Engels technisch-wetenschappelijk onderzoeker en uitvinder, * 27.12.1773 Scarborough, ♰ 15.12.1857 Brompton. Als rijk grootgrondbezitter beoefende Cayley wetenschap en techniek als liefhebberij en had hij weinig behoefte aan roem en fortuin.
Zijn vele voordrachten voor besloten clubs van geleerden en technici alsmede zijn artikelen in slechts door een beperkt aantal uitverkorenen gelezen wetenschappelijke tijdschriften waren, vrijwel onbekend, meer dan een eeuw in bibliotheken opgeborgen.Dank zij onderzoekingen van o.a. J.E.Hodgson, J.L.Pritchard en C.Gibbs-Smith is de erkenning van zijn groot scheppend vernuft op technisch-wetenschappelijk gebied algemeen geworden en nog steeds stijgende. Cayley kan worden beschouwd als de uitvinder van het moderne vliegtuig. Hij verwierp van de aanvang af het idee van een vleugelslagvliegtuig, waaraan Leonardo da Vinci zijn gehele leven heeft vastgehouden, en maakte het vliegtuig met vaste vleugels doel van zijn onderzoekingen. Daartoe gebruikte hij reeds in 1804 een zwaaiarm van Robins, die door hem zodanig was gewijzigd dat daarmede van in de lucht voortbewogen lichamen niet alleen de ondervonden weerstand, maar ook de op vliegtuigvleugels optredende draagkracht kon worden gemeten. Hij ontdekte, dat de luchtkrachten op een vlakke of gebogen plaat toenemen naarmate de hoek tussen de bewegende plaat en de lucht groter wordt. Hij deed daarbij metingen met een telkens 3° grotere invalshoek en liep daarmede vooruit op de latere windtunnelmetingen aan vleugelprofielen, waarbij ook meestal intervallen van 3—4° worden gebruikt.
Cayley bestudeerde intensief de zweefvlucht der vogels, bepaalde hun gewicht, mat de vleugeloppervlakte, registreerde wind- en vliegsnelheid en stelde dan het diagram van krachten op. In 1809 had Cayley zijn studies en onderzoekingen in zoverre afgerond, dat de zweefvlucht voor hem geen geheimen meer had. Hij achtte daarom de tijd gekomen zijn verworven kennis van het vliegen met een zwaarder-dan-lucht-luchtvaartuig openbaar te maken. Dit deed hij in een drietal artikelen: On aerial navigation (1809—10) in Nicholson’s Journal of Natural Philosophy, artikelen die blijk geven van zijn genialiteit en ver vooruitziende geest. Hij schrijft over het gunstiger effect van gebogen vleugels dan van vlakke platen, welke ontdekking steeds (soms nog) aan Otto Lilienthal werd toegeschreven, en geeft een ontwerp voor een vleugelprofiel met geringe weerstand. Hij wijst op de noodzaak om op een zekere afstand achter de vleugel horizontale en verticale stabilisatievlakken aan te brengen, waarbij hij de voor die tijd verbazingwekkende uitspraak doet, dat het horizontale stabilo onder een geringere helling moet worden geplaatst dan de vleugel.
Een beweegbaar horizontaal en verticaal staartvlak voor de besturing van het vliegtuig, beide geplaatst op een bepaalde afstand achter de vleugel, zijn voor Cayley reeds vanzelfsprekend. Voorts duidt hij op het belang van een lichte V-vorm van de vleugel ter bevordering van de dwarsstabiliteit en geeft hij aanwijzingen voor het bepalen van het drukpunt als aangrijpingspunt voor de resultante van de op de vleugel werkende luchtkrachten. Met zijn systematisch onderzoek en zijn uitspraken heeft Cayley ongetwijfeld de basis gelegd voor de moderne aërodynamica.
