آلات طيران مبكرة

يشمل مصطلح آلات الطيران المبكرة كافة أشكال المركبات الجوية التي جرت دراستها أو بناؤها قبل ظهور الطائرة بشكلها الحديث حوالي عام 1910. تمتدّ قصة الطيران المُعاصر لأكثر من قرن منذ أول رحلة ناجحة لطائرة مأهولة، بينما تعود أولى الأفكار والمحاولات لصنع مركبات قادرة على الطيران إلى آلاف السنين قبل ذلك.

 البدايات الأولية 
يسار|تصغير|240x240px|تميمة إتروسكانية من القرن الخامس قبل الميلاد تصور إيكاروس.

 الأساطير 
تضم بعض الأساطير القديمة حكاياتٍ عن رجالٍ استخدموا أجهزةً للطيران. من أقدمها الأسطورة الإغريقية عن ديدالوس؛ ففي رواية أوفيد، قام ديدالوس بربط الريش معًا بالخيط والشمع ليُحاكي أجنحة الطير.

تشمل الأساطير القديمة الأخرى قصر أو عربة فيمانا الطائرة في الأساطير الهندية، وعربة حزقيال في الكتاب المقدس (Merkabah)، وعربة roth rámach في الأساطير الأيرلندية التي بناها الكاهن الأعمى موغ رويث وسيمون ماجوس، وقصصًا مختلفة عن بساط الريح، والملك البريطاني الأسطوري بلادود الذي يُقال إنه صنع أجنحةً طائرة. أما عرش كِكاووس الطائر، فكان مركبة أسطورية تجرها النسور بناها شاه فارس الأسطوري كيكاووس، واستُخدِمَت لنقله جوًا حتى الصين.
 المحاولات المبكرة 
يسار|تصغير|293x293px|تصوير على الزجاج المعشق لإيلمر من مالميسبري.
وفقًا للمؤرخ الروماني أولوس جيليوس، يُروى أن الفيلسوف والرياضياتي والفلكي ورجل الدولة والاستراتيجي الإغريقي القديم أرخيتاس (428-347 ق.م) قد صمم وبنى أول جهاز طيران اصطناعي ذاتي الدفع، وهو نموذج على شكل طائر يُدفَع بتيارٍ يُحتمل أنه كان بخارًا، ويُقال إنه طار بالفعل لمسافة 200 متر تقريبًا حوالي عام 400 ق.م.Gellius, Aulus, "Attic Nights", Book X, 12.9 at LacusCurtius ووفقًا لجيليوس، كانت هذه الآلة، التي أطلق عليها مخترعها اسم «الحمامة» (باليونانية: Περιστέρα "Peristera")، مُعلَّقة بسلك أو محور ارتكاز أثناء «طيرانها» وكانت تُشغَّل بواسطة «هالة أو روح خفية».Automata history.

في نهاية المطاف، حاول البعض بناء أجهزة طيران، مثل أجنحة شبيهة بأجنحة الطيور، والطيران عن طريق القفز من برج أو تل أو جرف. خلال هذه الفترة المبكرة، لم تكن القضايا الفيزيائية المتعلقة بالرفع والاستقرار والتحكم مفهومةً بعد، وانتهت معظم المحاولات بإصابات خطيرة أو بالوفاة. في القرن الأول الميلادي، جنّد الإمبراطور الصيني وانغ مانغ كشافًا متخصصًا ليربط نفسه بريش الطيور؛ يُزعم أنه انزلق جوًا لمسافة 100 متر تقريبًا.كتاب هان, Biography of Wang Mang, 或言能飞，一日千里，可窥匈奴。莽辄试之，取大鸟翮为两翼，头与身皆著毛，通引环纽，飞数百步堕 وفي عام 559 ميلادي، يُقال إن  هبط بسلام بعد قفزة قسرية من برج.(永 定三年）使元黄头与诸囚自金凤台各乘纸鸱以飞，黄头独能至紫陌乃堕，仍付御史中丞毕义云饿杀之。(Rendering: [In the 3rd year of Yongding, 559], Gao Yang conducted an experiment by having Yuan Huangtou and a few prisoners launch themselves from a tower in Ye, capital of the Northern Qi. Yuan Huangtou was the only one who survived from this flight, as he glided over the city wall and fell at Zimo [western segment of Ye] safely, but he was later executed.) Zizhi Tongjian 167.

أما العالم الأندلسي عباس بن فرناس (810-887 م)، فيُروى أنه قام بمحاولة انزلاق جوي في قرطبة، حيث غطى جسده بريش النسور وثبّت جناحين بذراعيه.Lynn Townsend White, Jr. (Spring, 1961). "Eilmer of Malmesbury, an Eleventh Century Aviator: A Case Study of Technological Innovation, Its Context and Tradition", Technology and Culture 2 (2), pp. 97–111 [101] وقد نقل هذه المحاولة المؤرخ الجزائري من القرن السابع عشر أحمد المقري، الذي ربطها بقصيدة من القرن التاسع لأحد شعراء بلاط الأمير محمد الأول أمير قرطبة. ذكر المقري أن ابن فرناس طار لمسافة معينة، قبل أن يهبط مصابًا ببعض الجروح، عازيًا ذلك إلى افتقاره للذيل (الذي تستخدمه الطيور للهبوط). وخلص المؤرخ لين تاونسند وايت جونيور إلى أن ابن فرناس قام بأول رحلة طيران ناجحة في التاريخ.

في القرن الثاني عشر، ذكر المؤرخ وليم مالميسبري أن الراهب البندكتي من القرن الحادي عشر إيلمر من مالميسبري قد ثبّت أجنحة بيديه وقدميه وطار لمسافة قصيرة، لكنه كسر كلتا ساقيه أثناء الهبوط، لأنه أهمل أيضًا صنع ذيل لنفسه.

 الطائرات الورقية المبكرة 
يسار|تصغير|طبعة خشبية لطائرة ورقية من كتاب جون بيت عام 1635، أسرار الطبيعة والفن، حيث عنون الطائرة الورقية بـ«كيف تصنع تنانين النار».

اختُرِعت الطائرة الورقية في الصين، ربما في وقت مبكر يعود إلى القرن الخامس قبل الميلاد على يد موزي (المعروف أيضًا باسم مو دي) ولو بان (المعروف أيضًا باسم غونغشو بان). كانت هذه الطائرات الورقية المصنوعة من أوراق الشجر تُبنى عن طريق شد الحرير على إطار من الخيزران المشقوق. كانت أقدم الطائرات الورقية الصينية المعروفة مسطحة (غير مقوسة) وغالبًا ما تكون مستطيلة الشكل. لاحقًا، أُضيفت للطائرات الورقية التي لا ذيل لها حبل تقويس لتحقيق الاستقرار. غالبًا ما كانت التصاميم تُحاكي الحشرات الطائرة والطيور والوحوش الأخرى، سواء الحقيقية منها أو الأسطورية. وزُوِّد بعضها بخيوط وصفارات لإصدار أصوات موسيقية أثناء الطيران.

في عام 549 م، استُخدِمت طائرة ورقية مصنوعة من الورق كرسالة في مهمة إنقاذ. تسرد المصادر الصينية القديمة والوسيطة استخدامات أخرى للطائرات الورقية لقياس المسافات، واختبار الرياح، ورفع الرجال، وإرسال الإشارات، والتواصل في العمليات العسكرية.

بعد وصولها إلى شبه القارة الهندية، تطورت الطائرة الورقية لتصبح طائرة ورقية مقاتلة. تقليديًا، تكون هذه طائرات ورقية مسطحة صغيرة وغير مستقرة ذات خيط واحد، حيث يُستخدم شد الخيط وحده للتحكم، ويُستخدم خيط كاشط لقطع طائرات ورقية أخرى.

انتشرت الطائرات الورقية أيضًا في جميع أنحاء بولنيزيا، ووصلت حتى نيوزيلندا. كانت الطائرات الورقية ذات الأشكال البشرية المصنوعة من القماش والخشب تُستخدم في الاحتفالات الدينية لإرسال الصلوات إلى الآلهة. بحلول عام 1634، وصلت الطائرات الورقية إلى الغرب، حيث ظهر رسم توضيحي لطائرة ورقية ماسية الشكل ذات ذيل في كتاب بيت أسرار الطبيعة والفن.

 الطائرات الورقية الحاملة للبشر 
يُعتقد أن الطائرات الورقية الحاملة للبشر قد استُخدِمت على نطاق واسع في الصين القديمة، للأغراض المدنية والعسكرية على حد سواء، وأحيانًا كعقوبة مفروضة. تظهر قصص الطائرات الورقية الحاملة للبشر أيضًا في اليابان، بعد وصول الطائرة الورقية من الصين حوالي القرن السابع الميلادي. ويُقال إنه في وقت ما، كان هناك قانون ياباني يحظر الطائرات الورقية الحاملة للبشر.

في عام 1282، وصف المستكشف الأوروبي ماركو بولو التقنيات الصينية التي كانت سائدة آنذاك وعلق على المخاطر والقسوة التي تنطوي عليها. للتنبؤ بما إذا كان يجب على سفينة أن تبحر، كان يتم ربط رجل بطائرة ورقية ذات إطار شبكي مستطيل، ثم يُستخدم نمط الطيران اللاحق للتنبؤ بالمستقبل.
 الأجنحة الدوارة 
يسار|تصغير|200px|لعبة تاكيتومبو (taketombo) يابانية مزخرفة، وهي نوع من مروحيات الخيزران.
يعود استخدام الدوّار للطيران العمودي إلى القرن الرابع الميلادي في شكل مروحية الخيزران، وهي لعبة صينية قديمة. يتم تدوير مروحية الخيزران عن طريق لف عصا متصلة بدوّار. يُولِّد هذا الدوران قوة رفع، فتطير اللعبة عند إطلاقها. يصف كتاب الفيلسوف غي هونغ، باوبوزي (السيد الذي يعتنق البساطة)، المكتوب حوالي عام 317، استخدامًا مُختلقًا لدوّار محتمل في الطائرات

ظهرت لعبة مشابهة تُعرف بـ "moulinet à noix" (دوّار على جوزة)، بالإضافة إلى ألعاب تُسحب بخيط ولها أربع شفرات، في أوروبا في القرن الرابع عشر.
 مناطيد الهواء الساخن 
يسار|تصغير|200x200px|فانوس السماء.
أدرك الصينيون منذ العصور القديمة أن الهواء الساخن يرتفع، وطبقوا هذا المبدأ على نوع من مناطيد الهواء الساخن الصغيرة يُسمى فانوس السماء. يتكون فانوس السماء من بالون ورقي يُوضع تحته أو بداخله مصباح صغير. تُطلق فوانيس السماء تقليديًا للترفيه وأثناء المهرجانات. وفقًا لـجوزيف نيدام، كانت هذه الفوانيس معروفة في الصين منذ القرن الثالث قبل الميلاد. ويُنسب استخدامها العسكري إلى الجنرال تشوغ ليانغ، الذي يُقال إنه استخدمها لإخافة قوات العدو.

هناك أدلة تشير إلى أن الصينيين «حلّوا مشكلة الملاحة الجوية» باستخدام المناطيد، وذلك قبل مئات السنين من القرن الثامن عشر.
 عصر النهضة 
في نهاية المطاف، بدأ بعض الباحثين في اكتشاف وتحديد بعض أساسيات التصميم العلمي للطائرات. كانت التصاميم المزودة بالطاقة إما لا تزال تُدفَع بقوة الإنسان أو تستخدم زنبركًا معدنيًا. في كتابه الصادر عام 1250 بعنوان De mirabili potestate artis et naturae (أسرار الفن والطبيعة)، تنبأ الإنجليزي روجر بيكون بتصاميم مستقبلية لمنطاد مملوء بمادة أثيرية غير محددة، وكذلك بـطائرة أورنيثوبتر تعمل بالطاقة البشرية، زاعمًا أنه يعرف شخصًا قد اخترع الأخيرة.

 ليوناردو دا فينشي 
يسار|تصغير|تصميم ليوناردو دا فينشي لأجنحة طائرة أورنيثوبتر.
يسار|تصغير|تصميم ليوناردو لـ«لولبه الجوي».
درس ليوناردو دا فينشي طيران الطيور لسنوات عديدة، وحلله بعقلانية وتوقع العديد من مبادئ الديناميكا الهوائية. لقد أدرك أن «الجسم يقدم مقاومة للهواء بقدر ما يقدم الهواء مقاومة للجسم»، متوقعًا بذلك قانون نيوتن الثالث للحركة (الذي نُشر عام 1687). ابتداءً من السنوات الأخيرة للقرن الخامس عشر فصاعدًا، كتب ليوناردو ورسم العديد من التصاميم لآلات الطيران وآلياتها، بما في ذلك الأورنيثوبترات، والطائرات الشراعية ثابتة الأجنحة، والمروحيات، والمظلات. كانت تصاميمه المبكرة نماذج تعمل بالطاقة البشرية، بما في ذلك المروحيات والأورنيثوبترات (محسنًا اقتراح بيكون بإضافة ذيل لتحقيق الاستقرار). أدرك في النهاية عدم جدوى هذه التصاميم عمليًا وتحول إلى الطيران الشراعي المتحكم فيه، كما رسم بعض التصاميم التي تعمل بزنبرك.

