Pionerer: Paul MacCready

MacCready som barn med modelfly. Her lærte han den grundlæggende aerodynamik, og han fortsatte som voksen med at eksperimentere og anvende skalamodeller som grundlag for tests af ”rigtige” flyvemaskiner.

Pionerer
serie i NORDIC GLIDING
Konstruktører, piloter og tænkere som har udviklet flyvningen

De fleste kender nok til Paul MacCready gennem ”MacCready-ringen”. Han publicerede i 1954 artiklen ”Optimum Airspeed Selector” i det amerikanske ”Soaring”-magasin.

MacCready-teorien beskæftigede sig med, hvilken hastighed som gav højst gennemsnitsfart ud fra stig/synk og flyets egen polar – i øvrigt gennemgået i Robert Danewids artikel ”Släng inte ringen” i NORDIC GLIDING juni 2016.

Men opfindelsen af ”MacCready-ringen” er langt fra MacCreadys eneste ”claim-to-fame”. Han havde mange talenter, ikke mindst evnede han at tænke alternativt og eksekvere projekter med imponerende spændvidde:

Som barn (f. 1925) interesserede han sig for sommerfugle (fjärilar) og flyvning med modelfly – specielt de typer som han designede selv.

I det hele taget mente MacCready, at der var meget at lære fra modelflyvningen:

Anyone who’s not interested in model airplanes must have a screw loose somewhere”, var hans credo.

Under 2.verdenskrig lærte han at flyve fuldskala jagerfly og senere blev han introduceret til svæveflyvningens glæder under fysik-studierne på Yale (1947), senere fik han sin PhD i aeronautik på Caltech i Los Angeles.

Temaet for hans doktorafhandling var passende ” Investigation of Atmospheric Turbulence” (MacCready havde en del erfaring med bølge-(våg)flyvning). Han blev amerikansk mester i åben klasse i 1948, 1949 og 1953 og vandt verdensmesterskabet i Frankrig i 1956.

Verdensmester i åben klasse, Frankrig 1956

I 50’erne var det såkaldte ”Weather Modification” et voksende forskningsfelt – både for civile og militære myndigheder. At have kontrol over fx regn og sne ville give enorme fordele, og som resultat deraf var MacCreadys første virksomhed ”Meteorology Research Inc”, hvor han forskede i såkaldt ”Cloud Seeding” – en praksis, hvor man fysisk introducerer partikler (fx afbrænding af sølv-iodid) i skyerne for at fremprovokere regn.

MacCready var i øvrigt en drivende kraft i udviklingen af instrumentering i fly som skulle flyves ind i stormsystemer, og han deltog aktivt som pilot på flere af de skrækindjagende missioner!

Test af Solar Challenger-vinge, 1980. Paul MacCready i en typisk modus operandi: Eksperimenterende og med ”Do-It-Yourself”-attitude

I 1971 grundlagde MacCready virksomheden ”AeroVironment” med udgangspunkt i energieffektive transportsystemer (herunder energisystemer, ubemandede flyvemaskiner specielt til militæret (UAVs) og elektriske biler) . Det kan parentetisk bemærkes, at virksomheden fortsatte sin vækst og senest omsatte for 180 mio. USD i 2012.

Cyklist/Pilot Bryan Allen i rekordflyet Gossamer Albatros under tests på Armstrong Flight Research Center (Dryden) i april 1979.

Det soldrevne Gossamer Penguin, 1980, fløjet af Janice Brown, som ud over sine 44 kg også var svæveflyve-pilot. Gossamer Penguin fløj med 541 watt, ca. 0,6 hk (!) og klarede over 3 km.

Det var også MacCready og AeroVironment som stod bag designet af en række menneskedrevne rekordfly med Gossamer Condor som debutant:
”Egentlig var jeg slet ikke professionelt interesseret i energieffektive flyvemaskiner, da svæveflyvningen var min hobby”, forklarede Paul MacCready under en af hans sidste foredrag, et TED-talk i 2003.

