Изучение теории и истории попыток разрешения проблемы полета привело бр. Райт к заключению, что основной проблемой авиации является проблема устойчивости и управления. Проблема поддерживающих плоскостей, способных поднимать не только аппарат с мотором, но и человека, после Уинэма, Стрингфеллоу, Лилиенталя и Шанюта особых трудностей не представляет, так же как и проблема создания авиационного двигателя после появления бензиновых двигателей внутреннего сгорания в автомобильной промышленности. Камнем преткновения является проблема устойчивости, и эта проблема в сущности составляет самую проблему полета.
Как раз по этой основной проблеме бр. Райт мало что могли почерпнуть из науки того времени, кроме различных противоречивых, совершенно не проверенных практикой теорий и утверждений. Единственным изобретателем, кто давал кое-какие практические, проверенные на опыте указания, был Лилиенталь, но и у него проблема устойчивости и управления при полете была еще совершенно не разрешена.
«Его аппарат, — пишет о Лилиентале Вильбур, — состоял из неподвижных поддерживающих поверхностей, несколько похожих по форме на крылья больших птиц, и имел позади хвост, состоявший из вертикальной лопасти и горизонтальной лопасти, надетых на стержень хвоста. Ни вертикальная лопасть, ни горизонтальная не управлялись пилотом. Равновесие достигалось перемещением тела пилота к той части аппарата, которая стремилась подняться, в расчете, что увеличившаяся нагрузка на этой части заставит ее снова опуститься. Такой способ, по самой своей природе, был совершенно не пригоден для применения в полете на практике, так как в тяжелых машинах с мотором вес перемещаемого тела был бы так незначителен по сравнению с общим весом машины, что такое движение совершенно не могло бы восстанавливать равновесие. Даже в легком планере Лилиенталь часто находил это недостаточным и несколько раз перепрокидывался в воздухе. При одном из таких случаев он разбился».
Так же совершенно неудовлетворительны и непрактичны оказались и все другие способы достижения устойчивости в воздухе, предлагавшиеся в науке того времени.
«Устойчивость самолета на первый взгляд может показаться очень простой вещью, — пишут в своей статье бр. Райт, — хотя почти каждый экспериментатор находил в этом препятствие, которое он не мог удовлетворительно преодолеть. Много различных способов было испытано. Некоторые экспериментаторы помещали центр тяжести значительно ниже крыльев в расчете, что тяжесть естественно будет концентрироваться в самой нижней точке. Действительно, так же как в маятнике, тяжесть стремилась к нижней точке, но вместе с тем, подобно маятнику, она стремилась вызвать качание, разрушающее всякую устойчивость. Более удовлетворительным способом особенно для поперечного равновесия было устройство крыльев в форме широкого «V». чтобы образовать двугранный угол с вершиной, обращенной вниз. В теории это была автоматическая система, но на практике она имела два серьезных недостатка: во-первых, это вызывало качание машины и, во-вторых, было полезно только при спокойном воздухе. В несколько измененной форме та же система применялась и для сохранения продольной устойчивости. Главные поддерживающие поверхности располагались под положительным углом, а горизонтальный хвост под отрицательным углом, в то время как центр тяжести помещался далеко впереди. Так же как и при поперечной устойчивости, здесь возникало стремление к постоянному колебанию, и те же силы, которые способствовали сохранению устойчивости в безветрии, способствовали нарушению устойчивости при ветре… Несмотря на знание ограниченности этого принципа, он применялся почти в каждой известной летательной машине, которая была построена.
После рассмотрения практического эффекта двугранного принципа мы пришли к заключению, что самолет, основанный на нем, может быть, будет представлять интерес с научной точки зрения, но не будет иметь никакой практической ценности».
Не найдя никакого удовлетворительного разрешения проблемы устойчивости в теории и практике того времени, бр. Райт обратились снова к азбуке авиации — к изучению полета птиц, чтобы проверить и подсмотреть, как разрешают проблему устойчивости при своем полете птицы.
Обычно эти наблюдения происходили в свободные дни, по воскресеньям. Братья на велосипедах рано утром уезжали за город, за три мили по реке Майами к месту, называемому «Стрельчатым», так как там торчали причудливые готические башенки и острия из песчаника. Здесь они ложились на спину и часами наблюдали в бинокль и простым глазом за полетом хищных птиц, соколов и сарычей, которые парили и садились отдыхать на скалы из песчаника. Потом, возвратившись к обеду домой, братья наблюдали полет ласточек и других мелких птиц.
«Мы получили большую зарядку авиационного энтузиазма от наблюдения за полетом птиц, — говорил потом Мак Мэгону Орвил, — но мы ничего не узнали о тайне их устойчивости».
По словам Мак Мэгона свое знаменитое открытие принципа перекашивания концов крыльев (так называемых элеронов) для достижения поперечной устойчивости, бр. Райт открыли независимо от птиц и только спустя два года после его применения заметили на присланной им капитаном Фербером фотографии морской чайки, что птицы тоже слегка перекашивают концы крыльев. Это перекашивание концов крыльев у птиц сопровождается более заметным сокращением одного крыла и происходит так незаметно и быстро, что глаз наблюдателя его не улавливает.
Несомненно, однако, что пристальные наблюдения за полетом птиц давали бр. Райт не только зарядку авиационного энтузиазма, но и много материала для размышлений и выводов. Вильбур в своих докладах и письмах любил ссылаться на полет птиц и проводить параллель между птичьим полетом и авиацией.
«Тот, кто только просто смотрит на полет птицы, получает впечатление, что птица ничего при этом не думает и только машет крыльями, — говорил Вильбур в своем докладе в Чикаго в 1901 г. — В действительности же это только очень незначительная часть ее умственной работы. Одно только перечисление всего того, что должна постоянно держать птица в своем, уме, чтобы летать безопасно по воздуху, заняло бы значительную часть вечера».
Наблюдение над полетом птиц в начале работы бр. Райт (так же как и вообще в начале авиации) играло важную роль и только потом, в 1901–1902 гг., когда они изобрели свою первую аэродинамическую трубу, заменилось серьезными аэродинамическими исследованиями.
«Мы начали изучать полет птиц, чтобы проверить, действительно ли они применяют те методы поддержания устойчивости, которыми, по словам Шанюта и Муйяра, они пользуются, — рассказывал потом об этом периоде работы Вильбур. — Они указывали, что птицы поддерживают продольное равновесие, передвигая крылья вперед и назад и перенося таким образом центр давления крыльев вперед или назад относительно центра тяжести, и это наклоняет птицу вверх или вниз. Они утверждали, что поперечное равновесие поддерживается втягиванием во внутрь одного крыла для того, чтобы yменьшить его площадь по сравнению с крылом на другой стороне и таким образом уменьшить подъемную силу на той стороне, которая стремится подняться. Далее они утверждали, что птица иногда наклоняет свое тело к поднятой стороне, чтобы увеличившийся вес на этой стороне помог опуститься поднявшемуся крылу вниз.
