flying machines-第14章

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in　meeting　the　wind　pressure；　leaving　38　horsepower

for　the　purpose　of　making　progress。



The　flying　machine　must　move　faster　than　the　air　to

which　it　is　opposed。　Unless　it　does　this　there　can　be　no

direct　progress。　If　the　two　forces　are　equal　there　is　no

straight…ahead　advancement。　Take；　for　sake　of　illustration；

a　case　in　which　an　aeroplane；　which　has　developed　a

speed　of　30　miles　an　hour；　meets　a　wind　velocity　of

equal　force　moving　in　an　opposite　direction。　What　is

the　result？　There　can　be　no　advance　because　it　is　a

contest　between　two　evenly　matched　forces。　The　aeroplane

stands　still。　The　only　way　to　get　out　of　the　difficulty

is　for　the　operator　to　wait　for　more　favorable　conditions；

or　bring　his　machine　to　the　ground　in　the　usual

manner　by　manipulation　of　the　control　system。



Take　another　case。　An　aeroplane；　capable　of　making

50　miles　an　hour　in　a　calm；　is　met　by　a　head　wind　of　25

miles　an　hour。　How　much　progress　does　the　aeroplane

make？　Obviously　it　is　25　miles　an　hour　over　the　ground。



Put　the　proposition　in　still　another　way。　If　the　wind

is　blowing　harder　than　it　is　possible　for　the　engine　power

to　overcome；　the　machine　will　be　forced　backward。



Wind　Pressure　a　Necessity。



While　all　this　is　true；　the　fact　remains　that　wind

pressure；　up　to　a　certain　stage；　is　an　absolute　necessity

in　aerial　navigation。　The　atmosphere　itself　has　very

little　real　supporting　power；　especially　if　inactive。　If

a　body　heavier　than　air　is　to　remain　afloat　it　must　move

rapidly　while　in　suspension。



One　of　the　best　illustrations　of　this　is　to　be　found　in

skating　over　thin　ice。　Every　school　boy　knows　that　if

he　moves　with　speed　he　may　skate　or　glide　in　safety

across　a　thin　sheet　of　ice　that　would　not　begin　to　bear

his　weight　if　he　were　standing　still。　Exactly　the　same

proposition　obtains　in　the　case　of　the　flying　machine。



The　non…technical　reason　why　the　support　of　the　machine

becomes　easier　as　the　speed　increases　is　that　the

sustaining　power　of　the　atmosphere　increases　with　the

resistance；　and　the　speed　with　which　the　object　is　moving

increases　this　resistance。　With　a　velocity　of　12　miles

an　hour　the　weight　of　the　machine　is　practically　reduced

by　230　pounds。　Thus；　if　under　a　condition　of　absolute

calm　it　were　possible　to　sustain　a　weight　of　770　pounds；

the　same　atmosphere　would　sustain　a　weight　of　1；000

pounds　moving　at　a　speed　of　12　miles　an　hour。　This

sustaining　power　increases　rapidly　as　the　speed　increases。

While　at　12　miles　the　sustaining　power　is　figured　at

230　pounds；　at　24　miles　it　is　four　times　as　great；　or　920

pounds。



Supporting　Area　of　Birds。



One　of　the　things　which　all　producing　aviators　seek

to　copy　is　the　motive　power　of　birds；　particularly　in　their

relation　to　the　area　of　support。　Close　investigation　has

established　the　fact　that　the　larger　the　bird　the　less　is

the　relative　area　of　support　required　to　secure　a　given

result。　This　is　shown　in　the　following　table：



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Supporting

　　　　　　　　　　　　　Weight　　　　　　　Surface　　　　　　　Horse　　　　　　area

Bird　　　　　　　　　in　lbs。　　　　　in　sq。　feet　　　power　　　　　per　lb。

Pigeon　　　　　　　　　1。00　　　　　　0。7　　　　　　　　　　　0。012　　　　　0。7

Wild　Goose　　　　　9。00　　　　　　2。65　　　　　　　　　　0。026　　　　　0。2833

Buzzard　　　　　　　　5。00　　　　　　5。03　　　　　　　　　　0。015　　　　　1。06

Condor　　　　　　　　17。00　　　　　　9。85　　　　　　　　　　0。043　　　　　0。57



So　far　as　known　the　condor　is　the　largest　of　modern

birds。　It　has　a　wing　stretch　of　10　feet　from　tip　to　tip；　a

supporting　area　of　about　10　square　feet；　and　weighs　17

