Geschiedenis van de luchtvaart
17e en 18e eeuwEdit
De Italiaanse uitvinder Tito Livio Burattini, uitgenodigd door de Poolse koning Władysław IV aan zijn hof in Warschau, bouwde in 1647 een modelvliegtuig met vier vaste zweefvleugels. Beschreven als “vier paar vleugels bevestigd aan een uitgebreide ‘draak'”, zou het in 1648 met succes een kat hebben opgetild, maar niet Burattini zelf. Hij beloofde dat “slechts de lichtste verwondingen” het gevolg zouden zijn van de landing van het vaartuig. Zijn “Dragon Volant” wordt beschouwd als “het meest uitgebreide en geavanceerde vliegtuig dat vóór de 19e eeuw werd gebouwd”.
Het eerste gepubliceerde artikel over de luchtvaart was “Schets van een Machine om in de Lucht te Vliegen” door Emanuel Swedenborg, gepubliceerd in 1716. Deze vliegmachine bestond uit een licht frame bedekt met sterk canvas en voorzien van twee grote roeispanen of vleugels die bewogen op een horizontale as, zo opgesteld dat de opwaartse slag geen weerstand ondervond terwijl de neerwaartse slag hefvermogen verschafte. Swedenborg wist dat de machine niet zou vliegen, maar stelde het voor als een begin en was ervan overtuigd dat het probleem zou worden opgelost. Hij schreef: “Het schijnt gemakkelijker over zulk een machine te spreken dan haar in werkelijkheid om te zetten, want zij vereist grotere kracht en minder gewicht dan in een menselijk lichaam bestaat. De wetenschap van de mechanica zou misschien een middel kunnen suggereren, namelijk een sterke spiraalveer. Als deze voordelen en vereisten in acht worden genomen, kan iemand in de toekomst misschien weten hoe onze schets beter kan worden benut en kan er iets aan worden toegevoegd om te verwezenlijken wat wij alleen maar kunnen suggereren. Toch zijn er voldoende bewijzen en voorbeelden uit de natuur dat zulke vluchten zonder gevaar kunnen plaatsvinden, hoewel je bij de eerste pogingen misschien voor de ervaring zult moeten betalen, en het niet erg vindt een arm of been te verliezen”. Swedenborg zou vooruitziend blijken in zijn observatie dat een methode om een vliegtuig aan te drijven een van de kritieke problemen was die overwonnen moesten worden.
Op 16 mei 1793 slaagde de Spaanse uitvinder Diego Marín Aguilera erin de rivier de Arandilla in Coruña del Conde, Castilië, over te steken, waarbij hij 300 – 400 m vloog, met een vliegmachine.
19e eeuwEdit
Ballonspringen verving torenspringen, waarbij ook met typisch fatale resultaten werd aangetoond dat menskracht en flapperende vleugels nutteloos waren om tot vliegen te komen. Tegelijkertijd begon men serieus wetenschappelijk onderzoek te doen naar het vliegen met zwaardere motoren dan de lucht. In 1801 slaagde de Franse officier André Guillaume Resnier de Goué erin een zweefvlucht van 300 meter te maken vanaf de top van de stadsmuren van Angoulême en brak bij aankomst slechts één been. In 1837 verklaarde de Franse wiskundige en brigadegeneraal Isidore Didion: “De luchtvaart zal alleen succesvol zijn als men een motor vindt waarvan de verhouding met het gewicht van het te dragen toestel groter zal zijn dan de huidige stoommachines of de kracht ontwikkeld door de mens of de meeste dieren”.
Sir George Cayley en het eerste moderne vliegtuigEdit
Sir George Cayley werd in 1846 voor het eerst de “vader van het vliegtuig” genoemd. In de laatste jaren van de vorige eeuw was hij begonnen met de eerste rigoureuze studie van de fysica van het vliegen en zou later het eerste moderne zwaarder-dan-lucht vliegtuig ontwerpen. Onder zijn vele prestaties zijn zijn belangrijkste bijdragen aan de luchtvaart:
- Het verduidelijken van onze ideeën en het vastleggen van de principes van het zwaarder-dan-lucht vliegen.
