Geschichte der Luftfahrt
17. und 18. JahrhundertEdit
Der italienische Erfinder Tito Livio Burattini baute 1647 auf Einladung des polnischen Königs Władysław IV. an dessen Hof in Warschau ein Flugmodell mit vier feststehenden Segelflugzeug-Flügeln. Beschrieben als „vier Flügelpaare, die an einem kunstvollen ‚Drachen‘ befestigt sind“, soll es 1648 erfolgreich eine Katze hochgehoben haben, nicht aber Burattini selbst. Er versprach, dass bei der Landung des Bootes „nur die geringsten Verletzungen“ entstehen würden. Sein „Dragon Volant“ gilt als „das ausgeklügeltste und raffinierteste Flugzeug, das vor dem 19. Jahrhundert gebaut wurde“.
Die erste veröffentlichte Arbeit über die Luftfahrt war „Sketch of a Machine for Flying in the Air“ von Emanuel Swedenborg aus dem Jahr 1716. Diese Flugmaschine bestand aus einem leichten Rahmen, der mit einer starken Leinwand bespannt und mit zwei großen Rudern oder Flügeln versehen war, die sich auf einer horizontalen Achse bewegten und so angeordnet waren, dass der Aufwärtshub auf keinen Widerstand stieß, während der Abwärtshub für Auftrieb sorgte. Swedenborg wusste, dass die Maschine nicht fliegen würde, schlug sie aber als einen Anfang vor und war zuversichtlich, dass das Problem gelöst werden würde. Er schrieb: „Es scheint leichter, von einer solchen Maschine zu reden, als sie in die Tat umzusetzen, denn sie erfordert eine größere Kraft und ein geringeres Gewicht, als in einem menschlichen Körper vorhanden ist. Die Wissenschaft der Mechanik könnte vielleicht ein Mittel vorschlagen, nämlich eine starke Spiralfeder. Wenn diese Vorteile und Erfordernisse beachtet werden, wird vielleicht in der Zukunft jemand wissen, wie man unsere Skizze besser ausnutzen und etwas hinzufügen kann, um das zu erreichen, was wir nur vorschlagen können. Doch gibt es genügend Beweise und Beispiele aus der Natur, dass solche Flüge ohne Gefahr stattfinden können, obwohl man bei den ersten Versuchen vielleicht für die Erfahrung bezahlen muss und sich nicht um einen Arm oder ein Bein schert“. Swedenborg sollte sich als vorausschauend erweisen, als er feststellte, dass die Methode zum Antrieb eines Flugzeugs eines der kritischen Probleme war, die es zu überwinden galt.
Am 16. Mai 1793 gelang es dem spanischen Erfinder Diego Marín Aguilera, mit einer Flugmaschine den Fluss Arandilla in Coruña del Conde, Kastilien, in einer Höhe von 300 – 400 m zu überqueren.
19. Jahrhundert
Das Ballonspringen löste das Turmspringen ab und demonstrierte ebenfalls mit typisch fatalen Ergebnissen, dass Menschenkraft und Flügelschlag zum Erreichen des Fluges nutzlos waren. Zur gleichen Zeit begann die wissenschaftliche Erforschung des Fluges schwerer als Luft. 1801 gelang dem französischen Offizier André Guillaume Resnier de Goué ein 300 Meter langer Gleitflug, indem er von der Spitze der Stadtmauer von Angoulême startete und sich bei der Ankunft nur ein Bein brach. 1837 stellte der französische Mathematiker und Brigadegeneral Isidore Didion fest: „Die Luftfahrt wird nur dann erfolgreich sein, wenn man einen Motor findet, dessen Verhältnis zum Gewicht des zu tragenden Geräts größer ist als das der gegenwärtigen Dampfmaschinen oder der Kraft, die der Mensch oder die meisten Tiere entwickeln“.
Sir George Cayley und das erste moderne FlugzeugEdit
Sir George Cayley wurde 1846 erstmals als „Vater des Flugzeugs“ bezeichnet. In den letzten Jahren des vorigen Jahrhunderts hatte er mit der ersten rigorosen Studie der Physik des Fliegens begonnen und würde später das erste moderne Flugzeug, das schwerer als Luft ist, entwerfen. Unter seinen vielen Errungenschaften zählen zu seinen wichtigsten Beiträgen zur Luftfahrt:
- Die Klärung unserer Ideen und die Festlegung der Prinzipien des Fluges schwerer als Luft.