في عام 1488، رسم ليوناردو تصميمًا لطائرة شراعية معلقة تكون فيه الأجزاء الداخلية للأجنحة ثابتة، مع توفير بعض أسطح التحكم بالقرب من الأطراف (كما هو الحال في طيران الطيور الشراعي). رسوماته بقيت وتعتبر صالحة للطيران من حيث المبدأ، لكنه هو نفسه لم يطر أبدًا بمثل هذه المركبة. – describes the building and successful flight of a glider based on Leonardo's design في مقال بعنوان Sul volo («عن الطيران»)، يصف آلة طيران سماها «الطائر» بناها من الكتان المنشّى، ومفاصل جلدية، وأربطة من الحرير الخام. وفي مخطوطة أتلانتيكس، كتب: «صباح الغد، في اليوم الثاني من يناير 1496، سأصنع الرباط وأقوم بالمحاولة». بعض تصاميم ليوناردو الأخرى، مثل  الذي يتسع لأربعة أشخاص والمشابه للمروحية، بها عيوب جسيمة. لقد رسم وكتب عن تصميم لطائرة أورنيثوبتر حوالي عام 1490. ظلت أعمال ليوناردو غير معروفة حتى عام 1797، وبالتالي لم يكن لها أي تأثير على التطورات خلال القرون الثلاثة التالية.
 محاولات أخرى 
في عام 1496، كسر رجل يدعى سيتشيو كلتا ذراعيه في نورنبرغ أثناء محاولته الطيران. وفي عام 1507، قام  بربط أجنحة مغطاة بريش الدجاج بنفسه وقفز من أسوار قلعة ستيرلينغ في اسكتلندا، مما أدى إلى كسر فخذه؛ وقد ألقى باللوم لاحقًا على عدم استخدامه لريش النسور.

يعود أقدم تقرير عن محاولة طيران نفاث إلى الدولة العثمانية. ففي عام 1633، يُروى أن الطيار لاغاري حسن جلبي استخدم صاروخًا مخروطي الشكل للقيام بأول محاولة طيران نفاث.

كان لاقتراح فرانسيس ويلوبي، الذي نُشر عام 1676، بأن أرجل الإنسان أقوى مقارنة بأجنحة الطيور من أذرعه، تأثيرٌ عرضي. في 15 مايو 1793، قفز المخترع الإسباني دييغو مارين أغويليرا بـطائرته الشراعية من أعلى جزء في قلعة كورونيا ديل كوندي، ووصل إلى ارتفاع يتراوح بين 5 و 6 أمتار تقريبًا، وانزلق لمسافة 360 مترًا تقريبًا. وفي وقت متأخر يعود إلى عام 1811، قام ألبرشت بيربلنغر ببناء طائرة أورنيثوبتر وقفز بها في نهر الدونة بمدينة أولم.
 المناطيد 

يسار|تصغير|معدول|تصور فرانشيسكو لانا دي تيرزي لمركب طائر حوالي عام 1670.
بدأ العصر الحديث للطيران الأخف من الهواء في أوائل القرن السابع عشر مع تجارب غاليليو غاليلي التي أظهر فيها أن للهواء وزنًا. حوالي عام 1650، كتب سيرانو دي برجراك بعض الروايات الخيالية وصف فيها مبدأ الصعود باستخدام مادة (الندى) افترض أنها أخف من الهواء، والنزول عن طريق إطلاق كمية محكومة من المادة. قام فرانشيسكو لانا دي تيرزي بقياس ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر واقترح في عام 1670 أول وسيلة رفع ذات مصداقية علمية على شكل كرات معدنية مجوفة تم تفريغ كل الهواء منها. ستكون هذه الكرات أخف من الهواء المزاح وقادرة على رفع منطاد. لا تزال أساليبه المقترحة للتحكم في الارتفاع مستخدمة حتى اليوم: حمل صابورة يمكن إسقاطها لزيادة الارتفاع، وتنفيس حاويات الرفع لفقدان الارتفاع. عمليًا، كانت كرات دي تيرزي ستنهار تحت ضغط الهواء، وكان على التطورات الإضافية انتظار غازات رفع أكثر عملية.

كانت أول رحلة منطاد موثقة في أوروبا لنموذج صنعه الكاهن البرتغالي المولود في البرازيل بارتولوميو دي غوسماو. في 8 أغسطس 1709، في لشبونة، صنع منطادًا صغيرًا من الورق يعمل بالهواء الساخن مع نار مشتعلة تحته، ورفعه حوالي  أمام الملك جواو الخامس والبلاط البرتغالي.

في منتصف القرن الثامن عشر، بدأ الأخوين مونغولفييه تجاربهم بالمظلات والمناطيد في فرنسا. كانت مناطيدهم مصنوعة من الورق، وكانت التجارب المبكرة باستخدام البخار كغاز رفع قصيرة الأمد بسبب تأثيره على الورق عند تكثفه. ولظنهم خطأً أن الدخان هو نوع من البخار، بدأوا في ملء مناطيدهم بالهواء الساخن المليء بالدخان وأطلقوا عليه اسم «الدخان الكهربائي». على الرغم من عدم فهمهم الكامل للمبادئ العاملة، قاموا ببعض عمليات الإطلاق الناجحة، وفي ديسمبر 1782، أطلقوا منطادًا بحجم  إلى ارتفاع . وسرعان ما دعتهم الأكاديمية الفرنسية للعلوم إلى باريس لتقديم عرض توضيحي.

في هذه الأثناء، أدى اكتشاف الهيدروجين بـجوزيف بلاك إلى اقتراح استخدامه كغاز رفع حوالي عام 1780، على الرغم من أن التطبيق العملي انتظر توفر مادة بالون مانعة لتسرب الغاز. عند سماع دعوة الأخوين مونغولفييه، عرض عضو الأكاديمية الفرنسية جاك شارل تقديم عرض توضيحي مماثل لمنطاد هيدروجين وتم قبول ذلك. قام شارل واثنان من الحرفيين، وهما الأخوان روبرت، بتطوير مادة مانعة لتسرب الغاز من الحرير المطاطي وبدأوا العمل.

يسار|تصغير|معدول|أول عرض عام لمنطاد الهواء الساخن للأخوين مونغولفييه، 4 يونيو 1783.
كان عام 1783 عامًا فاصلاً في تاريخ المناطيد. بين 4 يونيو و 1 ديسمبر، حققت خمسة مناطيد فرنسية منفصلة إنجازات أولى مهمة في مجال الطيران:
 4 يونيو: منطاد الأخوين مونغولفييه غير المأهول العامل بالهواء الساخن يرفع خروفًا وبطة ودجاجة في سلة معلقة أسفله في أنوناي.
 27 أغسطس: البروفيسور جاك شارل والأخوان روبرت يطلقون منطاد هيدروجين غير مأهول. تم توليد غاز الهيدروجين عن طريق تفاعل كيميائي أثناء عملية التعبئة.
 19 أكتوبر: أطلق الأخوان مونغولفييه أول رحلة مأهولة، بمنطاد مربوط وعلى متنه بشر، في فولي تيتون بباريس. كان الطيارون هم العالم بيلاتر دي روزييه، ومدير التصنيع جان باتيست ريفيون، وجيرو دي فيليت.
 21 نوفمبر: أطلق الأخوان مونغولفييه أول منطاد حر وعلى متنه ركاب بشر. كان الملك لويس السادس عشر قد أصدر مرسومًا في الأصل بأن يكون المجرمون المدانون هم الطيارين الأوائل، لكن روزييه، مع فرانسوا لوران دي أرلوند، نجحا في تقديم التماس للحصول على هذا الشرف. انطلقوا لمسافة  في منطاد يعمل بنار الخشب. قطعوا مسافة  في 25 دقيقة.
 1 ديسمبر: أطلق جاك شارل ونيكولا لويس روبرت منطاد هيدروجين مأهول من حديقة التويلري في باريس. صعدوا إلى ارتفاع حوالي  وهبطوا عند غروب الشمس في نيل لافالي بعد رحلة استغرقت ساعتين و 5 دقائق، قاطعين مسافة . بعد نزول روبرت، قرر شارل الصعود بمفرده. هذه المرة صعد بسرعة إلى ارتفاع حوالي ، حيث رأى الشمس مرة أخرى ولكنه عانى أيضًا من ألم شديد في أذنيه.

كانت تصاميم مونغولفييه تعاني من عدة عيوب، ليس أقلها الحاجة إلى طقس جاف وميل الشرارات المتطايرة من النار إلى إشعال البالون الورقي. كان التصميم المأهول يحتوي على شرفة حول قاعدة المنطاد بدلاً من السلة المعلقة في التصميم الأول غير المأهول، مما جعل الورق أقرب إلى النار. في رحلتهم الحرة، أخذ دي روزييه ودي أرلوند دلاء ماء وإسفنج لإخماد هذه الحرائق عند نشوبها. من ناحية أخرى، كان تصميم شارل المأهول حديثًا بشكل أساسي. نتيجة لهذه الإنجازات، أصبح منطاد الهواء الساخن يُعرف بنوع مونغولفييه ومنطاد الغاز بنوع شارليير.

كان المنطاد التالي لشارل والأخوين روبرت من نوع شارليير واتبع اقتراحات جان باتيست مونييه لمنطاد قابل للتوجيه ومطول، وكان ملحوظًا لاحتوائه على غلاف خارجي مع وجود الغاز في بالونيت داخلي ثانٍ. في 19 سبتمبر 1784، أكمل أول رحلة لمسافة تزيد عن ، بين باريس وبوفري، على الرغم من أن أجهزة الدفع التي تعمل بالطاقة البشرية أثبتت عدم جدواها.

في يناير من العام التالي، عبر جان بيير بلانشار وجون جيفريز القناة الإنجليزية من دوفر إلى غابة فيلموريس في منطاد شارليير. لكن محاولة مماثلة في الاتجاه المعاكس انتهت بمأساة. في محاولة لتوفير كل من القدرة على التحمل والتحكم، طور دي روزييه منطادًا يحتوي على أكياس غاز للهواء الساخن والهيدروجين معًا، وهو تصميم سرعان ما سمي باسمه روزيير. كانت فكرته هي استخدام قسم الهيدروجين للرفع المستمر والتنقل عموديًا عن طريق تسخين وتبريد قسم الهواء الساخن، من أجل التقاط الرياح الأكثر ملاءمة على أي ارتفاع كانت تهب فيه. صُنع غلاف المنطاد من جلد الأمعاء. بعد وقت قصير من بدء الرحلة، شوهد دي روزييه وهو يقوم بتنفيس الهيدروجين عندما اشتعل بفعل شرارة واشتعلت النيران في المنطاد، مما أسفر عن مقتل من كانوا على متنه. مصدر الشرارة غير معروف، لكن الاقتراحات تشمل الكهرباء الساكنة أو موقد قسم الهواء الساخن.

سرعان ما أصبح التحليق بالمناطيد «هوسًا» كبيرًا في أوروبا في أواخر القرن الثامن عشر، مما وفر أول فهم مفصل للعلاقة بين الارتفاع والغلاف الجوي. بحلول أوائل القرن العشرين، كان التحليق بالمناطيد رياضة شائعة في بريطانيا. كانت هذه المناطيد المملوكة للقطاع الخاص تستخدم عادةً غاز الفحم كغاز رفع. يمتلك هذا الغاز حوالي نصف قوة رفع الهيدروجين، لذا كان يجب أن تكون المناطيد أكبر حجمًا؛ ومع ذلك، كان غاز الفحم متاحًا بسهولة أكبر، وكانت مصانع الغاز المحلية توفر أحيانًا تركيبة خفيفة الوزن خاصة لمناسبات التحليق بالمناطيد.Walker (1971) Volume I, Page 195.

استُخدِمت المناطيد المربوطة خلال الحرب الأهلية الأمريكية من قبل فيلق المناطيد بجيش الاتحاد. في عام 1863، قام الشاب فرديناند فون زبلين، الذي كان يعمل كمراقب عسكري مع جيش بوتوماك التابع للاتحاد، بأول رحلة له كراكب منطاد في منطاد كان في الخدمة مع جيش الاتحاد. لاحقًا في ذلك القرن، استخدم الجيش البريطاني مناطيد المراقبة خلال حرب البوير.

 المناطيد القابلة للتوجيه أو السفن الهوائية 
يسار|تصغير|منطاد جيفارد القابل للتوجيه الذي صنعه عام 1852.
استمر العمل على تطوير منطاد قابل للتوجيه، يُعرف في الوقت الحاضر باسم سفينة هوائية، بشكل متقطع طوال القرن التاسع عشر. يُعتقد أن أول رحلة طيران مستمرة ومدعومة بالطاقة ومُتحكم بها في التاريخ قد حدثت في 24 سبتمبر 1852 عندما طار هنري جيفارد لمسافة  تقريبًا في فرنسا من باريس إلى تراب باستخدام منطاد جيفارد، وهي سفينة هوائية غير صلبة مملوءة بالهيدروجين ومدعومة بـمحرك بخاري بقوة  يُشغِّل مروحة دافعة ثلاثية الشفرات.

في عام 1863، قام سولومون أندروس بتحليق تصميمه المسمى ، وهو منطاد قابل للتوجيه وغير مدعوم بالطاقة. وقام بتحليق تصميم لاحق في عام 1866 حول مدينة نيويورك ووصل حتى أويستر باي، نيويورك. تعتمد تقنيته في الانزلاق تحت تأثير الجاذبية على تغيير قوة الرفع لتوفير قوة دفع مع ارتفاع وهبوط السفينة الهوائية بالتناوب، وبالتالي لا تحتاج إلى محرك.

