dirigível, inventado e controlado por Henri Giffard voou 24 km, na França, usando um motor a vapor. Ao longo do fim do século XIX e nas primeiras décadas do século XX, o dirigível foi uma opção séria e confiável de transporte. O dirigível chegou, inclusive, a ser usado na Primeira Guerra Mundial para efetuar bombardeios.
Século XIX – Os primeiros planadores
Com a invenção do balão e do dirigível, os inventores passaram a tentar criar uma máquina mais pesada do que o ar que fosse capaz de voar por meios próprios.
Primeiramente vieram os planadores, máquinas capazes de sustentar voo controlado por algum tempo. Em 1799 o inventor inglês George Cayley desenhou um planador relativamente moderno que tinha uma cauda para controle, e o local onde o piloto ficava dentro da aeronave abaixo do centro de pressão, dando assim estabilidade à aeronave. Cayley construiu um protótipo e fez seus primeiros voos planados em 1804, sem passageiro. Durante as cinco décadas seguintes, Cayley trabalhou no seu protótipo, tempo durante o qual ele deduziu muitas das leis básicas de aerodinâmica. Em 1853 um amigo de Cayley fez um voo planado de curta duração em Brompton-by-Sawdon, Inglaterra. Cayley é considerado atualmente o fundador da ciência física de aerodinâmica, tendo sido a primeira pessoa a descrever uma aeronave de asa fixa propulsionada por motores.
Na mesma época Francis Wenham tentou construir uma série de planadores mas não teve sucesso. Porém em seus esforços Wenham descobriu que a maior parte da sustentação de um pássaro parecia ser gerada na frente, e Wenham concluiu que asas finas, longas e fixas – semelhante às asas dos aviões dos dias atuais – seriam mais eficientes do que asas baseadas em pássaros e morcegos. Seu trabalho foi apresentado à recém-criada The Aeronautical Society of Great Britain, em 1866, e Wenham decidiu provar suas ideias construindo o primeiro túnel de vento do mundo, em 1871. Os membros da Aeronautical Society fizeram uso do túnel, e ficaram surpresos e encantados com o resultado: asas fixas geravam sensivelmente mais sustentação do que os cientistas haviam previsto. Este experimento claramente demonstrou que a construção de máquinas mais pesadas do que o ar era possível, o problema era como gerar o empuxo necessário para movimentar a aeronave para frente (visto que aeronaves de asa fixa precisam de um fluxo de ar constante passando pelas asas) e como seria feito o controle da aeronave em voo.
A década de 1880 foi tempo de estudos intensos, caracterizados pelos gentleman scientists (cientistas cavalheiros), que fizeram a maior parte das pesquisas na área da aeronáutica. Começando na década de 1880, um incontável número de avanços foram feitos, que levaram aos primeiros verdadeiros e práticos planadores. Três nomes em particular continuam bem conhecidos no mundo da aviação: Otto Lilienthal, Percy Pilcher e Octave Chanute.
Um dos primeiros planadores modernos a serem construídos, nos Estados Unidos, foi construído por John Joseph Montgomery, que voou em sua máquina em 28 de agosto de 1883, em voo controlado. Porém somente muito posteriormente os trabalhos de Montgomery tornar-se-iam conhecidos. Anteriormente, na Europa, Jean-Marie Le Bris efetuou um voo em 1856. Outro planador foi construído por Wilhelm Kress em 1877, em Viena.
O alemão Otto Lilienthal continuou com o trabalho de Wenham, tendo-o melhorado bastante por volta de 1874, e publicou toda sua pesquisa em 1889. Otto Lilienthal também produziu uma série de planadores de qualidade, e em 1891 Lilienthal foi capaz de fazer voos sustentados por mais de 25 metros consistentemente, ao contrário de antigas tentativas que apresentavam resultados instáveis. Lilienthal rigorosamente documentou todo seu trabalho através inclusive de fotografias e, por esta razão, Lilienthal é o mais conhecido dos antigos pioneiros da aviação. Lilienthal também promoveu a ideia de “pule antes que você alce voo”, sugerindo que pesquisadores deveriam começar com planadores e para somente então tentar trabalhar em um avião, ao invés de desenhar tal avião diretamente no papel e esperar que tal desenho funcionasse.
Lilienthal fez vários voos bem-sucedidos até 1896, ano de sua morte, em seu planador, o Lilienthal Normalsegelapparat. Otto Lilienthal é por isso considerado a primeira pessoa a fazer um voo planado controlado, na qual é o piloto que controla a aeronave. No ano da morte de Lilienthal, em 1896, estima-se que ele tenha realizado cerca de 2 500 voos em diversas máquinas voadoras. Lilienthal morreu em um acidente aéreo em 9 de outubro, causado por um vento lateral repentino (conhecido atualmente como vento de través), que rompeu a asa de sua aeronave em pleno voo de planeio, e fez com que Lilienthal caísse de uma altura de 17 metros e quebrasse sua espinha dorsal. Suas últimas palavras, antes de morrer no dia seguinte, foram:
“Opfer müssen gebracht werden (“Sacrifícios precisam ser feitos”).”
Lilienthal então estava trabalhando em busca de pequenos motores adequados para equipar suas aeronaves, buscando criar uma aeronave mais pesada do que o ar capaz de alçar voos por meios próprios.
Octave Chanute continuou o trabalho de Lilienthal na área de planadores. Chanute criou vários planadores e fez várias melhorias em suas aeronaves. No verão de 1896, ele fez vários voos em diversos de seus planadores em Miller Beach, Indiana, e eventualmente Chanute decidiu que o melhor deles era um biplano. Como Lilienthal, Chanute documentou detalhadamente seu trabalho, e também fotografou suas máquinas e experimentos. Chanute, além disso, também ocupava boa parte de seu tempo correspondendo-se com outras pessoas que possuíam os mesmos interesses, entre elas Percy Pilcher.
Chanute estava particularmente interessado em solucionar um problema: como fornecer estabilidade à aeronave quando esta estivesse em voo. Tal estabilidade é realizada naturalmente em pássaros, mas teria que ser realizada manualmente pelos humanos. Dos vários problemas relacionados com a estabilidade de uma aeronave em voo, o mais desconcertante deles era a estabilidade longitudinal, por que o ângulo de ataque de uma asa fazia com que o centro de pressão da aeronave a movesse para frente, e fizesse com que o ângulo da aeronave aumentasse ainda mais.