pounds。　It。　is　capable　of　exerting　perhaps　1…30　horsepower。

（These　figures　are；　of　course；　approximate。）

Comparing　the　condor　with　the　buzzard　with　a　wing

stretch　of　6　feet；　supporting　area　of　5　square　feet；　and　a

little　over　1…100　horsepower；　it　may　be　seen　that；　broadly

speaking；　the　larger　the　bird　the　less　surface　area　（relatively）

is　needed　for　its　support　in　the　air。



Comparison　With　Aeroplanes。



If　we　compare　the　bird　figures　with　those　made　possible

by　the　development　of　the　aeroplane　it　will　be

readily　seen　that　man　has　made　a　wonderful　advance　in

imitating　the　results　produced　by　nature。　Here　are　the

figures：



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Supporting

　　　　　　　　　　　　　　　　Weight　　　　　　Surface　　　　　　　Horse　　　　　　area

Machine　　　　　　　　　in　lbs。　　　　in　sq。　feet　　　　power　　　　　per　lb。

Santos…Dumont　。　。　　　350　　　　　　110。00　　　　　　　　30　　　　　　　　0。314

Bleriot　。　。　。　。　。　　　700　　　　　　150。00　　　　　　　　25　　　　　　　　0。214

Antoinette。　。　。　。　1；200　　　　　　538。00　　　　　　　　50　　　　　　　　0。448

Curtiss　。　。　。　。　。　　　700　　　　　　258。00　　　　　　　　60　　　　　　　　0。368

Wright。　。　。　。　。＇4＇1；100　　　　　　538。00　　　　　　　　25　　　　　　　　0。489

Farman。　。　。　。　。　。　1；200　　　　　　430。00　　　　　　　　50　　　　　　　　0。358

Voisin。　。　。　。　。　。　1；200　　　　　　538。00　　　　　　　　50　　　　　　　　0。448



＇4＇　The　Wrights'　new　machine　weighs　only　900　pounds。



While　the　average　supporting　surface　is　in　favor　of

the　aeroplane；　this　is　more　than　overbalanced　by　the

greater　amount　of　horsepower　required　for　the　weight

lifted。　The　average　supporting　surface　in　birds　is　about

three…quarters　of　a　square　foot　per　pound。　In　the　average

aeroplane　it　is　about　one…half　square　foot　per　pound。

On　the　other　hand　the　average　aeroplane　has　a　lifting

capacity　of　24　pounds　per　horsepower；　while　the　buzzard；

for　instance；　lifts　5　pounds　with　15…100　of　a　horsepower。

If　the　Wright　machinewhich　has　a　lifting　power　of　50

pounds　per　horsepowershould　be　alone　considered　the

showing　would　be　much　more　favorable　to　the　aeroplane；

but　it　would　not　be　a　fair　comparison。



More　Surface；　Less　Power。



Broadly　speaking；　the　larger　the　supporting　area　the

less　will　be　the　power　required。　Wright；　by　the　use　of

538　square　feet　of　supporting　surface；　gets　along　with　an

engine　of　25　horsepower。　Curtiss；　who　uses　only　258

square　feet　of　surface；　finds　an　engine　of　50　horsepower

is　needed。　Other　things；　such　as　frame；　etc。；　being　equal；

it　stands　to　reason　that　a　reduction　in　the　area　of

supporting　surface　will　correspondingly　reduce　the　weight

of　the　machine。　Thus　we　have　the　Curtiss　machine　with

its　258　square　feet　of　surface；　weighing　only　600　pounds

（without　operator）；　but　requiring　double　the　horsepower

of　the　Wright　machine　with　538　square　feet　of　surface

and　weighing　1；100　pounds。　This　demonstrates　in　a

forceful　way　the　proposition　that　the　larger　the　surface

the　less　power　will　be　needed。



But　there　is　a　limit；　on　account　of　its　bulk　and

awkwardness　in　handling；　beyond　which　the　surface　area

cannot　be　enlarged。　Otherwise　it　might　be　possible　to

equip　and　operate　aeroplanes　satisfactorily　with　engines

of　15　horsepower；　or　even　less。



The　Fuel　Consumption　Problem。



Fuel　consumption　is　a　prime　factor　in　the　production

of　engine　power。　The　veriest　mechanical　tyro　knows　in

a　general　way　that　the　more　power　is　secured　the　more

fuel　must　be　consumed；　allowing　that　there　is　no　difference

in　the　power…producing　qualities　of　the　material

used。　But　few　of　us　understand　just　what　the　ratio　of

increase　is；　or　how　it　is　caused。　This　proposition　is　one

of　keen　interest　in　connection　with　aviation。



Let　us　cite　a　problem　which　will　illustrate　the　point

quoted：　Allowing　that　it　takes　a　given　amount　of　gasolene

