A autoria da invenção do avião tem sido objeto de controvérsias, com diferentes perspectivas. Enquanto os brasileiros atribuem o feito a Santos Dumont em 1906, os norte-americanos, por exemplo, creditam o primeiro voo da história aos irmãos Wright, ocorrido três anos antes, em 1903. No entanto, é importante ressaltar que Sir George Cayley, o Baronete de Yorkshire, desempenhou um papel crucial ao estabelecer os fundamentos da aerodinâmica moderna.
Há mais de um século antes dos Irmãos Wright e Santos Dumont alçarem voo, foi George Cayley quem introduziu o conceito precursor do avião moderno como uma máquina voadora de asa fixa. Isso contrastava com as máquinas engraçadas dotadas de asas oscilantes que muitos de seus predecessores haviam imaginado. George Cayley foi o pioneiro ao propor sistemas distintos para elevação, propulsão e controle, destacando-se também como o primeiro a identificar as quatro forças vetoriais que influenciam uma aeronave: empuxo, sustentação, arrasto e peso.
Ademais, sua descoberta da importância das asas curvadas e da configuração curvilinear fundamental para o voo consolidaram a base teórica para as futuras inovações na aviação. Em resumo, a contribuição de George Cayley para a aviação moderna é incontestável, prenunciando princípios que seriam posteriormente refinados por figuras como os Irmãos Wright e Santos Dumont.
A paixão de George Cayley pelo voo germinou desde seus anos de infância. Os pioneiros voos de balão dos irmãos Jacques-Etienne e Joseph-Michel Montgolfier na década de 1780 exerceram um profundo fascínio sobre sua mente perspicaz. No entanto, a ambição de Cayley ia além da mera ascensão passiva proporcionada pelos balões; ele nutria o desejo de criar uma máquina voadora verdadeira e funcional.
Seus primeiros esforços culminaram em uma réplica de um helicóptero de brinquedo projetado pelos franceses Launoy e Bienvenu em 1784. Esse helicóptero se destacava por apresentar dois rotores girando em sentidos opostos, cujo movimento era controlado por meio de cordas e um arco. Embora Cayley nunca tenha tido contato direto com o brinquedo original, ele reconstruiu minuciosamente o dispositivo com base em descrições disponíveis. Notavelmente, ele substituiu as armações forradas de seda empregadas pelos franceses por penas de peru fixadas em uma rolha, demonstrando sua dedicação à experimentação e inovação.
Esse episódio ilustra a tenacidade de Cayley em sua busca por compreender os princípios do voo e sua disposição em adaptar e aprimorar ideias existentes, estabelecendo assim os primeiros passos em direção ao desenvolvimento da aviação moderna.
Cayley imergiu-se na meticulosa observação do voo das aves, buscando indícios que pudessem ser transpostos para sua própria criação. Nesse meticuloso estudo, percebeu que as aves torciam suas asas de maneira característica para otimizar o voo em longas distâncias. Inspirado por essa descoberta, vislumbrou a possibilidade de replicar esse efeito em uma aeronave de asa fixa, introduzindo a inovação das asas curvadas. Essa perspicaz associação entre a aerodinâmica aviana e as potenciais aplicações mecânicas demonstrava sua visão pioneira.
Inabalável em sua busca pelo voo motorizado, Cayley persistiu na construção de modelos de aviões em sua propriedade em Scarborough, North Yorkshire. Sua convicção era a de que, um dia, a conquista dos céus por meios estritamente mecânicos seria uma realidade tangível.
O ponto de inflexão surgiu em 1799, quando Cayley fez uma percepção fundamental: para alcançar o voo mecânico, era imperativo dissociar o sistema de empuxo do sistema de sustentação. Diferenciando-se dos projetistas anteriores, que tentaram emular o voo das aves com máquinas de asas batentes em dimensões exageradas, Cayley abraçou uma abordagem divergente. Ele concebeu uma aeronave de asa fixa, impulsionada por um mecanismo auxiliar.
No mesmo ano, ele materializou suas concepções em um disco de prata, que atualmente repousa no Museu de Ciência em Londres. Uma face do disco retratava de forma ilustrativa a dinâmica aerodinâmica em uma asa, enquanto a outra face apresentava o projeto do seu avião de asa fixa. Esse artefato impressionantemente prenunciava a configuração moderna de uma aeronave: asas fixas, uma estrutura semelhante a uma carruagem suspensa, assemelhando-se a um barco, e uma cauda em formato de cruz para a função de leme. Um elemento notável do projeto de Cayley era a presença de lâminas oscilantes para gerar impulso à frente, que seriam operadas pelo piloto em uma espécie de ação de remo.
Já em 1804, Cayley engendrou um mecanismo que hoje é frequente em exposições de museus de ciência – um braço rotativo com um aerofólio em uma extremidade e um peso fixado na outra para equilibrar a sustentação gerada pelo aerofólio ao cortar o ar. Essa engenhosa criação permitia a avaliação de diferentes ângulos de incidência para projetos de aerofólios. Em continuação às suas experimentações, logo depois ele concretizou o primeiro modelo de planador monoplano, cuja aparência surpreendentemente moderna é digna de destaque.