يسار|تصغير|معدول|لا فرانس عام 1884، أول سفينة هوائية يمكن التحكم فيها بالكامل.
تحقق تقدم إضافي في 9 أغسطس 1884، عندما قام شارل رينار وآرثر كونستانتين كريبس بأول رحلة حرة يمكن التحكم فيها بالكامل في سفينة هوائية تابعة للجيش الفرنسي تعمل بالطاقة الكهربائية، وسُميت لا فرانس. قطعت السفينة الهوائية التي يبلغ طولها  وحجمها  مسافة  في 23 دقيقة بمساعدة محرك كهربائي بقوة ، عائدةً إلى نقطة انطلاقها. كانت هذه أول رحلة تتم في مسار مغلق.Hallion 2003, p. 87.

يسار|تصغير|صموئيل بييربونت لانغلي يشاهد تحليق منطاد ألبرتو سانتوس دومون رقم 4.
لم تكن هذه المركبات الجوية عملية. فإلى جانب كونها هشة بشكل عام وقصيرة العمر، كانت غير صلبة أو شبه صلبة في أحسن الأحوال. وبالتالي، كان من الصعب جعلها كبيرة بما يكفي لحمل حمولة تجارية.

أدرك الكونت فرديناند فون زبلين أن إطارًا خارجيًا صلبًا سيسمح بصنع سفينة هوائية أكبر بكثير. أسس شركة زبلين، التي حلقت سفينتها الهوائية الصلبة زبلين إل زيد 1 (LZ 1) لأول مرة من بحيرة كونستانس على الحدود السويسرية في 2 يوليو 1900. استغرقت الرحلة 18 دقيقة. الرحلتان الثانية والثالثة، في أكتوبر 1900 وفي 24 أكتوبر 1900 على التوالي، حطمتا الرقم القياسي للسرعة البالغ  الذي سجلته السفينة الهوائية الفرنسية لا فرانس بفارق .

أصبح البرازيلي ألبرتو سانتوس دومون مشهورًا بتصميم وبناء وتحليق المناطيد القابلة للتوجيه. لقد بنى وحلّق بأول منطاد عملي بالكامل قادر على الطيران الروتيني والمُتحكم فيه. بمنطاده رقم 6، فاز بجائزة دويتش دي لا ميرت في 19 أكتوبر 1901 برحلة انطلقت من سان كلو، ودارت حول برج إيفل وعادت إلى نقطة انطلاقها. عند هذه النقطة، كانت السفينة الهوائية قد ترسخت كأول شكل عملي للسفر الجوي.

 الطائرات الشراعية 

 المظلات 
ظل تصميم ليوناردو دا فينشي لـمظلة هرمية الشكل غير منشور لقرون. أول تصميم منشور كان للكرواتي فاوستو فيرانزيو باسم هومو فولانس (الرجل الطائر) والذي ظهر في كتابه Machinae novae (آلات جديدة) عام 1595. استنادًا إلى شراع السفينة، كان يتألف من قطعة قماش مربعة مشدودة على إطار مربع ومثبتة بحبال. وكان المظلي معلقًا بحبال من كل زاوية من الزوايا الأربع.

يُعتبر لويس سيباستيان لينورماند أول إنسان يقوم بهبوط مُشاهَد بمظلة. في 26 ديسمبر 1783، قفز من برج مرصد مونبلييه في فرنسا، أمام حشد ضم جوزيف مونغولفييه، مستخدمًا مظلة بقطر  ذات إطار خشبي صلب.

بين عامي 1853 و 1854، طور  طائرة شراعية-مظلة تتكون من مظلة تشبه الشمسية مع أجنحة مثلثية أصغر وذيل عمودي تحتها. توفي لوتور بعد تحطمها عام 1854.

 الطائرات الورقية 
تبرز الطائرات الورقية بشكل خاص في تاريخ الطيران الحديث لقدرتها على حمل الإنسان، على الرغم من أهميتها في مجالات أخرى مثل علم الأرصاد الجوية.

طور الفرنسي غاستون بيوت طائرة ورقية حاملة للإنسان عام 1868. لاحقًا، في عام 1880، عرض بيوت أمام الجمعية الفرنسية للملاحة الجوية طائرة ورقية تعتمد على مخروط مفتوح الطرفين، مشابه لـكم الريح ولكن مثبت على سطح مستو. تم تطوير الطائرة الورقية الحاملة للإنسان مرحلة أخرى في عام 1894 على يد الكابتن بادن بادن باول، شقيق اللورد بادن باول، الذي ربط سلسلة من الطائرات الورقية سداسية الشكل على خيط واحد. جاء تطور مهم في عام 1893 عندما اخترع الأسترالي لورانس هارغريف الطائرة الورقية الصندوقية وتم إجراء بعض تجارب حمل الإنسان في أستراليا والولايات المتحدة.Walker (1971) Volume I. في 27 ديسمبر 1905، تم رفع نيل ماكديرميد جوًا في باديك، نوفا سكوشا، كندا بواسطة طائرة ورقية صندوقية كبيرة تسمى «ملك الصقيع»، صممها ألكسندر غراهام بيل.

كانت المناطيد تُستخدم آنذاك في الأرصاد الجوية والمراقبة العسكرية. لا يمكن استخدام المناطيد إلا في الرياح الخفيفة، بينما لا يمكن استخدام الطائرات الورقية إلا في الرياح القوية. أدرك الأمريكي صمويل فرانكلين كودي، الذي كان يعمل في إنجلترا، أن هذين النوعين من المركبات يسمحان بالتشغيل معًا في نطاق واسع من الظروف الجوية. قام بتطوير تصميم هارغريف الأساسي، مضيفًا أسطح رفع إضافية لإنشاء أنظمة قوية لحمل الإنسان باستخدام طائرات ورقية متعددة على خيط واحد. قام كودي بالعديد من العروض التوضيحية لنظامه وباع لاحقًا أربعة من أنظمة «الطائرات الورقية الحربية» الخاصة به للبحرية الملكية. وجدت طائراته الورقية أيضًا استخدامًا في حمل أدوات الأرصاد الجوية إلى الأعلى وأصبح زميلًا في الجمعية الملكية للأرصاد الجوية. في عام 1905، تم رفع الجندي مورتون من قسم المناطيد بالجيش البريطاني إلى ارتفاع  بواسطة طائرة ورقية في ألدرشوت تحت إشراف كودي. في عام 1906، عُين كودي كبير المدربين في مجال الطائرات الورقية في مدرسة المناطيد التابعة للجيش في ألدرشوت. وسرعان ما انضم أيضًا إلى مصنع المناطيد التابع للجيش الذي أُنشئ حديثًا في فارنبرة وواصل تطوير طائراته الورقية الحربية للجيش البريطاني. وفي وقت فراغه، طور «طائرة ورقية شراعية» مأهولة يتم إطلاقها مربوطة بحبل مثل الطائرة الورقية ثم تُحرر لتنزلق بحرية. في عام 1907، قام كودي بعد ذلك بتركيب محرك طائرة على «طائرة ورقية مزودة بمحرك» غير مأهولة ومعدلة، وهي سلف طائراته اللاحقة، وحلق بها داخل سقيفة المناطيد، على طول سلك معلق من أعمدة، أمام أمير وأميرة ويلز. اعتمد الجيش البريطاني رسميًا طائراته الورقية الحربية لسرايا المناطيد التابعة له في عام 1908.
 القرنان السابع عشر والثامن عشر 
أُعيد اكتشاف إدراك دا فينشي بأن القوة البشرية وحدها غير كافية للطيران المستمر بشكل مستقل في القرن السابع عشر على يد جوفاني بورلي وروبرت هوك. أدرك هوك أن شكلاً من أشكال المحركات سيكون ضروريًا، وفي عام 1655 صنع نموذج أورنيثوبتر يعمل بطاقة نابض بدا أنه قادر على الطيران.

بدأت محاولات تصميم أو بناء آلة طيران حقيقية، تتألف عادةً من جندول مع مظلة داعمة وأجنحة خافقة تعمل بالطاقة الزنبركية أو البشرية للدفع. من بين الأوائل كان هوتش وبوراتيني (1648). وشمل آخرون «باسارولا» لدي غوسماو (1709 فصاعدًا)، وسويدنبورغ (1716)، وديسفورج (1772)، وباور (1764)، وميروين (1781)، وبلانشار (1781) الذي سيحقق نجاحًا أكبر لاحقًا مع المناطيد. كما ظهرت المروحيات ذات الأجنحة الدوارة، لا سيما من لومونوسوف (1754) وبوكتون. نجحت بعض نماذج الطائرات الشراعية في الطيران على الرغم من أن بعض الادعاءات محل خلاف، ولكن على أي حال لم تنجح أي مركبة بالحجم الكامل.

يسار|تصغير|التنين الطائر لـتيتو ليفيو بوراتيني.
قام المخترع الإيطالي تيتو ليفيو بوراتيني، الذي دعاه الملك البولندي فواديسواف الرابع فاسا إلى بلاطه في وارسو، ببناء نموذج طائرة بأربعة أجنحة شراعية ثابتة في عام 1647. وُصفت بأنها «أربعة أزواج من الأجنحة متصلة بـ'تنين' متقن»، وقيل إنها نجحت في رفع قطة في عام 1648 ولكن ليس بوراتيني نفسه. ووعد بأن «إصابات طفيفة فقط» ستنجم عن هبوط المركبة.Quoted in  يعتبر «تنينه الطائر» «أكثر الطائرات تفصيلاً وتطورًا التي بُنيت قبل القرن التاسع عشر».

كانت «باسارولا» لبارتولوميو دي غوسماو طائرة شراعية مجوفة، غامضة الشكل تشبه الطيور، ذات مفهوم مماثل ولكن بجناحين. في عام 1709، قدم التماسًا إلى الملك جواو الخامس ملك البرتغال، طالبًا الدعم لاختراعه «سفينة هوائية»، أعرب فيها عن ثقته الكبرى. لم يتم الاختبار العام للآلة، الذي كان مقررًا في 24 يونيو 1709. ومع ذلك، وفقًا للتقارير المعاصرة، يبدو أن غوسماو قد أجرى عدة تجارب أقل طموحًا بهذه الآلة، هابطًا من أماكن مرتفعة. من المؤكد أن غوسماو كان يعمل على هذا المبدأ في العرض العام الذي قدمه أمام البلاط في 8 أغسطس 1709، في قاعة كاسا دا إنديا في لشبونة، عندما دفع كرة إلى السقف عن طريق الاحتراق. كما عرض نموذجًا صغيرًا لسفينة هوائية أمام البلاط البرتغالي، لكنه لم ينجح أبدًا بنموذج بالحجم الكامل.

كان الفهم ومصدر الطاقة لا يزالان مفقودين. أدرك ذلك إمانول سفيدنبوري في «رسم تخطيطي لآلة للطيران في الهواء» (1716). تألفت آلته الطائرة من إطار خفيف مغطى بقماش قوي ومزود بمجدافين كبيرين أو أجنحة تتحرك على محور أفقي، مرتبة بحيث لا تلقى الضربة الصاعدة أي مقاومة بينما توفر الضربة الهابطة قوة رفع. عرف سويدنبورغ أن الآلة لن تطير، لكنه اقترحها كبداية وكان واثقًا من أن المشكلة ستحل. كتب: «يبدو الحديث عن مثل هذه الآلة أسهل من وضعها موضع التنفيذ، لأنها تتطلب قوة أكبر ووزنًا أقل مما هو موجود في جسم الإنسان. قد يقترح علم الميكانيكا وسيلة، وهي زنبرك حلزوني قوي. إذا لوحظت هذه المزايا والمتطلبات، فربما في وقت لاحق قد يعرف شخص ما كيف يستفيد بشكل أفضل من رسمنا التخطيطي ويضيف إليه شيئًا لإنجاز ما لا يمكننا إلا اقتراحه». كتب محرر مجلة الجمعية الملكية للطيران في عام 1910 أن تصميم سويدنبورغ كان «...أول اقتراح منطقي لآلة طيران من النوع الأثقل من الهواء...»

في هذه الأثناء، لم تُنسَ المروحيات تمامًا. في يوليو 1754، عرض ميخائيل لومونوسوف نظام دوار مزدوج متحد المحور صغير، يعمل بزنبرك، أمام الأكاديمية الروسية للعلوم. كانت الدوارات مرتبة فوق بعضها البعض وتدور في اتجاهين متعاكسين، وهي مبادئ لا تزال مستخدمة في تصاميم الدوارات المزدوجة الحديثة. في نظريته Théorie de la vis d'Archimède (نظرية لولب أرخميدس) عام 1768، اقترح ألكسيس جان بيير بوكتون استخدام مروحة لولبية للرفع وأخرى للدفع، وهو ما يسمى في الوقت الحاضر جايروداين. في عام 1784، عرض لونوا وبيانفينو نموذجًا طائرًا بدوارات متحدة المحور تدور عكسيًا، تعمل بزنبرك بسيط يشبه منشار القوس، وهو مقبول الآن كأول مروحية تعمل بالطاقة.