”Men i 1970’erne havde jeg lånt en kammerat 100.000 USD så han kunne starte ny virksomhed – eller rettere – jeg stod som garant eller kautionist for lånet på 100.000 USD. Da min ven gik konkurs med virksomheden, var det pludselig mig som skyldte banken 100.000 USD!”

Men så kom jeg i tanke om Kremer Prize på 100.000 USD, som var udlovet til den første person som kunne flyve en mil (1,6 km) i et menneskedrevet fly. Præmien havde eksisteret i 17 år på det tidspunkt, men ingen havde klaret at flyve så langt. I samme øjeblik blev jeg straks meget interesseret i energieffektiv flyvning!”, forklarede Paul MacCready med fin komisk timing.

”Vi havde set hvordan flere engelske projekter havde forsøgt sig, men deres konstruktioner var alt for tunge. Jeg var meget interesseret i at observere fugle, og gennem denne hobby gik det op for mig, at hvis man ændrede en hang glider så den fik 3 x spændvidde og klarede at holde vægten til ca 35 kg, så ville den flyve med 1/3 fart og dermed 1/3 kraft – ca 400 watt. Det ville en trænet cyklist kunne klare”.

Teamet vandt de 100.000 USD ca. et år senere (1977) med en vildt pedalerende pilot/cyklist Bryan Allen ved kontrollerne af Gossamer Condor bygget af aluminium, mylar, cykel-komponenter og piano-tråd.

Men desværre havde vi brugt ca 65.000 USD på udviklingen af Gossamer Condor. Men så blev jeg klar over, at Henry Kremer havde indstiftet en ny præmie – nemlig 200.000 USD til den, som krydsede den engelske kanal i et menneskedrevet fly. Han havde sikkert tænkt, at det ville tage 18 år at slå den rekord. Men jeg blev – igen- vældig interesseret i menneskedrevet flyvning!

Det stod klart, at hvis vi optimerede designet på Gossamer Condor, så ville effektkravet falde, og det ville resultere i en langt højere endurance for vores cyklist, og at det ville være muligt at krydse de 37 km med et menneskedrevet fly.”

MacCready fik ret i sine kalkulationer, og 2 år senere krydsede teamet den engelske kanal i juni 1979 med videreudviklingen Gossamer Albatros (en canard-konstruktion med en spændvidde på 29,77 m) og modtog i øvrigt den ypperste pris, den prestigefyldte Collier Trophy for præstationen (i øvrige modtagere gennem tiden er notabiliteter som Apollo 11-mandskabet, Burt Rutan, Chuck Yeager, Kelly Johnson (Lockheed Skunk Works) etc.

Miljøforkæmperen MacCready

I den sidste del af sit liv blev MacCready i stigende grad bekymret over menneskets dominans og ødelæggende effekt på jorden. I 1982 modtog MacCready ”The Lindbergh Award” som gives til en person som bidrager markant til en balance mellem teknologi og miljø.

Som en del af prisen skrev MacCready en artikel som opsummerede hans arbejde gennem tiden, og under skriveprocessen gik det op for ham, at miljøhensyn var af den allerstørste vigtighed:

”I artiklen forestillede jeg mig, at jeg var et rumvæsen som besøgte jorden hvert 5000. år. I starten var der ikke store ændringer ved hvert besøg, men for 200 år siden startede mennesket at grave efter kul i jordens indre, og i de sidste 100 år har vi pumpet olie op fra jorden. Det har betydet en enorm udvikling og en enorm belastning for jorden. Ikke mindst fordi vi i min levetid har 3-doblet jordens befolkning – for 10.000 år siden var mennesket og dets landbrugs-dyr bare 0,1 % del af den samlede vægt af landbaserede hvirveldyr (vertebrae). Nu er vi 98 %, og denne udvikling vil forsætte”.

“Alle disse mennesker og menneskets dyr skal have mad, transporteres og have et sted at bo. I dag er vi langt forbi punktet hvor der er balance i miljøbelastningen, og vi har nu en frygtelig magt på jorden. Derfor er det afgørende, at vi må gøre tingene mere effektivt og med mindre ressourcer”, var MacCreadys hovedkonklusioner i 1982.