O modelo apresentava cauda cruciforme ajustável, asa em forma de pipa montada em alto ângulo de incidência e peso móvel para alterar o centro de gravidade. Pequeno o suficiente para ser lançado com um braço, foi provavelmente o primeiro dispositivo planador a fazer voos significativos.
“Era muito bonito vê-lo descendo uma colina íngreme e dava a ideia de que um instrumento maior seria um meio de transporte melhor e mais seguro pelos Alpes do que até mesmo a mula de pés seguros, permitindo que ele mediasse sua trilha com muita atenção. A menor inclinação da cauda para a direita ou para a esquerda fazia com que ela moldasse seu curso como um navio pelo leme.” – Sir George Cayley
Em meados de 1809, Cayley calculou as capacidades de elevação das asas curvadas, investigou o movimento do centro de pressão e o problema de aerodinâmica. Ele identificou corretamente que uma área de baixa pressão é formada acima da asa, o que dá sustentação à máquina.
Cayley também descobriu que o diedro (asas colocadas mais baixas em seu centro e mais altas em suas extremidades externas) melhorava a estabilidade lateral. Ele continuou sua pesquisa usando modelos e, em 1810, Cayley publicou seu agora clássico tratado de três partes “On Aerial Navigation“, onde lançou as bases da ciência da aerodinâmica.
O maior obstáculo de Cayley foi encontrar uma fonte de energia adequada para impulsionar sua aeronave. Cayley sabia que a força produzida apenas pelo músculo humano seria insuficiente para sustentar o vôo. Mas as fontes de energia mecânica da época eram inadequadas para uma máquina ágil como um avião. Os motores a vapor eram pesados demais para voar, então ele inventou um motor de combustão interna usando pólvora como combustível, mas não funcionou muito bem. O problema de energia foi fonte de muita decepção e frustração para Cayley, mas ele não perdeu as esperanças.
“Sinto-me perfeitamente confiante, no entanto, de que esta nobre arte logo será levada para casa, para a conveniência geral do homem, e que seremos capazes de transportar a nós mesmos e às famílias, e seus bens e bens móveis, com mais segurança por ar do que por água, e com um velocidade de 20 a 100 milhas por hora. Para produzir esse efeito, basta ter um primeiro motor, que irá gerar mais força em um determinado tempo, em proporção ao seu peso, do que o sistema muscular animal.” – Sir George Cayley
Nas três décadas seguintes, George Cayley deixou seus sonhos em espera e buscou outras ocupações. Ele se envolveu em assuntos públicos, publicou um panfleto sobre a reforma parlamentar e foi eleito Membro do Parlamento por Scarborough. Ele ajudou a fundar a Sociedade Filosófica de Yorkshire em 1821, foi cofundador da Associação Britânica para o Avanço da Ciência em 1831 e da Regent Street Polytechnic Institution em 1838.
Ele inventou botes salva-vidas autorretratáveis, rodas com raios de tensão e tratores de lagarta, que chamou de “Universais Ferrovia”, e sinais automáticos para cruzamentos ferroviários. Ele também contribuiu nas áreas de próteses, motores aéreos, eletricidade, arquitetura teatral, balística, ótica e recuperação de terras, e acreditava que esses avanços deveriam estar disponíveis gratuitamente.
Durante esse período de mais de 30 anos, nada de empolgante aconteceu no campo da aeronáutica, até que William Henson patenteou uma máquina voadora chamada “Aerial Steam Carriage”. Embora Cayley tenha reagido desfavoravelmente ao conceito de Henson, isso o inspirou a voltar sua atenção para seu assunto favorito.
Em 1849, Cayley construiu seu primeiro planador de tamanho real baseado nos mesmos designs que ele criou em 1799, e voou com sucesso um menino de 10 anos em um voo curto. Em 1853, ele construiu um planador maior e mandou seu cocheiro voar 300 metros através de um vale de Brompton. Alguns dizem que foi o neto e não o cocheiro que alçou voo. Outros ainda insistem que não foi, mas sim o mordomo.
Cayley morreu em 1857, pouco antes de seu 84º aniversário. Ele não apenas lançou as bases da ciência da aerodinâmica e inventou o conceito de avião moderno, mas também construiu e voou modelos e máquinas de tamanho normal para demonstrar os princípios que formulou. Cayley foi a fonte de inspiração para muitos aviadores dos séculos 18 e 19, como William Henson e John Stringfellow. Sua contribuição para a aviação é amplamente reconhecida entre aqueles que o conheceram, como Francis Wenham, Octave Chanute e os irmãos Wright, mas para o público em geral, George Cayley é virtualmente desconhecido.
“Cerca de 100 anos atrás, um inglês, Sir George Cayley, levou a ciência do vôo a um ponto que ela nunca havia alcançado antes e que dificilmente alcançou novamente durante o século passado. – Wilbur Wright, 1909.
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