استمرت محاولات الطيران بقوة الإنسان. كانت مروحية بوكتون تعمل بالطاقة البشرية، بينما كان نهج آخر، درسه ليوناردو في الأصل أيضًا، هو استخدام . الصمام الرفرافي هو رفرف بسيط مفصلي فوق فتحة في الجناح. في اتجاه واحد يفتح للسماح بمرور الهواء وفي الاتجاه الآخر يغلق للسماح بزيادة فرق الضغط. صمم باور مثالًا مبكرًا في عام 1764. لاحقًا في عام 1808، بنى  أورنيثوبتر بصمامات رفرفية، يقف فيه الطيار على إطار صلب ويحرك الأجنحة بقضيب أفقي متحرك. فشلت محاولته للطيران عام 1809، فأضاف منطاد هيدروجين صغيرًا وحقق المزيج بعض القفزات القصيرة. صورت الرسوم التوضيحية الشائعة في ذلك الوقت آلته بدون المنطاد، مما أدى إلى ارتباك حول ما الذي طار بالفعل. في عام 1811، بنى ألبرشت بيربلنغر أورنيثوبتر بناءً على تصميم ديغن ولكنه حذف المنطاد، ليغرق بدلاً من ذلك في نهر الدونة. كان لهذا الفشل جانب إيجابي: فقد حفز جورج كايلي، الذي خدعته الرسوم التوضيحية أيضًا، على نشر نتائجه حتى ذلك التاريخ «من أجل إعطاء القليل من الكرامة لموضوع يلامس السخرية في نظر الجمهور»، وهكذا وُلد عصر الطيران الحديث.
 القرن التاسع عشر 
خلال القرن التاسع عشر، تراجعت شعبية القفز من الأبراج لتحل محلها محاولات القفز من المناطيد، والتي كانت بدورها محفوفة بالمخاطر القاتلة. استمرت هذه المحاولات كدليلٍ على عدم جدوى الاعتماد على القوة البشرية والأجنحة الخافقة للطيران. وفي الوقت نفسه، انطلقت الدراسة العلمية لطيران أثقل من الهواء بشكل جادّ.

 السير جورج كايلي وأول طائرة حديثة 

أُطلق على السير جورج كايلي لأول مرة لقب «أبو الطائرة» في عام 1846. خلال السنوات الأخيرة من القرن السابق، كان قد بدأ أول دراسة دقيقة لـفيزياء الطيران وسيصمم لاحقًا أول مركبة حديثة أثقل من الهواء. من بين إنجازاته العديدة، تشمل أهم مساهماته في علم الطيران ما يلي:
 توضيح أفكارنا ووضع مبادئ الطيران الأثقل من الهواء.
 التوصل إلى فهم علمي لمبادئ طيران الطيور.
 إجراء تجارب ديناميكية هوائية علمية تُظهر مقاومة الهواء والانسيابية، وحركة مركز الضغط (مائع)، وزيادة الرفع الناتج عن تقويس سطح الجناح.
 تحديد التكوين الحديث للطائرة الذي يشتمل على جناح ثابت، وجسم طائرة، ومجموعة ذيل.
 عروض طيران شراعي مأهول.
 تحديد مبادئ نسبة الدفع إلى الوزن في استدامة الطيران.

منذ سن العاشرة، بدأ كايلي دراسة فيزياء طيران الطيور واحتوت دفاتره المدرسية على رسومات كان يطور فيها أفكاره حول نظريات الطيران. وقد زُعِم أن هذه الرسومات تُظهر أن كايلي قد وضع نموذجًا لمبادئ السطح المائل المُوَلِّد للرفع في وقت مبكر يعود إلى 1792 أو 1793.

في عام 1796، صنع كايلي نموذج مروحية بالشكل المعروف باسم مروحية الخيزران، دون أن يكون على علم بنموذج لونوا وبيانفينو ذي التصميم المماثل. اعتبر المروحية أفضل تصميم للطيران العمودي البسيط، وفي وقت لاحق من حياته في عام 1854، صنع نموذجًا محسنًا. ونسب الفضل للسيد كوبر كأول شخص حسّن «الهيكل الخشِن للعبة» وأفاد بأن نموذج كوبر ارتفع عشرين أو ثلاثين قدمًا. صنع كايلي نموذجًا، وقام السيد كولسون بصنع نسخة منه، وصفها كايلي بأنها «نموذج جميل جدًا للمروحة اللولبية في الهواء» وقادرة على الطيران لأكثر من تسعين قدمًا ارتفاعًا.

كانت ابتكارات كايلي التالية ذات شقين: اعتماد منصة اختبار الذراع الدوارة، التي اخترعها بنيامين روبنز في القرن السابق للتحقيق في مقاومة الهواء واستخدمها بعد ذلك بفترة وجيزة جون سميتون لقياس القوى على شفرات طاحونة الهواء الدوارة،Anderson (1997), pp.55–8 لاستخدامها في أبحاث الطائرات، بالإضافة إلى استخدام نماذج ديناميكية هوائية على الذراع، بدلاً من محاولة تحليق نموذج لتصميم كامل. استخدم في البداية سطحًا مستويًا بسيطًا مثبتًا على الذراع ومائلًا بزاوية على تدفق الهواء.

في عام 1799، وضع مفهوم الطائرة الحديثة كآلة طيران ثابتة الجناحين بأنظمة منفصلة للرفع والدفع والتحكم. على قرص فضي صغير مؤرخ بذلك العام، نقش على جانب واحد القوى المؤثرة على طائرة وعلى الجانب الآخر رسمًا تخطيطيًا لتصميم طائرة يتضمن ميزات حديثة مثل جناح محدب، وذيل منفصل يشتمل على سطح توازن أفقي وزعنفة عمودية، وهيكل للطيار معلق أسفل مركز الثقل لتوفير الاستقرار. لم يكن التصميم حديثًا بالكامل بعد، حيث تضمن مجدافين أو خشبتين يشغلهما الطيار يبدو أنهما تعملان كصمامات رفرفية.

واصل أبحاثه، وفي عام 1804، بنى نموذجًا لطائرة شراعية كانت أول آلة طيران حديثة أثقل من الهواء، بتصميم طائرة حديثة تقليدية بجناح مائل نحو الأمام وذيل قابل للتعديل في الخلف مع سطح توازن وزعنفة. كان الجناح مجرد طائرة ورقية لعبة، مسطحة وغير محدبة. سمح وزن متحرك بتعديل مركز ثقل النموذج.Gibbs-Smith 2003, p. 35 كان «من الجميل جدًا رؤيتها» وهي تطير أسفل سفح تل، وكانت حساسة للتعديلات الصغيرة في الذيل.

يسار|تصغير|معدول|تصميم «مظلة قابلة للتوجيه» عام 1852.
بحلول نهاية عام 1809، كان قد بنى أول طائرة شراعية بالحجم الكامل في العالم وحلق بها كطائرة ورقية مربوطة غير مأهولة. في نفس العام، وبدافع من تصرفات معاصريه الهزلية (انظر أعلاه)، بدأ في نشر أطروحة تاريخية من ثلاثة أجزاء بعنوان «عن الملاحة الجوية» (1809-1810).Cayley, George. "On Aerial Navigation" Part 1 , Part 2 , Part 3  Nicholson's Journal of Natural Philosophy, 1809–1810. (Via ناسا). Raw text. Retrieved: 30 May 2010. كتب فيها أول بيان علمي للمشكلة: «تكمن المشكلة برمتها ضمن هذه الحدود، وهي: جعل سطح يدعم وزنًا معينًا عن طريق تطبيق قوة على مقاومة الهواء». حدد القوى المتجهة الأربع التي تؤثر على طائرة: دفع، رفع، مقاومة، ووزن وميّز بين الاستقرار والتحكم في تصاميمه. جادل بأن القوة البشرية وحدها غير كافية، وبينما لم يكن مصدر طاقة مناسب متاحًا بعد، ناقش الاحتمالات ووصف حتى مبدأ تشغيل محرك الاحتراق الداخلي باستخدام خليط من الغاز والهواء.Cayley, G.; On Aerial Navigation Part 1, Page 3, "Probably a much cheaper engine of this sort might be produced by a gas-light apparatus, and by firing the inflammable air generated, with a due portion of common air, under a piston".  ومع ذلك، لم يتمكن أبدًا من صنع محرك عامل وحصر تجاربه الطائرة في الطيران الشراعي. كما حدد ووصف أهمية الجنيح المحدب، وزاوية الجناح المزدوجة، والدعامات القطرية وتقليل المقاومة، وساهم في فهم وتصميم الأورنيثوبترات والمظلات.

في عام 1848، كان قد تقدم بما يكفي لبناء طائرة شراعية على شكل طائرة ثلاثية الأجنحة كبيرة وآمنة بما يكفي لحمل طفل. تم اختيار صبي محلي ولكن اسمه غير معروف.

واصل نشر تصميم لطائرة شراعية مأهولة بالحجم الكامل أو «مظلة قابلة للتوجيه» ليتم إطلاقها من منطاد في عام 1852 ثم بنى نسخة قادرة على الإطلاق من قمة تل، حملت أول طيار بالغ عبر وادي برومبتون في عام 1853. هوية الطيار غير معروفة. اقتُرح أنها قد تكون لمُدرِّب خيول كايلي، أو خادمه، أو كبير خدمه، جون أبليبي الذي ربما كان مدرب الخيول أو موظف آخر، أو حتى حفيد كايلي جورج جون كايلي. ما هو معروف هو أنه كان أول من طار في طائرة شراعية بأجنحة وجسم وذيل مميزة، وتتميز بالاستقرار الذاتي وأدوات تحكم يشغلها الطيار: أول مركبة حديثة وعملية بالكامل أثقل من الهواء.

شملت الاختراعات الثانوية المحرك المطاطي، الذي وفر مصدر طاقة موثوقًا لنماذج البحث. بحلول عام 1808، كان قد أعاد اختراع العجلة، مبتكرًا العجلة ذات الأسلاك المشدودة التي تُحمَّل فيها جميع أحمال الضغط بواسطة الحافة، مما يسمح بجهاز الهبوط خفيف الوزن.Pritchard, J. Laurence. Summary of First Cayley Memorial Lecture at the Brough Branch of the Royal Aeronautical Society الطيران الدولي number 2390 volume 66-page 702, 12 November 1954. Retrieved: 29 May 2010. "In thinking of how to construct the lightest possible wheel for aerial navigation cars, an entirely new mode of manufacturing this most useful part of locomotive machines occurred to me: vide, to do away with wooden spokes altogether, and refer the whole firmness of the wheel to the strength of the rim only, by the intervention of tight cording". 

 عصر القوة البخارية 
يسار|تصغير|نقش يعود لعام 1843 لـ«العربة البخارية الهوائية».
مستلهمًا بشكل مباشر من أعمال كايلي، فتح تصميم ويليام صموئيل هنسون لـ«العربة البخارية الهوائية» عام 1842 آفاقًا جديدة. اقترح هنسون طائرة أحادية السطح ذات جناح عالٍ يبلغ باعها ، مع محرك بخاري يُشغل مروحتين دافعتين. على الرغم من أنه كان مجرد تصميم، (تم بناء نماذج مصغرة في 1843 أو 1848) إلا أنه كان الأول في التاريخ لطائرة ثابتة الجناحين تعمل بالمروحة.مجلة العلوم الأمريكية; 23 September 1848; Volume 4, Issue 1, page 4. "A series of experiments ...' حتى أن هنسون ومعاونه جون سترينجفيلو حلما بإنشاء أول «شركة نقل جوي».نيو ساينتست; "They All Laughed". 11 October 2003. 

في عام 1856، قام الفرنسي جان ماري لو بري بأول رحلة أعلى من نقطة انطلاقه، عن طريق جعل طائرته الشراعية "L'Albatros artificiel" تُسحب بواسطة حصان على شاطئ. يُقال إنه وصل إلى ارتفاع 100 متر، على مسافة 200 متر.

كانت التطورات البريطانية قد حفزت الباحثين الفرنسيين. ابتداءً من عام 1857، بنى فيليكس دو تيمبل وشقيقه لويس عدة نماذج باستخدام آلية ساعة كمصدر للطاقة ثم محرك بخاري صغير. في عام 1857 أو 1858، تمكن نموذج بوزن  من الطيران لفترة وجيزة والهبوط.

قدم فرانسيس هربرت وينهام أول ورقة بحثية للجمعية الملكية للطيران حديثة التأسيس، بعنوان «عن الحركة الجوية». لقد طور عمل كايلي على الأجنحة المحدبة، وتوصل إلى نتائج مهمة حول كل من مقطع الجناح الهوائي وتوزيع الرفع. لاختبار أفكاره، قام ابتداءً من عام 1858 ببناء عدة طائرات شراعية، مأهولة وغير مأهولة، وبما يصل إلى خمسة أجنحة مكدسة. استنتج بشكل صحيح أن الأجنحة الطويلة والرفيعة ستكون أفضل من تلك الشبيهة بأجنحة الخفافيش التي اقترحها الكثيرون، لأنها ستحتوي على حافة أمامية أكبر بالنسبة لمساحتها. تُعرف هذه العلاقة اليوم بـالنسبة الباعية للجناح.

أصبح الجزء الأخير من القرن التاسع عشر فترة دراسة مكثفة، تميزت بـ«العلماء السادة» الذين مثلوا معظم جهود البحث حتى القرن العشرين. من بينهم كان العالم والفيلسوف والمخترع البريطاني ماثيو بيرس وات بولتون، الذي كتب ورقة مهمة في عام 1864، «عن الحركة الجوية»، وصفت أيضًا التحكم في الطيران الجانبي. كان أول من حصل على براءة اختراع لنظام تحكم بـالجنيحات في عام 1868.

في عام 1864، نشر الكونت فرديناند شارل هونوري فيليب ديستيرنو دراسة بعنوان «عن طيران الطيور»، وفي العام التالي نشر لويس بيير مويار كتابًا مؤثرًا بعنوان «إمبراطورية الهواء».