Det kræver nok ikke den store analyse at konstatere, at MacCreadys pointer rammer ubehageligt præcist i klimaproblemerne anno 2016.

Som konsekvens af dette var de fleste af MacCreadys projekter i tiden efter dette og frem til hans død i 2007 med temaet ”Do more with less” – altså primært sol-drevne flyvemaskiner og biler.

I 1981 blev MacCreadys Solar Challenger det første bemandede soldrevne fly til at krydse den engelske kanal og flyve 263 km fra Frankrig til England.

”Do more with less” var i øvrigt et passende motto, for flyet fløj med bare 2 x 2,2 kW-motorer (ca 6 hk i alt) og med hastighed på ca. 60 km/t. (I øvrigt holder en 18 meter Discus i vore dage højden med 100 km/t og 5 kW powersetting med FES)

MacCready byggede også (på trods af konsensus om, at projektet var umuligt) en halvskala replika af Quetzalcoatlus, en flyvende pteorosaur til IMAX-filmen ”On the Wing” (1986).

Monsteret, som senere blev en populær airshow-gæst, havde 6 m spændvidde og var en såkaldt ornithopter som fløj ved at ”flappe” med vingerne og ved at udnytte termik. (En rigtig Quetzalcoatlus havde ca 10-11 m spændvidde og vejede ca 250 kg).

Senere bidrog MacCreadys AeroViroment markant til bil-projektet GM SunRaycer, som i 1987 kørte over 3000 km gennem Australien på 100 % solenergi. Erfaringerne herfra blev delvist overført til den første ”rigtigt anvendelige” elektriske bil, EV-1 som MacCreadys team designede for GM i 1988-1989.

De sidste store MacCready-projekter var udviklingen af ”atmosfæriske satellitter” – dvs ubemandede fly med ekstrem eller ubegrænset endurance til atmosfærisk forskning som kommunikationsplatforme.

En af disse var Helios, en gigantisk soldreven flyvende vinge med en spændvidde på 75,3 m (ca som Airbus A380) men med en vægt på ca. 900 kg. Helios slog verdensrekorden for fastvingede fly med vedvarende flyvning i 96 863 ft (29 524 m) (højere end SR 71 Blackbird) og kunne som resultat heraf i teorien flyve på Mars.

Helios Prototypen over Stillehavet nær Hawaii på sin første prøveflyvning på solenergi den 14. juli, 2001. 18-timers flyvningen var en funktionel test af flyets systemer og performance som forberedelse til den senere successfulde rekordflyvning (96 863 ft / 29 524 m) .

MacCredys designs var ofte radikale. I 2003 havarerede Helios, den gigantiske soldrevne flyvende vinge (75 m spændvidde) efter, at den kom i en ”flappende” flutter-mode under flyvning. På billedet øverstt kan man se flyet øjeblikket inden strukturel disintegration.

Failure mode on …

Pathfinder Plus og Helios på Dryden Flight Research Center.

MacCready var involveret i projekter hele sit liv. Store og små. Drivkraften var nysgerrighed efter at bryde grænser og lære nyt. Han døde i 2007 som 81-årig, men hans ideer og tanker er mere aktuelle end nogensinde.

Et lille udvalg af MacCreadys priser og æresbevisninger
US Soaring Hall of Fame, 1954
Paul Tisandier Diploma, 1977
Collier Trophy, 1979
FAI Gold Air Medal, 1979
OSTIV-Plaque with Klemperer-prisen, 1981
The Lindbergh Award, 1982
Guggenheim Medal, 1987
SSA National Convention dedikeret til ham, 1999
Time Magazines 1-of-100 most influential people of the century, 1999
Aviation Week Lifetime Achievement Laureate, 1999
FAI’s Prince Alvaro de Orleans Borbon Fund’s 1st award, 2001

Kilder
Flight of the Gossamer Condor (San Diego Air and Space Museum på youtube)
Wikipedia
Ted Talk Paul MacCready (youtube) (2003)
Artikel i Engineering & Science om Quetzalcoatlus, den flyvende dinosaur
http://calteches.library.caltech.edu/596/2/MacCready.pdf