- Das wissenschaftliche Verständnis der Prinzipien des Vogelfluges.
- Durchführen wissenschaftlicher aerodynamischer Experimente zur Demonstration von Luftwiderstand und Stromlinienform, der Bewegung des Druckzentrums und der Erhöhung des Auftriebs durch die Krümmung der Flügeloberfläche.
- Definieren der modernen Flugzeugkonfiguration, bestehend aus einer festen Flügel-, Rumpf- und Leitwerksbaugruppe.
- Demonstrationen des bemannten Gleitflugs.
- Darstellen der Prinzipien des Leistungs-Gewichts-Verhältnisses beim Aufrechterhalten des Flugs.
Cayleys erste Innovation war die Erforschung der Grundlagen des Auftriebs, indem er den Wirbelarm-Versuchsstand für die Flugzeugforschung übernahm und einfache aerodynamische Modelle auf dem Arm verwendete, anstatt zu versuchen, ein Modell einer kompletten Konstruktion zu fliegen.
Im Jahr 1799 legte er das Konzept des modernen Flugzeugs als Starrflügler mit getrennten Systemen für Auftrieb, Antrieb und Steuerung fest.
Im Jahr 1804 konstruierte Cayley einen Modellgleiter, der die erste moderne Flugmaschine schwerer als Luft war und den Grundriss eines konventionellen modernen Flugzeugs mit einem nach vorne geneigten Flügel und einem verstellbaren Heck mit Leitwerk und Flosse hatte. Ein bewegliches Gewicht erlaubte die Einstellung des Schwerpunkts des Modells.
„Regulierbarer Fallschirm“ Entwurf von 1852
Im Jahr 1809, angestachelt durch die Possenspiele seiner Zeitgenossen (siehe oben), begann er mit der Veröffentlichung einer bahnbrechenden dreiteiligen Abhandlung mit dem Titel „On Aerial Navigation“ (1809-1810). Darin schrieb er die erste wissenschaftliche Erklärung des Problems: „Das ganze Problem ist auf diese Grenzen beschränkt, nämlich eine Fläche dazu zu bringen, ein bestimmtes Gewicht durch die Anwendung von Kraft auf den Widerstand der Luft zu tragen“. Er identifizierte die vier Vektorkräfte, die ein Flugzeug beeinflussen: Schub, Auftrieb, Luftwiderstand und Gewicht und unterschied in seinen Entwürfen Stabilität und Kontrolle. Er identifizierte und beschrieb auch die Bedeutung des gewölbten Flügels, der Diagonale, der diagonalen Verstrebung und der Widerstandsreduzierung und trug zum Verständnis und zur Konstruktion von Ornithoptern und Fallschirmen bei.
Im Jahr 1848 war er weit genug fortgeschritten, um ein Segelflugzeug in Form eines Dreideckers zu konstruieren, das groß und sicher genug war, um ein Kind zu tragen. Ein Junge aus der Gegend wurde ausgewählt, aber sein Name ist nicht bekannt.
Er veröffentlichte 1852 den Entwurf eines bemannten Gleiters oder „regierbaren Fallschirms“ in voller Größe, der von einem Ballon aus gestartet werden sollte, und konstruierte dann eine Version, die von der Spitze eines Hügels aus starten konnte und 1853 den ersten erwachsenen Flieger über Brompton Dale beförderte.
Zu seinen kleineren Erfindungen gehörte der gummibetriebene Motor, der eine zuverlässige Energiequelle für Forschungsmodelle bot. Bis 1808 hatte er sogar das Rad neu erfunden, indem er das Zugspeichenrad entwickelte, bei dem alle Drucklasten von der Felge getragen werden, was ein leichtes Fahrwerk ermöglichte.
Zeitalter des Dampfes
Direkt auf Cayleys Arbeit aufbauend, betrat Henson mit seinem Entwurf für einen Luftdampfwagen aus dem Jahr 1842 Neuland. Obwohl nur ein Entwurf, war es der erste in der Geschichte für ein propellergetriebenes Starrflügelflugzeug.