شهد عام 1866 تأسيس الجمعية الملكية للطيران وبعد عامين أُقيم أول معرض للطيران في العالم في قصر الكريستال بلندن، حيث مُنح سترينجفيلو جائزة قدرها 100 جنيه إسترليني للمحرك البخاري ذي أفضل نسبة قوة إلى وزن.Jarrett 2002, p. 53.Stokes 2002, pp. 163–166, 167–168.

يسار|تصغير|جان ماري لو بري وآلته الطائرة، ألباتروس الثانية (1868)

في عام 1871، صنع وينهام وبراونينغ أول نفق هوائي. استخدم أعضاء الجمعية النفق وتعلموا أن الأجنحة المحدبة تولد رفعًا أكبر بكثير مما كان متوقعًا وفقًا لمنطق كايلي النيوتوني، بنسب رفع إلى سحب تبلغ حوالي 5:1 عند زاوية 15 درجة. أظهر هذا بوضوح إمكانية بناء آلات طيران عملية أثقل من الهواء: ما تبقى هو مشاكل التحكم وتوفير الطاقة للمركبة.

يسار|تصغير|200px|نموذج طائرة بلانوفور لـألفونس بينو (1871)

قدم ألفونس بينو، وهو فرنسي عاش من 1850 إلى 1880، مساهمات كبيرة في علم الطيران. طور نظرية ملامح الجناح والديناميكا الهوائية وبنى نماذج ناجحة للطائرات والمروحيات والأورنيثوبترات. في عام 1871، قام بتحليق أول طائرة ثابتة الجناحين مستقرة ديناميكيًا هوائيًا، وهو نموذج طائرة أحادية السطح سماها «بلانوفور»، لمسافة . دمج نموذج بينو العديد من اكتشافات كايلي، بما في ذلك استخدام الذيل، وزاوية الجناح المزدوجة لتحقيق الاستقرار الذاتي، والطاقة المطاطية. تميز البلانوفر أيضًا بالاستقرار الطولي، حيث تم ضبطه بحيث يكون سطح التوازن الخلفي بزاوية مواجهة أصغر من الأجنحة، وهي مساهمة أصلية ومهمة في نظرية الطيران.

بحلول السبعينيات من القرن التاسع عشر، تم تطوير المحركات البخارية خفيفة الوزن بما يكفي لاستخدامها التجريبي في الطائرات.

يسار|تصغير|أحادية السطح لـفيليكس دو تيمبل عام 1874

حقق فيليكس دو تيمبل في نهاية المطاف قفزة قصيرة بمركبة مأهولة بالحجم الكامل في عام 1874. كانت طائرته «أحادية السطح» طائرة كبيرة مصنوعة من الألومنيوم، يبلغ باع جناحها  ووزنها  فقط بدون الطيار. أُجريت عدة تجارب بالطائرة، وحققت إقلاعًا بقوتها الذاتية بعد إطلاقها من منحدر، وانزلقت لفترة قصيرة وعادت بسلام إلى الأرض، مما يجعلها أول قفزة ناجحة تعمل بالطاقة في التاريخ، قبل عام من رحلة موي.

كانت «المركبة البخارية الهوائية»، التي صنعها توماس موي، وتسمى أحيانًا مركبة موي-شيل البخارية الهوائية، طائرة غير مأهولة ذات جناح ترادفي تعمل بمحرك بخاري بقوة  يستخدم الكحول المغير كوقود. كان طولها  ووزنها حوالي  منها  للمحرك، وتعمل على ثلاث عجلات. تم اختبارها في يونيو 1875 على مسار دائري من الحصى المدحرج يبلغ قطره حوالي . لم تصل سرعتها إلى أكثر من ، ولكن كانت هناك حاجة إلى سرعة تبلغ حوالي  للإقلاع. ومع ذلك، يُنسب إليها الفضل من قبل المؤرخ تشارلز جيبس-سميث بأنها أول طائرة تعمل بالبخار غادرت الأرض بقوتها الذاتية.Jarrett 2002, pp. 59–60.Gibbs-Smith (2003) 61.

مشروع بينو اللاحق لطائرة برمائية، على الرغم من عدم بنائه، تضمن ميزات حديثة أخرى. كانت طائرة أحادية السطح عديمة الذيل بزعنفة عمودية واحدة ومروحتين جرارتين توأميتين، كما تميزت بأسطح رافعة ودفة خلفية مفصلية، وجهاز هبوط قابل للسحب، وقمرة قيادة مغلقة بالكامل ومجهزة بأدوات القياس.

يسار|تصغير|200px|طائرة إيروبلان لفيكتور تاتين (1879)

كان فيكتور تاتين، مواطن بينو، ذا سلطة مماثلة كمنظر. في عام 1879، قام بتحليق نموذج كان، مثل مشروع بينو، طائرة أحادية السطح بمروحتين جرارتين توأميتين ولكنه كان يحتوي أيضًا على ذيل أفقي منفصل. كان يعمل بالهواء المضغوط، حيث كان خزان الهواء يشكل جسم الطائرة.

في روسيا، قام ألكسندر موخايسكي ببناء طائرة أحادية السطح تعمل بالبخار تُدفع بمروحة جرارة كبيرة واحدة ومروحتين دافعتين أصغر حجمًا. في عام 1884، تم إطلاقها من منحدر وبقيت محمولة جوًا لمسافة .

في نفس العام في فرنسا، نشر ألكسندر غوبيل عمله La Locomotion Aérienne («الحركة الجوية»)، على الرغم من أن آلة الطيران التي بناها لاحقًا فشلت في الطيران.

يسار|تصغير|آلة مكسيم الطائرة

كان السير هيرام مكسيم أمريكيًا انتقل إلى إنجلترا واعتمد الجنسية الإنجليزية. اختار أن يتجاهل إلى حد كبير معاصريه وبنى منصة ذراع دوارة ونفق هوائي خاصين به. في عام 1889، بنى حظيرة طائرات وورشة عمل في أراضي قصر بالدوين في بيكسلي، كنت، وأجرى العديد من التجارب. طور تصميمًا لطائرة ثنائية الأجنحة حصل على براءة اختراع له في عام 1891 وأكمله كمنصة اختبار بعد ثلاث سنوات. كانت آلة ضخمة، يبلغ باع جناحيها ، وطولها ، وأسطح أفقية أمامية وخلفية وطاقم من ثلاثة أفراد. كانت المروحتان التوأم تعملان بمحركين بخاريين مركبين خفيفي الوزن، يولد كل منهما . كان الوزن الإجمالي . ستضيف التعديلات اللاحقة المزيد من أسطح الأجنحة كما هو موضح في الرسم التوضيحي. كان الغرض منها هو البحث ولم تكن مستقرة ديناميكيًا هوائيًا أو قابلة للتحكم، لذا كانت تعمل على مسار بطول  مع مجموعة ثانية من القضبان المقيدة لمنعها من الإقلاع، إلى حد ما بطريقة مشابهة لـالأفعوانية. في عام 1894، ولّدت الآلة قوة رفع كافية للإقلاع، مما أدى إلى كسر أحد القضبان المقيدة وتلفها في العملية. ثم تخلى مكسيم عن العمل عليها ولكنه سيعود إلى علم الطيران في القرن العشرين لاختبار عدد من التصاميم الأصغر التي تعمل بمحركات احتراق داخلي.

يسار|تصغير|صورة لطائرة كليمان آدر أفيون 3 (1897)
كان كليمان آدر أحد آخر رواد القوة البخارية، ومثل مكسيم تجاهل معاصريه الذين انتقلوا إلى تقنيات أخرى (انظر القسم التالي). كانت طائرته آدر إيول عام 1890 طائرة أحادية السطح جرارة ذات أجنحة شبيهة بأجنحة الخفافيش حققت قفزة قصيرة وغير متحكم فيها، وبذلك أصبحت أول آلة أثقل من الهواء تقلع بقوتها الذاتية. ومع ذلك، فشلت طائرته المشابهة ولكن الأكبر حجمًا آدر أفيون 3 عام 1897، والتي لم تكن ملحوظة إلا بوجود محركين بخاريين توأمين، في الطيران.Jarrett 2002, p. 87. بعد مسافة قصيرة، هبت عاصفة من الرياح على الآلة، فانحرفت عن المسار وتوقفت. بعد ذلك سحب الجيش الفرنسي تمويله، لكنه أبقى النتائج سرية. أصدرت اللجنة في نوفمبر 1910 التقارير الرسمية عن محاولات آدر للطيران، مشيرة إلى أنها كانت غير ناجحة.Gibbs-Smith 2003, p. 75.

 تعلم الطيران الشراعي 
يسار|تصغير|طائرة بيو-ماسيا الشراعية، بعد ترميمها وعرضها في متحف الطيران والفضاء.
كانت الطائرة الشراعية التي بُنيت بمساعدة ماسيا وحلق بها بيو لفترة وجيزة عام 1879 مستوحاة من أعمال مويار ولا تزال تشبه الطيور في شكلها. وهي محفوظة في متحف الطيران والفضاء بفرنسا، ويُزعم أنها أقدم آلة طيران حاملة للإنسان لا تزال موجودة.

في العقد الأخير أو نحو ذلك من القرن التاسع عشر، كان عدد من الشخصيات الرئيسية يعملون على تحسين وتعريف الطائرة الحديثة. قدم الإنجليزي هوراشيو فيليبس مساهمات رئيسية في الديناميكا الهوائية. عمل الألماني أوتو ليلينتال والأمريكي أوكتاف تشانوت بشكل مستقل على الطيران الشراعي. نشر ليلينتال كتابًا عن طيران الطيور، ومضى، من عام 1891 إلى 1896، في بناء سلسلة من الطائرات الشراعية، بتكوينات متنوعة أحادية السطح، وثنائية السطح، وثلاثية السطوح، لاختبار نظرياته. قام بآلاف الرحلات وكان يعمل على طائرات شراعية مزودة بمحركات وقت وفاته.

أجرى فيليبس أبحاثًا مكثفة في نفق هوائي على مقاطع الجنيحات الهوائية، مستخدمًا البخار كمائع تشغيل. أثبت مبادئ الرفع الديناميكي الهوائي التي توقعها كايلي ووينهام، ومنذ عام 1884، حصل على عدة براءات اختراع للجنيحات. تدعم نتائجه جميع تصميمات الجنيحات الحديثة. طور فيليبس لاحقًا نظريات حول تصميم الطائرات متعددة الأجنحة، والتي أظهر لاحقًا أنها لا أساس لها.

ابتداءً من ثمانينيات القرن التاسع عشر، حدثت تطورات في البناء أدت إلى ظهور أولى الطائرات الشراعية العملية حقًا. كان أربعة أشخاص نشطين بشكل خاص: جون جوزيف مونتغومري، وأوتو ليلينتال، وبيرسي بيلتشر، وأوكتاف تشانوت. تم بناء واحدة من أولى الطائرات الشراعية الحديثة بواسطة جون جيه مونتغومري في عام 1883؛ ادعى مونتغومري لاحقًا أنه قام برحلة ناجحة واحدة بها في عام 1884 بالقرب من سان دييغو. وتم توثيق أنشطة مونتغومري بواسطة تشانوت في كتابه "التقدم في آلات الطيران". ناقش مونتغومري طيرانه خلال المؤتمر الدولي للطيران في شيكاغو عام 1893 ونشر تشانوت تعليقات مونتغومري في ديسمبر 1893 في مجلة American Engineer & Railroad Journal. كما وصف مونتغومري قفزات قصيرة بطائرتيه الشراعيتين الثانية والثالثة في عامي 1885 و 1886.Montgomery, John J. "Some Early Gliding Experiments in America," Aeronautics, Vol. 4, No. 1, 1909, pp. 47–50. بين عامي 1886 و 1896 ركز مونتغومري على فهم فيزياء الديناميكا الهوائية بدلاً من تجربة آلات الطيران. تم بناء طائرة شراعية معلقة أخرى بواسطة فيلهلم كريس في وقت مبكر يعود إلى عام 1877 بالقرب من فيينا.

يسار|تصغير|200px|أوتو ليلينتال.
كان أوتو ليلينتال يُعرف بـ«ملك الطائرات الشراعية» أو «الرجل الطائر» في ألمانيا. قام بتكرار عمل وينهام وتوسع فيه بشكل كبير في عام 1884، ونشر بحثه في عام 1889 تحت عنوان طيران الطيور كأساس للطيران. كما أنتج سلسلة من الطائرات الشراعية من النوع المعروف الآن باسم الطائرة الشراعية المعلقة، بما في ذلك أشكال أجنحة الخفافيش، وأحادية السطح، وثنائية السطح، مثل  و. ابتداءً من عام 1891، أصبح أول شخص يقوم بعمليات انزلاق جوي منتظمة غير مربوطة، وأول من تم تصويره وهو يطير بآلة أثقل من الهواء، مما أثار الاهتمام في جميع أنحاء العالم. قام بتوثيق عمله بدقة، بما في ذلك الصور الفوتوغرافية، ولهذا السبب يعد من أشهر الرواد الأوائل. كما روج لفكرة «القفز قبل الطيران»، مقترحًا أن يبدأ الباحثون بالطائرات الشراعية ويتدرجوا، بدلاً من مجرد تصميم آلة تعمل بالطاقة على الورق والأمل في أن تنجح. قام ليلينتال بأكثر من 2000 عملية انزلاق حتى وفاته عام 1896 متأثرًا بجروح أصيب بها في حادث تحطم طائرة شراعية. كان ليلينتال يعمل أيضًا على محركات صغيرة مناسبة لتشغيل تصاميمه وقت وفاته.