- Het bereiken van een wetenschappelijk begrip van de principes van het vliegen van vogels.
- Het uitvoeren van wetenschappelijke aërodynamische experimenten om de weerstand en stroomlijning aan te tonen, de beweging van het drukpunt, en de toename in lift door het buigen van het vleugeloppervlak.
- Het definiëren van de moderne vliegtuigconfiguratie bestaande uit een vaste vleugel, romp en staart.
- Demonstraties van bemande, zweefvlucht.
- Het uiteenzetten van de principes van vermogen-gewichtsverhouding bij het in stand houden van de vlucht.
Cayley’s eerste innovatie was het bestuderen van de basiswetenschap van lift door de wervelarm-testopstelling te gebruiken voor vliegtuigonderzoek en eenvoudige aërodynamische modellen op de arm te gebruiken, in plaats van te proberen een model van een compleet ontwerp te laten vliegen.
In 1799 legde hij het concept van het moderne vliegtuig vast als een vliegmachine met vaste vleugels met afzonderlijke systemen voor lift, voortstuwing en besturing.
In 1804 construeerde Cayley een modelzweefvliegtuig dat de eerste moderne zwaarder-dan-lucht vliegmachine was. Het had de lay-out van een conventioneel modern vliegtuig met een schuine vleugel aan de voorkant en een verstelbare staart aan de achterkant met zowel staartvlak als vin. Een beweegbaar gewicht maakte het mogelijk het zwaartepunt van het model aan te passen.
In 1809, aangemoedigd door de kluchtige capriolen van zijn tijdgenoten (zie hierboven), begon hij met de publicatie van een baanbrekend driedelig traktaat getiteld “Over luchtvaartnavigatie” (1809-1810). Daarin schreef hij de eerste wetenschappelijke verklaring van het probleem: “Het hele probleem is beperkt tot deze grenzen, namelijk om een oppervlak een bepaald gewicht te laten dragen door kracht uit te oefenen op de weerstand van de lucht”. Hij identificeerde de vier vectorkrachten die een vliegtuig beïnvloeden: stuwkracht, lift, weerstand en gewicht en maakte in zijn ontwerpen onderscheid tussen stabiliteit en controle. Hij identificeerde en beschreef ook het belang van de gewelfde aerofoil, dihedraal, diagonale versteviging en luchtweerstandvermindering, en droeg bij aan het begrip en ontwerp van ornithopters en parachutes.
In 1848 was hij ver genoeg gevorderd om een zweefvliegtuig te construeren in de vorm van een driedekker, groot en veilig genoeg om een kind te vervoeren. Een plaatselijke jongen werd gekozen, maar zijn naam is niet bekend.
Hij publiceerde vervolgens in 1852 het ontwerp voor een bemand zweefvliegtuig op ware grootte of een “bestuurbare parachute” die vanuit een ballon kon worden gelanceerd en vervolgens een versie die vanaf de top van een heuvel kon worden gelanceerd en die de eerste volwassen vliegenier in 1853 over Brompton Dale bracht.
Minder belangrijke uitvindingen waren onder meer de door rubber aangedreven motor, die een betrouwbare krachtbron voor onderzoeksmodellen opleverde. In 1808 had hij zelfs het wiel opnieuw uitgevonden, met de uitvinding van het wiel met spaken, waarbij alle drukkrachten door de rand worden gedragen, waardoor een lichtgewicht onderstel mogelijk werd.
Tijdperk van de stoomEdit
Henson’s ontwerp uit 1842 voor een luchtstoomrijtuig was rechtstreeks gebaseerd op Cayley’s werk en was baanbrekend. Hoewel het slechts een ontwerp was, was het het eerste vliegtuig met vaste vleugels dat door een propeller werd aangedreven.