1866 wurde die Aeronautical Society of Great Britain gegründet und zwei Jahre später fand im Crystal Palace die erste Luftfahrtausstellung der Welt statt, London, wo John Stringfellow einen Preis von 100 Pfund für die Dampfmaschine mit dem besten Leistungsgewicht erhielt. 1848 gelang Stringfellow der erste Motorflug mit einem unbemannten dampfgetriebenen Eindecker mit einer Spannweite von 3,0 m (10 Fuß), der in einer stillgelegten Spitzenfabrik in Chard, Somerset, gebaut wurde. Mit zwei gegenläufigen Propellern flog die Maschine beim ersten Versuch, der in einem Innenraum stattfand, zehn Fuß weit, bevor sie destabilisiert wurde und das Flugzeug beschädigte. Der zweite Versuch war erfolgreicher, die Maschine verließ einen Führungsdraht, um frei zu fliegen und erreichte dreißig Meter geraden und ebenen Motorflug. Francis Herbert Wenham präsentierte der neu gegründeten Aeronautical Society (später Royal Aeronautical Society) das erste Papier „On Aerial Locomotion“. Er entwickelte Cayleys Arbeit über gewölbte Tragflächen weiter und machte dabei wichtige Erkenntnisse. Um seine Ideen zu testen, konstruierte er ab 1858 mehrere Segelflugzeuge, sowohl bemannt als auch unbemannt und mit bis zu fünf gestapelten Flügeln. Er erkannte, dass lange, dünne Flügel besser sind als fledermausartige, weil sie mehr Vorderkante für ihre Fläche haben. Heute ist dieses Verhältnis als die Streckung eines Flügels bekannt.
Die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde zu einer Zeit intensiver Studien, geprägt von den „Gentleman Scientists“, die bis ins 20. Zu ihnen gehörte der britische Wissenschaftler-Philosoph und Erfinder Matthew Piers Watt Boulton, der die seitliche Flugsteuerung untersuchte und 1868 als erster eine Querrudersteuerung patentierte.
Im Jahr 1871 bauten Wenham und Browning den ersten Windkanal.{{refn|Frank H. Wenham, Erfinder des Windkanals, 1871, war ein Ventilator, der von einer Dampfmaschine angetrieben wurde und Luft durch eine 3,7 m (12 ft) lange Röhre zum Modell trieb.
Félix du Temple’s 1874 Monoplane.
In der Zwischenzeit hatten die britischen Fortschritte die französischen Forscher beflügelt. 1857 schlug Félix du Temple einen Eindecker mit Höhenleitwerk und einziehbarem Fahrwerk vor. Er entwickelte seine Ideen mit einem Modell weiter, das zunächst von einem Uhrwerk und später von Dampf angetrieben wurde. 1874 gelang ihm schließlich ein kurzer Sprung mit einem bemannten Flugzeug in voller Größe. Es hob nach dem Start von einer Rampe aus eigener Kraft ab, schwebte kurz und kehrte sicher zum Boden zurück. Damit war es der erste erfolgreiche Motorsegler der Geschichte.
Im Jahr 1865 veröffentlichte Louis Pierre Mouillard das einflussreiche Buch The Empire of the Air (l’Empire de l’Air).
Im Jahr 1856 gelang dem Franzosen Jean-Marie Le Bris der erste Flug höher als sein Ausgangspunkt, indem er seinen Gleiter „L’Albatros artificiel“ an einem Strand von einem Pferd ziehen ließ. Er soll eine Höhe von 100 Metern erreicht haben, über eine Strecke von 200 Metern.