متابعًا من حيث توقف ليلينتال، تولى أوكتاف تشانوت تصميم الطائرات بعد تقاعد مبكر ومول تطوير العديد من الطائرات الشراعية. في صيف عام 1896، قام فريقه بتحليق العديد من تصاميمهم مرات عديدة في ميلر بيتش، إنديانا، وقرروا في النهاية أن الأفضل هو تصميم ثنائي الأجنحة. مثل ليلينتال، قام بتوثيق عمله وصوره أيضًا، وكان مشغولاً بالمراسلة مع باحثين ذوي تفكير مماثل حول العالم. كان تشانوت مهتمًا بشكل خاص بحل مشكلة عدم الاستقرار الديناميكي الهوائي للطائرة أثناء الطيران، وهو ما تعوضه الطيور بتصحيحات فورية، ولكن كان على البشر معالجته إما بأسطح تثبيت وتحكم أو عن طريق تحريك مركز ثقل الطائرة، كما فعل ليلينتال. كانت المشكلة الأكثر إثارة للقلق هي عدم الاستقرار الطولي (التباعد)، لأنه مع زيادة زاوية مواجهة الجناح، يتحرك مركز الضغط إلى الأمام ويزيد الزاوية أكثر. بدون تصحيح فوري، سترتفع مقدمة المركبة وتدخل في حالة انهيار. وكان فهم العلاقة بين التحكم الجانبي والاتجاهي أكثر صعوبة بكثير.

في بريطانيا، قام بيرسي بيلتشر، الذي عمل لدى مكسيم وبنى وحلق بنجاح بعدة طائرات شراعية خلال منتصف إلى أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر، ببناء نموذج أولي لطائرة تعمل بالطاقة في عام 1899، أظهرت الأبحاث الحديثة أنها كانت ستكون قادرة على الطيران. ومع ذلك، مثل ليلينتال، توفي في حادث طائرة شراعية قبل أن يتمكن من اختبارها.

ساعدت المنشورات، ولا سيما كتاب أوكتاف تشانوت التقدم في آلات الطيران عام 1894 ومنشورات جيمس مينز مشكلة طيران الإنسان (1894) والحوليات الجوية (1895-1897)، في إيصال الأبحاث والأحداث الجارية إلى جمهور أوسع.

أدى اختراع الطائرة الورقية الصندوقية خلال هذه الفترة من قبل الأسترالي لورانس هارغريف إلى تطوير الطائرة ثنائية السطح العملية. في عام 1894، ربط هارغريف أربعًا من طائراته الورقية معًا، وأضاف مقعدًا معلقًا، وطار لمسافة . من خلال إثباته لجمهور متشكك أنه من الممكن بناء آلة طيران آمنة ومستقرة، فتح هارغريف الباب لمخترعين ورواد آخرين. كرس هارغريف معظم حياته لبناء آلة تطير. كان يؤمن بشدة بالتواصل المفتوح داخل المجتمع العلمي ولم يسجل براءات اختراع لاختراعاته. بدلاً من ذلك، نشر نتائج تجاربه بدقة لكي يحدث تبادل متبادل للأفكار مع المخترعين الآخرين العاملين في نفس المجال، وذلك لتسريع التقدم المشترك. بحلول عام 1889، كان قد بنى محركًا دوارًا يعمل بالهواء المضغوط.

أصبح أوكتاف تشانوت مقتنعًا بأن الطائرات متعددة الأجنحة أكثر فعالية من الطائرة أحادية السطح وقدم هيكل الجناح المدعوم بـ"الدعامات والأسلاك" والذي، بمزيجه من الصلابة والخفة، سيأتي ليهيمن على تصميم الطائرات لعقود قادمة في شكل الطائرة ثنائية الأجنحة.

حتى القفز من المناطيد بدأ ينجح. في عام 1905، تم حمل دانيال مالوني بواسطة منطاد في طائرة شراعية ذات جناح ترادفي صممها جون مونتغومري إلى ارتفاع  قبل إطلاقه، لينزلق ويهبط في موقع محدد مسبقًا كجزء من عرض عام كبير للطيران الجوي في سانتا كلارا، كاليفورنيا. ومع ذلك، بعد عدة رحلات ناجحة، خلال صعود في يوليو 1905، اصطدم حبل من المنطاد بالطائرة الشراعية، وعانت الطائرة الشراعية من فشل هيكلي بعد الإطلاق، مما أدى إلى وفاة مالوني.

 إضافة القوة 
 وايتهيد 

يسار|تصغير|الطائرة أحادية السطح رقم 21 تُرى من الخلف. يجلس وايتهيد بجانبها وابنته روز في حضنه؛ لم يتم التعرف على الآخرين في الصورة.
كان غوستاف فايسكوبف ألمانيًا هاجر إلى الولايات المتحدة، حيث سرعان ما غير اسمه إلى وايتهيد. من عام 1897 إلى 1915، صمم وبنى آلات طيران ومحركات. في 14 أغسطس 1901، ادعى وايتهيد أنه قام برحلة طيران مُتحكم فيها ومدعومة بالطاقة في طائرته أحادية السطح وايتهيد رقم 21 في فيرفيلد، كونيتيكت. نُشر تقرير عن الرحلة المزعومة في صحيفة Bridgeport Sunday Herald وتم تكراره في العديد من الصحف الأمريكية وبعض الصحف الخارجية. ادعى وايتهيد رحلتين أخريين في 17 يناير 1902، باستخدام طائرته أحادية السطح رقم 22. ووصفها بأنها تحتوي على محرك بقوة  مع مروحتين جرارتين توأميتين ويتم التحكم فيها عن طريق سرعة المروحة التفاضلية والدفة. ادعى أنه طار في دائرة طولها .

تُرفض ادعاءات وايتهيد بشكل عام من قبل مؤرخي الطيران. مؤسسة سميثسونيان والجمعية الملكية للطيران من بين أولئك الذين لا يقبلون أن وايتهيد طار كما ورد.Royal Aeronautical Society statement في مارس 2013، نشرت جينز لجميع طائرات العالم مقالاً افتتاحيًا بقلم بول جاكسون اعتبر رحلة وايتهيد أول رحلة مأهولة ومدعومة بالطاقة ومُتحكم فيها لمركبة أثقل من الهواء. لاحقًا، نأت الشركة المالكة لـ جينز بنفسها عن المقال الافتتاحي، مشيرة إلى أن «المقال يعكس رأي السيد جاكسون في القضية وليس رأي IHS Jane's».

 لانغلي 
يسار|تصغير|الفشل الأول لطائرة لانغلي المأهولة إيرودروم على نهر بوتوماك، 7 أكتوبر 1903.
بعد مسيرة مهنية متميزة في علم الفلك وقبل وقت قصير من توليه منصب أمين مؤسسة سميثسونيان، بدأ صموئيل بييربونت لانغلي تحقيقًا جادًا في الديناميكا الهوائية في ما يعرف اليوم بجامعة بيتسبرغ. في عام 1891، نشر كتاب تجارب في الديناميكا الهوائية مفصلاً أبحاثه، ثم تحول إلى بناء تصاميمه. كان يأمل في تحقيق استقرار ديناميكي هوائي تلقائي، لذا لم يولِ اهتمامًا كبيرًا للتحكم أثناء الطيران. في 6 مايو 1896، قامت طائرة لانغلي  بأول رحلة ناجحة مستمرة لمركبة غير مأهولة ومدعومة بمحرك وأثقل من الهواء ذات حجم كبير. تم إطلاقها من منجنيق يعمل بزنبرك مثبت فوق منزل عائم على نهر بوتوماك بالقرب من كوانتيكو، فيرجينيا. أُجريت رحلتان بعد ظهر ذلك اليوم، واحدة لمسافة  والثانية لمسافة ، بسرعة تقارب . في كلتا المناسبتين، هبطت إيرودروم رقم 5 في الماء كما هو مخطط لها، لأنه لتوفير الوزن، لم تكن مجهزة بجهاز هبوط. في 28 نوفمبر 1896، أُجريت رحلة ناجحة أخرى بـ . هذه الرحلة، التي بلغت مسافتها ، شهدها وصورها ألكسندر غراهام بيل. كانت إيرودروم رقم 6 في الواقع هي إيرودروم رقم 4 معدلة بشكل كبير. لم يتبق سوى القليل جدًا من الطائرة الأصلية لدرجة أنها أُعطيت تسمية جديدة.

مع نجاحات إيرودروم رقم 5 ورقم 6، بدأ لانغلي في البحث عن تمويل لبناء نسخة بالحجم الكامل ومأهولة من تصاميمه. وبدافع من الحرب الأمريكية الإسبانية، منحته الحكومة الأمريكية 50,000 دولار لتطوير آلة طيران مأهولة للاستطلاع الجوي. خطط لانغلي لبناء نسخة مكبرة تُعرف باسم إيرودروم إيه، وبدأ بـإيرودروم ربع المقياس الأصغر، التي طارت مرتين في 18 يونيو 1901، ثم مرة أخرى بمحرك أحدث وأكثر قوة في عام 1903.

مع نجاح اختبار التصميم الأساسي على ما يبدو، تحول بعد ذلك إلى مشكلة إيجاد محرك مناسب. تعاقد مع ستيفن بالزر لبناء واحد، لكنه أصيب بخيبة أمل عندما قدم المحرك  فقط بدلاً من  التي توقعها. قام مساعد لانغلي، تشارلز مانلي، بإعادة تصميم المحرك ليصبح محركًا شعاعيًا خماسي الأسطوانات مبردًا بالماء يولد  عند 950 دورة في الدقيقة، وهو إنجاز استغرق سنوات لتكراره. الآن مع توفر كل من القوة والتصميم، جمع لانغلي الاثنين مع آمال كبيرة.

لخيبة أمله، أثبتت الطائرة الناتجة أنها هشة للغاية. مجرد تكبير النماذج الصغيرة الأصلية أدى إلى تصميم ضعيف جدًا لدرجة أنه لا يستطيع الحفاظ على تماسكه. انتهت عمليتا إطلاق في أواخر عام 1903 بتحطم الإيرودروم على الفور في الماء. تم إنقاذ الطيار، مانلي، في كل مرة. كما أن نظام التحكم في الطائرة لم يكن كافيًا للسماح بردود فعل سريعة من الطيار، ولم يكن لديه أي طريقة للتحكم الجانبي، وكان الاستقرار الجوي لـ الإيرودروم هامشيًا.

فشلت محاولات لانغلي للحصول على مزيد من التمويل، وانتهت جهوده. بعد تسعة أيام من إطلاقه الفاشل الثاني في 8 ديسمبر، نجح الأخوان رايت في تحليق طائرتهما فلاير. أجرى غلين كيرتس 93 تعديلاً على الإيرودروم وحلق بهذه الطائرة المختلفة تمامًا في عام 1914. دون الاعتراف بالتعديلات، أكدت مؤسسة سميثسونيان أن إيرودروم لانغلي كانت أول آلة «قادرة على الطيران». تراجعت سميثسونيان في النهاية عن هذا الادعاء في عام 1928.

 ريتشارد بيرس 

كان ريتشارد بيرس (3 ديسمبر 1877 - 29 يوليو 1953) مزارعًا ومخترعًا نيوزيلنديًا أجرى تجارب طيران رائدة. يصف شهود تمت مقابلتهم بعد سنوات عديدة مشاهدتهم لبيرس وهو يطير ويهبط بآلة تعمل بالطاقة وأثقل من الهواء في 31 مارس 1903.

 الأخوان رايت 

يسار|تصغير|طائرة رايت الشراعية، انعطاف منسق باستخدام ليّ الجناح والدفة، 1902.
حل الأخوان رايت مشاكل التحكم والقوة التي واجهت رواد الطيران. اخترعوا التحكم في الانعطاف باستخدام لي الجناح ودمجوا الانعطاف مع التحكم المتزامن في الانحراف باستخدام دفة خلفية قابلة للتوجيه. على الرغم من أن ليّ الجناح كوسيلة للتحكم في الانعطاف لم يُستخدم إلا لفترة وجيزة خلال التاريخ المبكر للطيران، إلا أن ابتكار دمج التحكم في الانعطاف والانحراف كان تقدمًا أساسيًا في التحكم في الطيران. للتحكم في الخطران (pitch)، استخدم الأخوان رايت رافعة أمامية (canard)، وهو عنصر تصميم آخر أصبح قديمًا لاحقًا.

أجرى الأخوان رايت اختبارات صارمة في نفق هوائي على الجنيحات الهوائية واختبارات طيران لطائرات شراعية بالحجم الكامل. لم يقتصروا على بناء طائرة عاملة تعمل بالطاقة، وهي رايت فلاير، بل قدموا أيضًا تقدمًا كبيرًا في علم هندسة الطيران.

ركزوا على قابلية التحكم في الطائرات غير المزودة بالطاقة قبل محاولة تحليق تصميم يعمل بالطاقة. من عام 1900 إلى 1902، قاموا ببناء وتحليق سلسلة من ثلاث طائرات شراعية. كانت الطائرتان الأوليان أقل كفاءة بكثير مما توقعه الأخوان رايت، بناءً على تجارب وكتابات أسلافهم في القرن التاسع عشر. كانت طائرتهم الشراعية لعام 1900 تمتلك حوالي نصف قوة الرفع التي توقعوها، وأدت طائرة 1901 أداءً أسوأ، حتى أُجريت عليها تعديلات مؤقتة جعلتها صالحة للخدمة.

