Идея полета всецело владела умами братьев Райт много лет. У них был магазин велосипедов в Дейтоне, штат Огайо, и не было специального физического образования. Но братья были методичными и организованными. Они читали все технические статьи, какие только могли достать, и тщательно исследовали полет птиц. Они понимали аэродинамический принцип возникновения подъемной силы и успешно применяли его на практике, строя планеры. Они скрупулезно вели дневники, отмечая, как изменения в конструкции сказываются на полете аппарата. Обнаружив неточности в измерениях, которые выполнил до них немецкий пионер авиации Отто Лилиенталь, они построили собственную аэродинамическую трубу, чтобы повторить эксперименты. То, что они строго придерживались фрейма аэродинамики, практически сразу привело их к двум важнейшим идеям.
Первая заключалась в том, что решающее значение имеет не стабильность аппарата, а управление им. В конце концов, они отлично разбирались в велосипедах. Подобно тому, что велосипед по природе неустойчив, но в движении может удерживаться в равновесии и управляться седоком, и самолет в полете может удерживаться в равновесии и управляться пилотом. Вторая идея вытекала из первой. Чтобы создать подъемную силу, энтузиасты авиации прыгали с мостов и горных склонов. Соперник братьев, Сэмюэл Лэнгли, построил свой «Аэродром», запускать который нужно было с корабля катапультой. Но набрать достаточную скорость оказалось трудно. Поэтому братья посмотрели на проблему с другой стороны и занялись поисками места, где дует сильный ветер, чтобы взлетать против него. В 1900 году они обратились в Национальную службу погоды и остановились на долине Китти-Хоук в штате Северная Каролина, где постоянно дули ветры со скоростью 15–20 миль в час.
Фрейм аэродинамики помогал им на каждом шагу, от выбора профиля крыла, который должен был создавать подъемную силу, до выбора механизма поворота, который был основан на наблюдениях за птицами и назывался «перекос крыла» (позже он уступил место более удачным методам). Но главным образом они были обязаны своим успехом третьей идее: воздушному винту.
До них создатели летательных аппаратов создавали воздушные винты по образцу судовых. Но вода в миллион раз плотнее воздуха. Гребные винты кораблей буквально вгрызаются в воду, создавая тягу. В то же самое время воздух обладает свойством сжимаемости, и братья Райт поняли, что принцип работы воздушного винта нужно разрабатывать с нуля. Фрейм аэродинамики подсказал им ответ. «Было очевидно, что воздушный винт представляет собой то же самолетное крыло, только движущееся по спирали». Лопастям винта следовало придать профиль, создающий подъемную силу, в точности как крыльям.
Современные исследования показывают, что КПД пропеллера братьев Райт превышает 80 %, во много раз больше, чем у конкурентов. Братья правильно поняли, что для полета аппарата тяжелее воздуха с мотором нужно преобразовать мощность двигателя в поступательное движение. Таким образом на крыльях будет создано обтекание воздушным потоком достаточной скорости, которое превратится в подъемную силу и сделает полет возможным. Простая цепочка причинно-следственных связей. Другие авиаторы в основном стремились создать самый мощный или самый эффективный двигатель. Братья Райт поняли, что цепочка причин и следствий на самом деле длиннее, и двигатель представляет собой только один из ее элементов.
Также они поняли, что можно представить себе огромное количество воздушных винтов, отличающихся диаметром, толщиной, шагом и формой лопастей. Воздушный винт самолета вовсе не обязательно должен своей формой напоминать судовой. Важно было освободить ум от априорных установок, чрезмерно его стеснявших. Использование силы воображения резко расширяет спектр возможных вариантов, что, в свою очередь, повышает шансы найти действительно выдающееся решение.
Живое воображение, тем не менее, создает свои трудности. Располагая таким количеством возможных вариантов, братья Райт были вынуждены потратить много времени, чтобы испытать их все. Нужно уметь не только расширить пространство поиска, но и сосредоточиться только на перспективных вариантах. Именно это и сделали братья, ограничив полет своего воображения только самыми многообещающими типами воздушных винтов. Их они уже тщательно исследовали и испытывали.
Применив свой фрейм, они получили множество вариантов, способных дать желаемый результат, а затем успешно отобрали самые перспективные из них. Процесс оказался очень эффективным, благодаря ему братья выиграли первую всемирную гонку среди летательных аппаратов тяжелее воздуха с двигателем. Они пришли к своему открытию не потому, что были гениями, а потому, что мастерски применили фрейм, который считали наиболее подходящим. И хотя гениями они не были, их умение применять фреймы может служить образцом для подражания. Они добились успеха, методично выстраивая причинно-следственные связи, привлекая воображение для генерации контрфактических предположений и применяя ограничения, вытекающие из законов физики. Эти три составные части – причинно-следственные связи, контрфактические предположения и ограничения – абсолютно необходимы для применения фреймов.