Alphonse Pénaud, ein Franzose, entwickelte die Theorie der Flügelkonturen und der Aerodynamik weiter und konstruierte erfolgreiche Modelle von Flugzeugen, Hubschraubern und Ornithoptern. 1871 flog er das erste aerodynamisch stabile Starrflügelflugzeug, einen Modelleindecker, den er „Planophore“ nannte, eine Strecke von 40 m. Pénauds Modell enthielt mehrere von Cayleys Entdeckungen, darunter die Verwendung eines Leitwerks, einer Flügeldiagonale für Eigenstabilität und eines Gummiantriebs. Das Flugzeug war auch längsstabil, da es so getrimmt war, dass das Höhenleitwerk einen kleineren Anstellwinkel als die Tragflächen hatte – ein origineller und wichtiger Beitrag zur Theorie der Luftfahrt. Pénauds späteres Projekt eines Amphibienflugzeugs, das allerdings nie gebaut wurde, enthielt weitere moderne Merkmale. Es war ein schwanzloser Eindecker mit einem einzigen Seitenleitwerk und zwei Traktorpropellern und verfügte außerdem über klappbare hintere Höhen- und Seitenruderflächen, ein einziehbares Fahrwerk und ein vollständig geschlossenes, instrumentiertes Cockpit.
Ebenso maßgebend als Theoretiker war Pénauds Landsmann Victor Tatin. Er flog 1879 ein Modell, das wie Pénauds Projekt ein Eindecker mit zwei Traktorpropellern war, aber zusätzlich ein separates Höhenleitwerk hatte. Angetrieben wurde es mit Pressluft. An einer Stange angebunden, war dies das erste Modell, das aus eigener Kraft abhob.
Alexandre Goupil veröffentlichte 1884 sein Werk La Locomotion Aérienne (Aerial Locomotion), obwohl die von ihm später konstruierte Flugmaschine nicht fliegen konnte.
Im Jahr 1890 stellte der französische Ingenieur Clément Ader die erste von drei dampfgetriebenen Flugmaschinen fertig, die Éole. Am 9. Oktober 1890 gelang Ader ein unkontrollierter Sprung aus rund 50 Metern Höhe; dies war das erste bemannte Flugzeug, das aus eigener Kraft abhob. Seine Avion III von 1897, die nur deshalb bemerkenswert war, weil sie zwei Dampfmaschinen hatte, flog nicht: Ader behauptete später den Erfolg und wurde erst 1910 entlarvt, als die französische Armee ihren Bericht über seinen Versuch veröffentlichte.
Sir Hiram Maxim war ein amerikanischer Ingenieur, der nach England gezogen war. Er baute eine eigene Wirbelarmanlage und einen Windkanal und konstruierte eine große Maschine mit einer Spannweite von 105 Fuß (32 m), einer Länge von 145 Fuß (44 m), horizontalen Flächen vorne und hinten und einer dreiköpfigen Besatzung. Die Doppelpropeller wurden von zwei leichten Verbunddampfmaschinen mit je 180 PS (130 kW) angetrieben. Das Gesamtgewicht betrug 8.000 Pfund (3.600 kg). Er war als Versuchsstand zur Erforschung des aerodynamischen Auftriebs gedacht: Ohne Flugsteuerung lief er auf Schienen, ein zweiter Satz Schienen über den Rädern diente zur Abstützung. Nach der Fertigstellung im Jahr 1894 brach er bei seiner dritten Fahrt von der Schiene ab, flog etwa 200 Meter in einer Höhe von zwei bis drei Fuß und wurde beim Zurückfallen auf den Boden schwer beschädigt. Er wurde anschließend repariert, aber Maxim gab seine Experimente kurz darauf auf.
Gleiten lernen
Im letzten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts waren eine Reihe von Schlüsselfiguren dabei, das moderne Flugzeug zu verfeinern und zu definieren. In Ermangelung eines geeigneten Motors konzentrierte sich die Arbeit am Flugzeug auf die Stabilität und Kontrolle im Gleitflug. Im Jahr 1879 konstruierte Biot mit Hilfe von Massia einen vogelähnlichen Gleiter und flog kurz darin. Es wird im Musee de l’Air, Frankreich, aufbewahrt und gilt als die früheste noch existierende, von Menschen getragene Flugmaschine.