بحثًا عن إجابات، بنى الأخوان رايت نفقًا هوائيًا خاصًا بهم وزودوه بجهاز قياس متطور لحساب الرفع والمقاومة لـ 200 تصميم جناح مختلف بحجم النموذج قاموا بإنشائه. نتيجة لذلك، صحح الأخوان رايت الأخطاء السابقة في حسابات الرفع والمقاومة واستخدموا هذه المعرفة لبناء طائرتهم الشراعية لعام 1902، وهي الثالثة في السلسلة. أصبحت أول آلة طيران مأهولة وأثقل من الهواء يمكن التحكم فيها ميكانيكيًا في جميع المحاور الثلاثة: الخطران والانعطاف والانحراف. تضمن تصميمها الرائد أيضًا أجنحة ذات نسبة باعية أعلى من الطائرات الشراعية السابقة. نجح الأخوان في تحليق طائرة 1902 مئات المرات، وأدت أداءً أفضل بكثير من نسختيهما السابقتين.

للحصول على طاقة كافية لطائرتهما فلاير التي تعمل بالمحرك، قام الأخوان رايت بتصميم وبناء محرك احتراق داخلي منخفض الطاقة. باستخدام بيانات نفق الهواء الخاصة بهم، قاموا بتصميم ونحت مراوح خشبية كانت أكثر كفاءة من أي مراوح سابقة، مما مكنهم من الحصول على أداء كافٍ من قوة محركهم المنخفضة. تأثر تصميم فلاير أيضًا برغبة الأخوين رايت في تعليم أنفسهم الطيران بأمان دون مخاطرة غير معقولة بالحياة والأطراف، ولجعل حوادث التحطم قابلة للنجاة. أدت قوة المحرك المحدودة إلى سرعات طيران منخفضة والحاجة إلى الإقلاع في مواجهة الرياح.

يسار|تصغير|رايت فلاير: أول رحلة مستمرة بطائرة تعمل بالطاقة ومُتحكم فيها.
وفقًا لـمؤسسة سميثسونيان والاتحاد الدولي للرياضات الهوائية (FAI)،"100 Years Ago, the Dream of Icarus Became Reality"  FAI NEWS, 17 December 2003. Retrieved: 5 January 2007. The FAI does not have an official record for the Wright flights, which occurred prior to FAI formation, but informally credits them, such as on its website. قام الأخوان رايت بأول رحلة مأهولة مستمرة ومُتحكم فيها ومدعومة بالطاقة لمركبة أثقل من الهواء في كيل ديفل هيلز، كارولاينا الشمالية، على بعد  جنوب كيتي هوك، كارولاينا الشمالية، في 17 ديسمبر 1903. تم تسجيل الرحلة الأولى بواسطة أورفيل رايت، لمسافة  في 12 ثانية، في صورة فوتوغرافية شهيرة. في الرحلة الرابعة من نفس اليوم، طار ويلبر رايت لمسافة  في 59 ثانية. أظهر التحليل الحديث الذي أجراه البروفيسور فريد إي سي كوليك وهنري آر ريكس (1985) أن طائرة رايت فلاير لعام 1903 كانت غير مستقرة لدرجة أنه كان من شبه المستحيل التحكم فيها من قبل أي شخص باستثناء الأخوين رايت، اللذين تدربا على طائرة 1902 الشراعية.Abzug, Malcolm J. and E. Eugene Larrabee."Airplane Stability and Control, Second Edition: A History of the Technologies That Made Aviation Possible." cambridge.org. Retrieved: 21 September 2010. 

واصل الأخوان رايت تطوير آلاتهم الطائرة والطيران في مرج هوفمان بالقرب من دايتون، أوهايو، في 1904-1905. بعد حادث تحطم في عام 1905، أعادوا بناء فلاير 3 وأجروا تغييرات تصميمية مهمة. قاموا بمضاعفة حجم الرافعة والدفة تقريبًا ونقلوها إلى مسافة ضعف بعدها عن الأجنحة. أضافوا ريشتين عموديتين ثابتتين (تسمى "blinkers") بين الرافعات، وأعطوا الأجنحة زاوية مزدوجة طفيفة جدًا. فصلوا الدفة عن تحكم ليّ الجناح، وكما هو الحال في جميع الطائرات المستقبلية، وضعوها على مقبض تحكم منفصل. أصبحت فلاير 3 أول طائرة عملية (على الرغم من عدم وجود عجلات واستخدام جهاز إطلاق)، تطير باستمرار تحت السيطرة الكاملة وتعيد طيارها إلى نقطة البداية بأمان وتهبط دون ضرر. في 5 أكتوبر 1905، طار ويلبر لمسافة  في 39 دقيقة و 23 ثانية".Dayton Metro Library  Aero Club of America press release

في نهاية المطاف، تخلى الأخوان رايت عن الجناح الأمامي تمامًا، حيث احتوت طائرة رايت موديل بي لعام 1910 بدلاً من ذلك على ذيل بالطريقة التي أصبحت تقليدية بحلول ذلك الوقت.

وفقًا لعدد أبريل 1907 من مجلة ساينتفك أمريكان،Reprinted in Scientific American, April 2007, page 8. بدا أن الأخوين رايت يمتلكان المعرفة الأكثر تقدمًا في الملاحة الأثقل من الهواء في ذلك الوقت. ومع ذلك، ادعى نفس العدد من المجلة أيضًا أنه لم يتم إجراء أي رحلة عامة في الولايات المتحدة قبل عدد أبريل 1907. ومن ثم، ابتكروا جائزة ساينتفك أمريكان للطيران من أجل تشجيع تطوير آلة طيران أثقل من الهواء.

 الطائرة العملية الأولى 
بمجرد تحقيق الطيران المدعوم بالطاقة والمُتحكم فيه، ظل التقدم ضروريًا لإنشاء آلة طيران عملية للاستخدام العام. تُسمى هذه الفترة التي سبقت الحرب العالمية الأولى أحيانًا بـالطيران في العصر الرائد.

 القوة الموثوقة 
يرتبط تاريخ الطيران المبكر المدعوم بالطاقة ارتباطًا وثيقًا بتاريخ بناء المحركات المبكرة. صمم الأخوان رايت محركاتهم الخاصة. استخدموا محرك طيران واحدًا، من النوع المضمن رباعي الأسطوانات مبرد بالماء بقوة  مع خمسة محامل رئيسية وحقن للوقود. أما مركبة وايتهيد فكانت مدعومة بمحركين من تصميمه: محرك أرضي بقوة  يقود العجلات الأمامية في محاولة للوصول إلى سرعة الإقلاع ومحرك أسيتيلين بقوة  يشغل المراوح. كان وايتهيد ميكانيكيًا ذا خبرة، ويُقال إنه جمع الأموال لطائرته عن طريق صنع وبيع المحركات لطيارين آخرين.Weissenborn, G.k.; "Did Whitehead Fly?", Air Enthusiast 35, Pilot Press, 1988. لم تكن معظم المحركات المبكرة قوية أو موثوقة بما يكفي للاستخدام العملي، وكان تطوير المحركات المحسنة يسير جنبًا إلى جنب مع التحسينات في هياكل الطائرات نفسها.

في أوروبا، هيمن محرك  الرائد لـليون لافافاسور، وهو مثال على تنسيق محرك V8، والذي حصل على براءة اختراع لأول مرة في عام 1902، على الطيران لعدة سنوات بعد تقديمه في عام 1906، حيث شغل العديد من المركبات الجوية البارزة في تلك الحقبة. بدمجه لحقن الوقود المباشر، والتبريد بالماء التبخيري وميزات متقدمة أخرى، كان يولد حوالي .

اتبع محرك Green C.4 البريطاني لعام 1908 نمط تصميم رايت لمحرك مضمن رباعي الأسطوانات مبرد بالماء ولكنه أنتج . شغل العديد من الطائرات الرائدة الناجحة بما في ذلك طائرات أليوت فيردون رو.

كما تم إنتاج تصاميم مسطحة متقابلة. حقق محرك دي هافيلاند آيريس رباعي الأسطوانات المبرد بالماء  ولكنه لم يستخدم كثيرًا، بينما حقق تصميم نيوبورت الناجح ثنائي الأسطوانات  في عام 1910.

شهد عام 1909 صعود أهمية أشكال المحركات الشعاعية. محرك أنزاني 3 أسطوانات شبه الشعاعي أو المروحي لعام 1909 (تم بناؤه أيضًا في شكل شعاعي حقيقي بزاوية أسطوانة 120 درجة) لم يولد سوى  ولكنه كان أخف بكثير من أنتوانيت، واختاره لويس بليريو لرحلته عبر القناة الإنجليزية. الأكثر جذرية كانت سلسلة محركات غنوم الدوارة الشعاعية للأخوين سيغان، بدءًا من محرك غنوم أوميغا الدوار ذي سبع أسطوانات مبرد بالهواء بقوة  في عام 1906. في المحرك الدوار، يكون العمود المرفقي مثبتًا على هيكل الطائرة ويدور غلاف المحرك والأسطوانات بالكامل مع المروحة. على الرغم من أن هذا النوع قد تم تقديمه في وقت مبكر يعود إلى عام 1887 على يد لورانس هارغريف، إلا أن التحسينات التي أُدخلت على غنوم أدت إلى تصميم قوي وموثوق نسبيًا وخفيف الوزن أحدث ثورة في الطيران وشهد تطورًا مستمرًا على مدى السنوات العشر التالية. تم إدخال الوقود إلى كل أسطوانة مباشرة من علبة المرافق مما يعني أن صمام العادم فقط كان مطلوبًا. تم تقديم محرك لو رون 9 سي الدوار ذي التسع أسطوانات الأكبر والأكثر قوة بقوة 80 حصانًا في عام 1913 وتم اعتماده على نطاق واسع للاستخدام العسكري.

ظلت الأنواع المضمنة والمحركات على شكل V شائعة، حيث أنتجت شركة مرسيدس الألمانية سلسلة من النماذج سداسية الأسطوانات المبردة بالماء. في عام 1913، قدموا سلسلة مرسيدس دي.1 الناجحة للغاية بقوة .

 الرفع والكفاءة 
تقابل خفة وقوة الطائرة ثنائية السطح عدم الكفاءة المتأصلة في وضع جناحين قريبين جدًا من بعضهما البعض. تنافست تصاميم الطائرات ثنائية السطح وأحادية السطح مع بعضها البعض، مع استمرار إنتاج كلاهما حتى اندلاع الحرب عام 1914.

كان التطور الملحوظ، على الرغم من فشله، هو أول طائرة أحادية السطح ذات جناح كابولي تم بناؤها على الإطلاق. طائرة Antoinette Monobloc لعام 1911 كانت تحتوي على قمرة قيادة مغلقة بالكامل وجهاز هبوط انسيابي ولكن قوة محركها V-8 البالغة  لم تكن كافية لجعلها تطير لأكثر من بضعة أقدام على الأكثر. كانت طائرة ديبردوسين أحادية السطح المدعومة أكثر نجاحًا، حيث فازت بالسباق الافتتاحي لـكأس شنايدر عام 1913 بقيادة موريس بريفوست، مكملة 28 دورة للمسار البالغ طوله  بمتوسط سرعة .

تمت تجربة الطائرات ثلاثية السطوح أيضًا، لا سيما سلسلة بنيت بين عامي 1909 و 1910 على يد الرائد البريطاني أليوت فيردون رو. وبتفوقها بجناح إضافي، ظهرت طائرة رباعية السطوح أيضًا بشكل نادر. كما تم تجربة طائرة متعددة السطوح، التي تحتوي على عدد كبير من الأجنحة الرقيقة جدًا. أكد نموذجه الأولي الأخير عدم كفاءة وسوء أداء الفكرة.

كما تم تجربة مناهج جذرية أخرى لتصميم الجناح. ابتكر المخترع المولود في اسكتلندا ألكسندر غراهام بيل شكل جناح ثماني الأوجه خلوي، والذي، مثل الطائرة متعددة السطوح، أثبت عدم كفاءته بشكل مخيب للآمال. وشملت التصاميم الأخرى ذات الأداء الضعيف طائرة إدواردز المعينية، والجناح الحلقي للي-ريتشاردز وأعداد متفاوتة من الأجنحة الواحد تلو الآخر في تكوين جناح ترادفي.

كانت العديد من هذه الأشكال التجريبية المبكرة عملية تمامًا من حيث المبدأ وظهرت مرة أخرى منذ ذلك الحين.

 الاستقرار والتحكم 
ركزت الأعمال المبكرة في المقام الأول على جعل المركبة مستقرة بما يكفي للطيران ولكنها فشلت في توفير قابلية التحكم الكاملة، بينما ضحى الأخوان رايت بالاستقرار لجعل طائرتهما فلاير قابلة للتحكم بالكامل. تتطلب الطائرة العملية كلاً من الاستقرار والتحكم. على الرغم من تحقيق الاستقرار من خلال عدة تصاميم، لم تكن المبادئ مفهومة تمامًا وكان التقدم متقطعًا. حل الجنيح ببطء محل ليّ الجناح للتحكم الجانبي على الرغم من أن المصممين كانوا يعودون أحيانًا، كما هو الحال مع بليريو 11، لفترة وجيزة إلى ليّ الجناح. وبالمثل، أفسحت أسطح الذيل المتحركة بالكامل المجال للمثبتات الثابتة مع أسطح تحكم مفصلية متصلة بها. تم استبدال تكوين الكانارد الدافع لطائرات رايت فلاير المبكرة بتصاميم طائرات ذات مروحة جرارة.