to　propel　a　flying　machine　a　given　distance；　half　the

way　with　the　wind；　and　half　against　it；　the　wind　blowing

at　one…half　the　speed　of　the　machine；　what　will　be

the　increase　in　fuel　consumption？



Increase　of　Thirty　Per　Cent。



On　the　face　of　it　there　would　seem　to　be　no　call　for

an　increase　as　the　resistance　met　when　going　against　the

wind　is　apparently　offset　by　the　propulsive　force　of　the

wind　when　the　machine　is　travelling　with　it。　This；　however；

is　called　faulty　reasoning。　The　increase　in　fuel

consumption；　as　figured　by　Mr。　F。　W。　Lanchester；　of　the

Royal　Society　of　Arts；　will　be　fully　30　per　cent　over

the　amount　required　for　a　similar　operation　of　the　machine

in　still　air。　If　the　journey　should　be　made　at　right

angles　to　the　wind　under　the　same　conditions　the　increase

would　be　15　per　cent。



In　other　words　Mr。　Lanchester　maintains　that　the　work

done　by　the　motor　in　making　headway　against　the　wind

for　a　certain　distance　calls　for　more　engine　energy；　and

consequently　more　fuel　by　30　per　cent；　than　is　saved　by

the　helping　force　of　the　wind　on　the　return　journey。







CHAPTER　XIV。



ABOUT　WIND　CURRENTS；　ETC。



One　of　the　first　difficulties　which　the　novice　will

encounter　is　the　uncertainty　of　the　wind　currents。　With　a

low　velocity　the　wind；　some　distance　away　from　the

ground；　is　ordinarily　steady。　As　the　velocity　increases；

however；　the　wind　generally　becomes　gusty　and　fitful

in　its　action。　This；　it　should　be　remembered；　does　not

refer　to　the　velocity　of　the　machine；　but　to　that　of　the

air　itself。



In　this　connection　Mr。　Arthur　T。　Atherholt；　president

of　the　Aero　Club　of　Pennsylvania；　in　addressing　the

Boston　Society　of　Scientific　Research；　said：



〃Probably　the　whirlpools　of　Niagara　contain　no　more

erratic　currents　than　the　strata　of　air　which　is　now　immediately

above　us；　a　fact　hard　to　realize　on　account

of　its　invisibility。〃



Changes　In　Wind　Currents。



While　Mr。　Atherholt's　experience　has　been　mainly

with　balloons　it　is　all　the　more　valuable　on　this　account；

as　the　balloons　were　at　the　mercy　of　the　wind　and　their

varying　directions　afforded　an　indisputable　guide　as　to

the　changing　course　of　the　air　currents。　In　speaking　of

this　he　said：



〃In　the　many　trips　taken；　varying　in　distance　traversed

from　twenty…five　to　900　miles；　it　was　never　possible

except　in　one　instance　to　maintain　a　straight　course。

These　uncertain　currents　were　most　noticeable　in　the

Gordon…Bennett　race　from　St。　Louis　in　1907。　Of　the

nine　aerostats　competing　in　that　event；　eight　covered　a

more　or　less　direct　course　due　east　and　southeast；　whereas

the　writer；　with　Major　Henry　B。　Hersey；　first　started

northwest；　then　north；　northeast；　east；　east　by　south；　and

when　over　the　center　of　Lake　Erie　were　again　blown

northwest　notwithstanding　that　more　favorable　winds

were　sought　for　at　altitudes　varying　from　100　to　3；000

meters；　necessitating　a　finish　in　Canada　nearly　northeast

of　the　starting　point。



〃These　nine　balloons；　making　landings　extending　from

Lake　Ontario；　Canada；　to　Virginia；　all　started　from　one

point　within　the　same　hour。



〃The　single　exception　to　these　roving　currents　occurred

on　October　21st；　of　last　year　（1909）　when；　starting

from　Philadelphia；　the　wind　shifted　more　than　eight

degrees；　the　greatest　variation　being　at　the　lowest　altitudes；

yet　at　no　time　was　a　height　of　over　a　mile　reached。



〃Throughout　the　entire　day　the　sky　was　overcast；　with

a　thermometer　varying　from　fifty…seven　degrees　at　300

feet　to　forty…four　degrees；　Fahrenheit　at　5；000　feet；　at

which　altitude　the　wind　had　a　velocity　of　43　miles　an