Had Cayley steeds vele vliegproeven met onbemande modellen uitgevoerd, in 1853 besloot hij zijn koetsier met zijn nieuwste creatie een glijvlucht van een heuvel bij Brompton te laten maken. Helaas is er slechts één schriftelijke getuigenis van deze eerste bemande werkelijke zweefvlucht ter wereld bekend en wel van Cayley’s kleindochter, Dora Thompson, die als kind de vlucht bijwoonde. De enige mechanische energiebron was in het begin van de negentiende eeuw de stoommachine. Volgens Cayley kwam deze echter niet in aanmerking om als energiebron voor een vliegtuig te dienen, omdat ze een te groot gewicht per geleverd vermogen bezat en een te gecompliceerde bediening vereiste. ‘Probably a much cheaper engine might be produced by a gas-tight apparatus and by firing the inflammable air generated with a due portion of common air under a piston’, schreef Cayley in 1809 in Nicholson’s Journal of Natural Philosophy en hiermede ontwikkelde zijn inventieve brein de latere verbrandingsmotor als een geschikte leverancier van energie voor de voortstuwing van een vliegtuig. Dat hij met ‘inflammable air’, ter onderscheiding van ‘common air’, zowel op een explosief gas als op een uit vloeistof afkomstige, licht ontbrandbare damp doelde, lijdt, bij lezing van het artikel, geen twijfel. Deze uitspraak (in 1809) kwam derhalve meer dan een halve eeuw voordat Lenoir en Otto de eerste praktisch bruikbare verbrandingsmotoren (gasmotoren) construeerden en de door Daimler, resp. door Benz in de jaren tachtig van de 19e eeuw ontwikkelde benzinemotor inderdaad de lichte, economische en gemakkelijk te bedienen energiebron voor vliegtuigen bleek te zijn.
Cayley was niet alleen op het gebied van de luchtvaart werkzaam. Zo is uit onderzoekingen gebleken, dat niet Robert Stirling (eerste patent in 1816), maar Cayley de uitvinder van de weer zo in de belangstelling staande hete-luchtmotor (vaak ‘stirlingmotor’ genoemd) is geweest. De beschrijving van zijn eerste, ook uitgevoerde ontwerp van een hete-luchtmotor heeft Cayley in 1807 gepubliceerd in Nicholson’s Journal of Natural Philosophy. Deze publikatie is de aanleiding en de stimulans voor de grote serie experimenten, die in de 19e eeuw met de heteluchtmotor zijn uitgevoerd.
Geërgerd door de grote vertragingen in het landbouwbedrijf op zijn landgoed, optredende als in perioden van regenval de wielen van de voertuigen in de modder wegzakten, vond Cayley het rupsbandvoertuig uit, dat hij ‘universal railway’ noemde (Mechanic’s Magazine, januari 1826). Daarmede is hij de grondlegger van de moderne tractor, militaire tank enz. Voor de aandrijving van de rupsband dacht hij aan het gebruik van de heteluchtmotor.
De tot dan toe gebruikte wielen met meestal houten spaken vond Cayley voor vele doeleinden en zeker voor toepassing bij vliegtuigen te zwaar. Dit bracht hem op de gedachte (1808) een wiel te ontwerpen met naaf en velg waartussen sterke koorden, die naar gelang de behoefte gespannen of ontspannen kunnen worden. Dit ‘tension wheel’, aanvankelijk bedoeld om in zijn vliegtuigontwerpen toe te passen, is fundamenteel aangewend in wellicht het meest gebruikte wiel: het fietswiel. De koorden zijn daarbij vervangen door dunne stalen spaken. Het is ondoenlijk hier alle uitvindingen en ideeën van Cayley te vermelden. Gewezen zij nog op: zijn gedachten omtrent de bouw van theaters: het door hem uitgevonden ‘brandscherm’ en de vormgeving van de zalen waarin de voorstellingen plaatshebben (akoestische eisen en de voorwaarde dat iedere toeschouwer het gehele toneel kan overzien); zijn ideeën omtrent drainagesystemen; zijn bijdragen aan de ontwikkeling van de buizenketel, de luchtballon, het luchtschip en het hefschroefvliegtuig, en tenslotte op zijn werkzaamheid in de sociale sector: als parlementslid van 1832-35 heeft hij sterk geijverd voor afschaffing van de slavernij in de Britse koloniën. [L.A.de Lange]
LITT. J.E.Hodgson, The history of aeronautics in Great Britain (1924); J.L.Pritchard, Sir G.Cayley; C.H.Gibbs-Smith, Sir G.Cayley’s aeronautics 1796-1855 (Science Museum Publication, 1962).