في فرنسا، كان التقدم سريعًا نسبيًا.

يسار|تصغير|طائرة ألبرتو سانتوس دومون 14 مكرر في تكوينها النهائي (بعد إضافة الجنيحات).
في 23 أكتوبر و 12 نوفمبر 1906، قام البرازيلي ألبرتو سانتوس دومون برحلات عامة في فرنسا بطائرته 14 مكرر.Hoffman, Paul (2010). Asas da Loucura: A extraordinária vida de Santos-Dumont (in Brazilian Portuguese). Translated by Marisa Motta. Rio de Janeiro: Ponto de Leitura. ISBN 9788539000098. Hoffman, Paul (2003). Wings of Madness: Alberto Santos-Dumont and the Invention of Flight. Hyperion Books. ISBN 0-7868-8571-8. كانت طائرة ثنائية السطح ذات تكوين كانارد دافع مع زاوية مزدوجة واضحة للجناح، وكان لديها جناح على طراز هارغريف يشبه الخلية الصندوقية مع مجموعة أمامية تشبه "طائرة ورقية صندوقية" قابلة للحركة لتعمل كـرافعة ودفة. كانت رحلته هي الأولى التي تقوم بها آلة تعمل بالطاقة وأثقل من الهواء يتم التحقق منها من قبل نادي الطيران الفرنسي، وفازت بجائزة Deutsch-Archdeacon لأول رحلة مرصودة رسميًا لأكثر من . لاحقًا، سجلت أول رقم قياسي عالمي معترف به من قبل الاتحاد الدولي للرياضات الهوائية عن طريق الطيران لمسافة  في 21.5 ثانية.Jines. Ernest. "Santos Dumont in France 1906–1916: The Very Earliest Early Birds." earlyaviators.com, 25 December 2006. Retrieved: 17 August 2009. "Cronologia de Santos Dumont" (in Portuguese). santos-dumont.net.Retrieved: 12 October 2010.  لم يكن لديها تحكم جانبي، لذا بعد هذه الرحلات، في أواخر نوفمبر، أضاف أسطحًا مساعدة بين الأجنحة كجنيحات بدائية، وقام ببضع رحلات أخرى.

في العام التالي، حلق لويس بليريو بطائرة بليريو 7، وهي طائرة أحادية السطح جرارة ذات تحكم كامل ثلاثي المحاور باستخدام أسطح الذيل الأفقية كرافعات وجنيحات مدمجة. سليلها المباشر، بليريو 8، كان أول هيكل طائرة يجمع بين العناصر المعروفة لنظام التحكم في الطيران الحديث في أبريل 1908. حيث فشل هوراشيو فيليبس وترايان فويا، كانت طائرة بليريو أول طائرة أحادية السطح جرارة عملية وشكلت بداية اتجاه في الطيران الفرنسي. بحلول عام 1909، كان قد طور هذا التكوين لدرجة أن طائرة بليريو 11 تمكنت من عبور القناة الإنجليزية، ومن بين التحسينات الأخرى استخدام أسطح الذيل فقط كرافعات واستخدام ليّ الجناح للتحكم الجانبي. تصميم آخر ظهر في عام 1907 كان طائرة فوازار ثنائية السطح. كانت هذه تفتقر إلى أي وسيلة للتحكم الجانبي، ولم تتمكن إلا من القيام بمنعطفات ضحلة باستخدام التحكم في الدفة فقط، ولكن تم تحليقها بنجاح متزايد خلال العام بواسطة هنري فارمان، وفي 13 يناير 1908 فاز بجائزة Deutsch de la Meurthe-Archdeacon Grand Prix de l'Aviation البالغة 50,000 فرنك لكونه أول طيار يكمل رحلة رسمية مرصودة بطول كيلومتر واحد في دائرة مغلقة، بما في ذلك الإقلاع والهبوط بقوة الطائرة الخاصة.

تميزت تصاميم الرائد الفرنسي ليون لافافاسور بشكل أفضل باسم شركة أنتوانيت التي أسسها. كانت طائرته أنتوانيت 4 لعام 1908 طائرة أحادية السطح بالتكوين التقليدي المعروف الآن، مع ذيل أفقي وزعنفة يحمل كل منهما أسطح تحكم متحركة، وجنيحات على الأجنحة. لم تكن الجنيحات فعالة بما فيه الكفاية وفي النماذج اللاحقة تم استبدالها بليّ الجناح.

في نهاية عام 1908، باع الأخوان فوازار طائرة طلبها هنري فارمان إلى جون مور-برابازون. غاضبًا، بنى فارمان طائرته الخاصة، معدلاً تصميم فوازار بإضافة الجنيحات. بعد تعديلات إضافية على أسطح الذيل والجنيحات، أصبحت طائرة فارمان 3 الطائرة الأكثر شعبية التي بيعت بين عامي 1909 و 1911، وتم تقليدها على نطاق واسع. في بريطانيا، قام المغترب الأمريكي صمويل كودي بتحليق طائرة مشابهة في التصميم لطائرة رايت فلاير في عام 1908، مدمجًا ذيلًا أفقيًا بالإضافة إلى رافعة أمامية كبيرة. في عام 1910، فاز نموذج محسن مزود بجنيحات بين الأجنحة بمسابقة كأس ميشلان، بينما كانت طائرة جيفري دي هافيلاند الثانية على طراز فارمان تحتوي على جنيحات في الجناح العلوي وأصبحت Royal Aircraft Factory F.E.1. تم تصنيع بريستول بوكسكايت، وهي نسخة من فارمان 3، بكميات كبيرة. في الولايات المتحدة، حلق غلين كيرتس أولاً بطائرة AEA June Bug ثم بطائرته Golden Flyer، التي حققت في عام 1910 أول هبوط وإقلاع من على سطح سفينة بحرية. في هذه الأثناء، كان الأخوان رايت أنفسهم يكافحون أيضًا مشكلة تحقيق كل من الاستقرار والتحكم، مجربين المزيد مع الجناح الأمامي قبل إضافة سطح صغير ثانٍ في الذيل أولاً ثم إزالة الجناح الأمامي تمامًا في النهاية. أعلنوا عن طائرتهم ذات المقعدين رايت موديل بي في عام 1910 ورخصوا إنتاجها في عام 1911 باسم Burgess Model F.

تمت تجربة العديد من التصاميم الأكثر جذرية، مع إظهار القليل منها فقط لأي وعد. في المملكة المتحدة، طور جون ويليام دون سلسلة من التصاميم عديمة الذيل ذات الدفع الخلفي بأجنحة منكسرة للخلف بسطح علوي مخروطي. طارت طائرته D.5 ثنائية السطح في عام 1910 وأثبتت استقرارها التام. تجنب دون عمدًا التحكم الكامل ثلاثي المحاور، وابتكر بدلاً من ذلك نظامًا أسهل في التشغيل واعتبره أكثر أمانًا بكثير في الممارسة العملية. لم يتم تبني نظام دون على نطاق واسع. وصل تصميمه عديم الذيل إلى ذروته مع طائرة D.8 التي تم تصنيعها بموجب ترخيص في فرنسا بواسطة نيوبورت وفي الولايات المتحدة باسم Burgess-Dunne، ومع ذلك، تم رفضها كطائرة حربية عملية من قبل الجيش البريطاني، الذي كان دون ضابطًا فيه، لأنها كانت مستقرة جدًا وبالتالي ليست قابلة للمناورة بما يكفي في المعركة.

 الطائرات المائية 
يسار|تصغير|200px|هنري فابر على طائرته المائية هيدرافيون.
 1901 في النمسا، فشل فيلهلم كريس في الإقلاع بطائرته غير المزودة بالطاقة الكافية Drachenflieger، وهي طائرة عائمة تتميز بعوامتين مزدوجتين مصنوعتين من الألومنيوم وثلاثة أجنحة في تكوين ترادفي.
 1910 في فرنسا، قام هنري فابر بأول رحلة بطائرة مائية في طائرته Hydravion.Daniel, Clifton, ed., Chronicle of the 20th Century, Mount Kisco, New York: Chronicle Publications, 1987, , p. 136. كانت طائرة أحادية السطح بجناح أمامي ثنائي السطح وثلاث عوامات قصيرة في تكوين ثلاثي العجلات.
 1912 أول حاملة طائرات مائية في العالم، فودر التابعة للبحرية الفرنسية، تستقبل أول طائرة عائمة لها،Layman 1989, p. 17. وهي طائرة فوازار كانارد.

كانت إحدى مشاكل الطائرات المائية المبكرة هي ميل الشفط بين الماء والطائرة مع زيادة السرعة، مما يبقي الطائرة منخفضة ويعيق الإقلاع. اخترع المصمم البريطاني جون سيريل بورت تقنية وضع درجة (step) في قاع الطائرة لكسر الشفط، وتم دمج ذلك في طائرة Curtiss Model H لعام 1914.

 الاستخدام العسكري 

في عام 1909، ظلت الطائرات هشة وقليلة الفائدة العملية. كانت قوة المحرك المحدودة المتاحة تعني أن الحمولة الفعالة محدودة للغاية. كانت التكنولوجيا الأساسية لهياكل الطائرات وموادها تتكون في الغالب من مواد خشبية صلبة أو أنابيب فولاذية، مدعومة بأسلاك فولاذية ومغطاة بنسيج من الكتان المطلي بمادة تقوية ومانعة للتسرب قابلة للاشتعال.Knights of the Air (1980) by Ezra Bowen, part of Time-Life's The Epic of Flight series. Pg. 24, 26 أدت الحاجة إلى توفير الوزن إلى جعل معظم الطائرات هشة هيكليًا، وكثيرًا ما كانت تتفكك أثناء الطيران، خاصة عند أداء مناورات عنيفة، مثل الخروج من انقضاض حاد، وهو ما سيكون مطلوبًا في القتال.

مع ذلك، أُدرِكَ أن آلات الطيران المتطورة هذه لم تكن مجرد ألعاب، بل أسلحة قيد التطور. في عام 1909، علق ضابط الأركان الإيطالي جوليو دوهيه:

في عام 1911، تنبأ الكابتن بيرترام ديكسون، وهو أول ضابط عسكري بريطاني يطير وأول ضابط عسكري بريطاني يقوم بمهمة استطلاع جوي بطائرة ثابتة الجناحين خلال مناورات الجيش عام 1910، بالاستخدام العسكري للطائرات والتطور والتصعيد اللاحقين للقتال الجوي، وذلك في تقرير قدمه إلى اللجنة الفرعية الفنية للدفاع الإمبراطوري في المملكة المتحدة.

أُلقيت القذائف من طائرة لأول مرة عندما قام الملازم بول دبليو بيك من جيش الولايات المتحدة بإلقاء أكياس رملية تحاكي القنابل فوق لوس أنجلوس، كاليفورنيا.Crosby, Francis, The Complete Guide to Fighters & Bombers of the World: An Illustrated History of the Worlds Greatest Military Aircraft, From the Pioneering Days of Air Fighting in World War I Through the Jet Fighters and Stealth Bombers of the Present Day, London: Anness Publishing Ltd., 2006, , p. 16.

استُخدِمت الطائرات لأول مرة في الحرب خلال الحرب الإيطالية التركية بين عامي 1911 و 1912. حدث أول استخدام عملياتي في 23 أكتوبر 1911، عندما قام الكابتن كارلو ماريا بيازا برحلة بالقرب من بنغازي بطائرة بليريو 11. تبع ذلك أول قصف جوي بعد فترة وجيزة في 1 نوفمبر، عندما ألقى الملازم الثاني جوليو جافوتي أربع قنابل على قاعدتين تحت سيطرة الأتراك. جرت أول رحلة استطلاع تصويري في مارس 1912، وقام بها أيضًا الكابتن بيازا.

بعض الأنواع التي طُوِّرت خلال هذه الفترة ستشهد خدمة عسكرية في الحرب العالمية الأولى أو حتى طوالها. وتشمل هذه إتريش تاوب لعام 1910، وفوكر سبين لعام 1911، وشركة الطائرات الملكية, سوبويث تابلويد، ومجموعة متنوعة من الأنواع التي عفا عليها الزمن والتي ستُستخدم لتدريب الطيارين. كانت طائرة سيكورسكي إيليا موروميتس (المعروفة أيضًا باسم سيكورسكي إس-22) أول طائرة رباعية المحركات تدخل الإنتاج على الإطلاق وأكبرها في عصرها، حيث حلّق النموذج الأولي لأول مرة في عام 1913 قبل اندلاع الحرب مباشرة. ستستمر هذه الطائرة في الخدمة في أدوار القصف والنقل على حد سواء.

 انظر أيضًا 
 تاريخ الطيران
 أسبقية الطيران
 جورج كايلي
 أوتو ليلينتال
 عباس بن فرناس
 المراجع 

 وصلات خارجية 
 Aerospaceweb – من كان أول من طار؟
 Aerospaceweb – لماذا يعتبر البرازيليون ألبرتو سانتوس دومون أول من طار إذا لم يطر حتى عام 1906 بينما فعل الأخوان رايت ذلك عام 1903؟
 آلات الطيران التي سبقت الأخوين رايت
 حقيقة الطائرة: قائمة بأعظم الإنجازات التقنية في الطيران المأهول بقلم يورغن شميدهوبر، نيتشر 421، 689، 2003

*
تصنيف:تاريخ التقانة
تصنيف:تاريخ الصناعة
تصنيف:صناعة النقل الجوي
تصنيف:فروع تاريخ العلوم
تصنيف:اختراعات صينية
تصنيف:الطيران في القرن 19