Schlüsselbeiträge zur Aerodynamik leistete der Engländer Horatio Phillips. Er führte umfangreiche Windkanaluntersuchungen an Tragflächenprofilen durch und bewies die von Cayley und Wenham vorausgesagten Prinzipien des aerodynamischen Auftriebs. Seine Erkenntnisse bilden die Grundlage für alle modernen Tragflächendesigns. Zwischen 1883 und 1886 entwickelte der Amerikaner John Joseph Montgomery eine Serie von drei bemannten Segelflugzeugen, bevor er seine eigenen, unabhängigen Untersuchungen zur Aerodynamik und zur Zirkulation des Auftriebs durchführte.
Otto Lilienthal wurde als „Segelflugzeugkönig“ oder „Fliegender Mann“ von Deutschland bekannt. Er kopierte Wenhams Arbeit und erweiterte sie 1884 stark und veröffentlichte seine Forschungen 1889 als „Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst“. Er produzierte auch eine Reihe von Hängegleitern, darunter Fledermausflügel, Eindecker und Doppeldecker, wie den Derwitzer Gleiter und den Normal-Segelflugapparat. Ab 1891 war er der erste Mensch, der routinemäßig kontrollierte Gleitflüge ohne Fesseln durchführte, und der erste, der beim Fliegen einer Maschine, die schwerer als Luft war, fotografiert wurde, was weltweites Interesse erregte. Er dokumentierte seine Arbeit rigoros, auch fotografisch, und ist deshalb einer der bekanntesten der frühen Pioniere. Lilienthal absolvierte über 2.000 Gleitflüge, bis er 1896 an den Folgen eines Absturzes starb.
Anknüpfend an Lilienthal nahm Octave Chanute nach seiner Frühpensionierung den Flugzeugbau auf und finanzierte die Entwicklung mehrerer Segelflugzeuge. Im Sommer 1896 flog sein Team mehrere ihrer Entwürfe und entschied schließlich, dass ein Doppeldecker das beste Design war. Wie Lilienthal dokumentierte und fotografierte er seine Arbeit.
In Großbritannien baute und flog Percy Pilcher, der für Maxim gearbeitet hatte, Mitte bis Ende der 1890er Jahre erfolgreich mehrere Segelflugzeuge.
Die Erfindung des Kastendrachens durch den Australier Lawrence Hargrave in dieser Zeit sollte zur Entwicklung des praktischen Doppeldeckers führen. 1894 koppelte Hargrave vier seiner Drachen aneinander, fügte einen Drachensitz hinzu und erreichte mit einem 4,9 m hohen Flug als erster einen Auftrieb mit einem Fluggerät, das schwerer als Luft war. Spätere Pioniere des bemannten Drachenflugs waren Samuel Franklin Cody in England und Captain Génie Saconney in Frankreich.
LangleyEdit
Nach einer herausragenden Karriere in der Astronomie und kurz bevor er Sekretär der Smithsonian Institution wurde, begann Samuel Pierpont Langley mit ernsthaften Untersuchungen zur Aerodynamik an der heutigen Universität von Pittsburgh. Im Jahr 1891 veröffentlichte er Experiments in Aerodynamics, in denen er seine Forschungen detailliert darlegte, und wandte sich dann dem Bau seiner Konstruktionen zu. Er hoffte, eine automatische aerodynamische Stabilität zu erreichen, weshalb er der Steuerung während des Fluges wenig Beachtung schenkte. Am 6. Mai 1896 gelang Langley’s Aerodrome No. 5 der erste erfolgreiche Dauerflug eines unbemannten, motorgetriebenen Flugzeugs von beträchtlicher Größe, das schwerer als Luft war. Es wurde von einem federbetätigten Katapult gestartet, das auf einem Hausboot auf dem Potomac River in der Nähe von Quantico, Virginia, montiert war. An diesem Nachmittag wurden zwei Flüge durchgeführt, einer mit einer Höhe von 1.005 Metern und ein zweiter mit einer Höhe von 700 Metern und einer Geschwindigkeit von etwa 25 Meilen pro Stunde (40 km/h). Beide Male landete die Aerodrome No. 5 wie geplant im Wasser, da sie aus Gewichtsgründen nicht mit einem Fahrwerk ausgestattet war. Am 28. November 1896 gelang ein weiterer erfolgreicher Flug mit dem Aerodrom Nr. 6. Dieser Flug mit einer Höhe von 1.460 Metern wurde von Alexander Graham Bell beobachtet und fotografiert. Die Aerodrome No. 6 war eigentlich die stark modifizierte Aerodrome No. 4. Vom ursprünglichen Flugzeug blieb so wenig übrig, dass es eine neue Bezeichnung erhielt.
Mit den Erfolgen der Aerodrome No. 5 und No. 6 suchte Langley nach einer Finanzierung für den Bau einer manntragenden Version seiner Entwürfe in Originalgröße. Angespornt durch den Spanisch-Amerikanischen Krieg gewährte ihm die US-Regierung 50.000 Dollar, um eine manntragende Flugmaschine für die Luftaufklärung zu entwickeln. Langley plante, eine vergrößerte Version zu bauen, die als Aerodrome A bekannt wurde, und begann mit dem kleineren Aerodrome im Viertelmaßstab, der am 18. Juni 1901 zweimal flog, und dann noch einmal mit einem neueren und stärkeren Motor im Jahr 1903.
Nachdem die Grundkonstruktion offenbar erfolgreich getestet worden war, wandte er sich dem Problem eines geeigneten Motors zu. Er beauftragte Stephen Balzer mit dem Bau eines solchen, war aber enttäuscht, als dieser nur 8 PS (6,0 kW) statt der erwarteten 12 PS (8,9 kW) lieferte. Langleys Assistent Charles M. Manly überarbeitete daraufhin den Entwurf zu einem wassergekühlten Fünfzylinder-Radialmotor, der 52 PS (39 kW) bei 950 U/min leistete – eine Leistung, die erst nach Jahren erreicht wurde. Nun hatte Langley sowohl die Leistung als auch das Design und setzte beides mit großen Hoffnungen zusammen.
Zu seiner Enttäuschung erwies sich das resultierende Flugzeug als zu zerbrechlich. Die Vergrößerung der ursprünglichen kleinen Modelle führte zu einer Konstruktion, die zu schwach war, um sich selbst zusammenzuhalten. Zwei Starts Ende 1903 endeten beide damit, dass das Aerodrome sofort ins Wasser stürzte. Der Pilot, Manly, konnte jedes Mal gerettet werden. Außerdem war das Steuerungssystem des Flugzeugs unzureichend, um schnelle Reaktionen des Piloten zu ermöglichen, und es hatte keine Methode zur seitlichen Steuerung, und die Flugstabilität des Aerodrome war marginal.
Langleys Versuche, weitere Finanzmittel zu erhalten, scheiterten, und seine Bemühungen wurden eingestellt. Neun Tage nach seinem zweiten Fehlstart, am 8. Dezember, flogen die Gebrüder Wright erfolgreich ihren Flyer. Glenn Curtiss nahm 93 Modifikationen am Aerodrome vor und flog dieses sehr unterschiedliche Flugzeug 1914. Ohne die Modifikationen anzuerkennen, behauptete die Smithsonian Institution, dass Langleys Aerodrome die erste „flugfähige“ Maschine war.
WhiteheadEdit
Gustave Weißkopf war ein Deutscher, der in die USA auswanderte, wo er bald seinen Namen in Whitehead änderte. Von 1897 bis 1915 konstruierte und baute er frühe Flugmaschinen und Motoren. Am 14. August 1901, zweieinhalb Jahre vor dem Flug der Gebrüder Wright, soll er in Fairfield, Connecticut, mit seinem Eindecker Nummer 21 einen kontrollierten Motorflug durchgeführt haben. Über den Flug wurde in der Lokalzeitung Bridgeport Sunday Herald berichtet. Etwa 30 Jahre später behaupteten mehrere von einem Forscher befragte Personen, diesen oder andere Whitehead-Flüge gesehen zu haben.
Im März 2013 veröffentlichte Jane’s All the World’s Aircraft, eine maßgebliche Quelle für die zeitgenössische Luftfahrt, einen Leitartikel, der Whiteheads Flug als den ersten bemannten, angetriebenen, kontrollierten Flug eines Flugzeugs, das schwerer als Luft ist, anerkannte. Die Smithsonian Institution (Hüter des originalen Wright Flyers) und viele Luftfahrthistoriker behaupten weiterhin, dass Whitehead nicht wie behauptet geflogen ist.
Gebrüder WrightBearbeiten
Mit einem methodischen Ansatz, der sich auf die Steuerbarkeit des Flugzeugs konzentrierte, bauten und testeten die Brüder von 1898 bis 1902 eine Reihe von Drachen- und Segelflugzeugkonstruktionen, bevor sie versuchten, eine motorisierte Konstruktion zu bauen. Die Gleiter funktionierten, aber nicht so gut, wie die Wrights aufgrund der Experimente und Schriften ihrer Vorgänger erwartet hatten. Ihr erstes Segelflugzeug in voller Größe, das im Jahr 1900 startete, hatte nur etwa die Hälfte des erwarteten Auftriebs. Ihr zweites Flugzeug, das sie im folgenden Jahr bauten, schnitt sogar noch schlechter ab. Anstatt aufzugeben, konstruierten die Wrights ihren eigenen Windkanal und entwickelten eine Reihe von ausgeklügelten Geräten, um den Auftrieb und den Luftwiderstand an den 200 getesteten Flügeln zu messen. Als Ergebnis korrigierten die Wrights frühere Fehler in den Berechnungen zu Widerstand und Auftrieb. Ihre Tests und Berechnungen führten zu einem dritten Segelflugzeug mit einer höheren Streckung und echter Drei-Achsen-Steuerung. Sie flogen es 1902 hunderte Male erfolgreich, und es zeigte weitaus bessere Leistungen als die vorherigen Modelle. Durch ein rigoroses Experimentiersystem, das Windkanaltests von Tragflächen und Flugtests von Prototypen in Originalgröße umfasste, bauten die Wrights im folgenden Jahr nicht nur ein funktionierendes Flugzeug, den Wright Flyer, sondern trugen auch dazu bei, die Wissenschaft der Luftfahrttechnik voranzutreiben.
Die Wrights scheinen die ersten gewesen zu sein, die ernsthafte Versuche unternahmen, gleichzeitig das Leistungs- und das Steuerungsproblem zu lösen. Beide Probleme erwiesen sich als schwierig, aber sie verloren nie das Interesse. Sie lösten das Steuerungsproblem, indem sie die Flügelverwindung für die Rollsteuerung erfanden, kombiniert mit einer gleichzeitigen Giersteuerung mit einem lenkbaren Heckruder. Fast nebenbei konstruierten und bauten sie einen Verbrennungsmotor mit geringer Leistung. Außerdem entwarfen und schnitzten sie hölzerne Propeller, die effizienter als alle anderen waren und es ihnen ermöglichten, aus der geringen Motorleistung eine angemessene Leistung zu erzielen. Obwohl die Flügelverwindung als Mittel zur Seitensteuerung in der frühen Geschichte der Luftfahrt nur kurz eingesetzt wurde, war das Prinzip der Kombination von Seitensteuerung in Verbindung mit einem Seitenruder ein entscheidender Fortschritt in der Flugzeugsteuerung. Während viele Luftfahrtpioniere die Sicherheit weitgehend dem Zufall zu überlassen schienen, war die Konstruktion der Wrights stark von der Notwendigkeit geprägt, das Fliegen ohne unangemessenes Risiko für Leib und Leben zu erlernen und Abstürze zu überstehen. Diese Betonung, wie auch die geringe Motorleistung, war der Grund für die niedrige Fluggeschwindigkeit und das Starten bei Gegenwind. Leistung, nicht Sicherheit, war der Grund für die hecklastige Bauweise, da die Canard nicht hoch belastet werden konnte; Anhedral-Flügel waren weniger von Seitenwinden betroffen und standen im Einklang mit der geringen Gierstabilität.
Nach Angaben der Smithsonian Institution und der Fédération Aéronautique Internationale (FAI) gelang den Wrights am 17. Dezember 1903 in Kill Devil Hills, North Carolina, vier Meilen (8 km) südlich von Kitty Hawk, North Carolina, der erste anhaltende, kontrollierte, bemannte Motorflug schwerer als Luft.
Der erste Flug von Orville Wright, mit einer Höhe von 120 Fuß (37 m) in 12 Sekunden, wurde in einem berühmten Foto festgehalten. Im vierten Flug desselben Tages flog Wilbur Wright 852 Fuß (260 m) in 59 Sekunden. Die Flüge wurden von drei Küstenrettern, einem örtlichen Geschäftsmann und einem Jungen aus dem Dorf beobachtet, was sie zu den ersten öffentlichen und gut dokumentierten Flügen machte.
Orville beschrieb den letzten Flug des Tages: „Die ersten paar hundert Fuß waren ein Auf und Ab, wie zuvor, aber als dreihundert Fuß zurückgelegt waren, war die Maschine viel besser unter Kontrolle. Der Kurs für die nächsten vier- oder fünfhundert Fuß hatte nur wenig Wellengang. Nach etwa 300 Metern begann die Maschine jedoch wieder zu kippen und schlug bei einem ihrer Abwärtssprünge auf dem Boden auf. Die Entfernung über dem Boden wurde mit 852 Fuß (260 m) gemessen; die Flugzeit betrug 59 Sekunden. Der Rahmen, der das vordere Seitenruder stützte, war stark gebrochen, aber der Hauptteil der Maschine war überhaupt nicht verletzt. Wir schätzten, dass die Maschine in etwa ein oder zwei Tagen wieder flugfähig gemacht werden konnte“. Sie flogen aus Sicherheitsgründen nur etwa zehn Fuß über dem Boden, hatten also wenig Spielraum und alle vier Flüge in den böigen Winden endeten mit einer holprigen und ungewollten „Landung“. Moderne Analysen von Professor Fred E. C. Culick und Henry R. Rex (1985) haben gezeigt, dass der Wright Flyer von 1903 so instabil war, dass er von niemandem außer den Wrights, die sich selbst im Segelflugzeug von 1902 trainiert hatten, beherrscht werden konnte.
Die Wrights flogen 1904-05 auf der Huffman Prairie in der Nähe von Dayton, Ohio weiter. Im Mai 1904 stellten sie den Flyer II vor, eine schwerere und verbesserte Version des ursprünglichen Flyers. Am 23. Juni 1905 flogen sie erstmals eine dritte Maschine, den Flyer III. Nach einem schweren Absturz am 14. Juli 1905 baute man den Flyer III neu auf und nahm wichtige Konstruktionsänderungen vor. Sie verdoppelten fast die Größe des Höhen- und Seitenruders und verlegten sie etwa doppelt so weit von den Tragflächen weg. Sie fügten zwei feste vertikale Flügel (genannt „Blinker“) zwischen den Höhenrudern hinzu und gaben den Flügeln eine sehr leichte V-Form. Sie trennten das Seitenruder von der Flügelwölbungssteuerung und brachten es, wie bei allen zukünftigen Flugzeugen, an einem separaten Steuergriff an. Als die Flüge wieder aufgenommen wurden, waren die Ergebnisse sofort sichtbar. Die gravierende Pitch-Instabilität, die die Flyer I und II behinderte, war deutlich reduziert, so dass wiederholte kleinere Abstürze vermieden werden konnten. Flüge mit dem neu gestalteten Flyer III dauerten zunächst über 10 Minuten, dann 20, dann 30. Der Flyer III wurde zum ersten praxistauglichen Flugzeug (allerdings ohne Räder und ohne Startvorrichtung), das konstant unter voller Kontrolle flog und seinen Piloten sicher zum Startpunkt zurückbrachte und ohne Schäden landete. Am 5. Oktober 1905 flog Wilbur 24 Meilen (39 km) in 39 Minuten und 23 Sekunden.“
Nach der April-Ausgabe 1907 des Magazins Scientific American schienen die Gebrüder Wright zu dieser Zeit die fortschrittlichsten Kenntnisse in der Schwerelosigkeit zu haben. Dieselbe Ausgabe des Magazins behauptete jedoch auch, dass vor der Ausgabe vom April 1907 kein öffentlicher Flug in den Vereinigten Staaten durchgeführt worden war. Daher riefen sie die Scientific American Aeronautic Trophy ins Leben, um die Entwicklung einer Flugmaschine, die schwerer als Luft war, zu fördern.