In 1866 werd de Aeronautical Society of Great Britain opgericht en twee jaar later werd ’s werelds eerste luchtvaarttentoonstelling gehouden in het Crystal Palace, Londen, waar John Stringfellow een prijs van 100 pond kreeg voor de stoommachine met de beste verhouding tussen vermogen en gewicht. In 1848 maakte Stringfellow de eerste gemotoriseerde vlucht met een onbemand stoomvliegtuig met een spanwijdte van 3,0 m (10 voet) dat was gebouwd in een niet meer gebruikte kantfabriek in Chard, Somerset. Bij de eerste poging, die binnenshuis plaatsvond, vloog de machine met twee contra-roterende propellers tien voet voordat hij gedestabiliseerd raakte en het toestel beschadigde. De tweede poging was succesvoller, de machine verliet een geleidingsdraad om vrij te vliegen, en bereikte dertig meter van rechte en vlakke aangedreven vlucht. Francis Herbert Wenham presenteerde de eerste paper aan de pas opgerichte Aeronautical Society (later de Royal Aeronautical Society), On Aerial Locomotion. Hij ontwikkelde Cayley’s werk over gewelfde vleugels en deed belangrijke bevindingen. Om zijn ideeën te testen, had hij vanaf 1858 verschillende zweefvliegtuigen gebouwd, zowel bemande als onbemande, en met tot vijf gestapelde vleugels. Hij realiseerde zich dat lange, dunne vleugels beter zijn dan vleermuisachtige, omdat ze meer voorrand hebben voor hun oppervlakte. Tegenwoordig staat deze verhouding bekend als de hoogte-breedteverhouding van een vleugel.
Het laatste deel van de 19e eeuw werd een periode van intensieve studie, gekenmerkt door de “gentleman scientists” die tot in de 20e eeuw de meeste onderzoeksinspanningen vertegenwoordigden. Onder hen was de Britse wetenschapper-filosoof en uitvinder Matthew Piers Watt Boulton, die de laterale vluchtcontrole bestudeerde en als eerste een rolroerbesturingssysteem patenteerde in 1868.
In 1871 maakten Wenham en Browning de eerste windtunnel.{{refn|Frank H. Wenham, uitvinder van de windtunnel, 1871, was een ventilator, aangedreven door een stoommachine, stuwde lucht door een 12 ft (3,7 m) buis naar het model.
Tussen hadden de Britse vorderingen de Franse onderzoekers gestimuleerd. In 1857 stelde Félix du Temple een eendekker voor met een staartvlak en een intrekbaar onderstel. Hij ontwikkelde zijn ideeën verder met een model dat eerst door een uurwerk en later door stoom werd aangedreven, en maakte uiteindelijk in 1874 een korte sprong met een bemand vliegtuig op ware grootte. Het toestel steeg op eigen kracht op na de lancering vanaf een helling, zweefde een korte tijd en keerde veilig terug naar de grond, waarmee het het eerste zweefvliegtuig in de geschiedenis was.
In 1865 publiceerde Louis Pierre Mouillard een invloedrijk boek: Het luchtrijk (l’Empire de l’Air).
In 1856 maakte de Fransman Jean-Marie Le Bris de eerste vlucht hoger dan zijn vertrekpunt, door zijn zweefvliegtuig “L’Albatros artificiel” op een strand door een paard te laten trekken. Naar verluidt bereikte hij een hoogte van 100 meter, over een afstand van 200 meter.
Alphonse Pénaud, een Fransman, ontwikkelde de theorie van vleugelcontouren en aërodynamica en bouwde succesvolle modellen van vliegtuigen, helikopters en ornithopters. In 1871 vloog hij het eerste aërodynamisch stabiele vleugelvliegtuig, een model eendekker dat hij de “Planophore” noemde, over een afstand van 40 m (130 ft). Pénaud’s model bevatte verschillende van Cayley’s ontdekkingen, waaronder het gebruik van een staart, vleugeldifferentiaal voor inherente stabiliteit, en rubber kracht. De planofoor had ook longitudinale stabiliteit, door zo te zijn getrimd dat het staartvlak onder een kleinere invalshoek stond dan de vleugels, een originele en belangrijke bijdrage aan de theorie van de luchtvaart. Pénaud’s latere project voor een amfibievliegtuig, hoewel nooit gebouwd, bevatte andere moderne kenmerken. Het was een staartloos eendekker met een enkele verticale vin en twee tractorpropellers. Het had ook een scharnierend achterstuur en -roer, een intrekbaar onderstel en een volledig gesloten cockpit met instrumenten.
Een even gezaghebbende theoreticus als Pénaud was zijn landgenoot Victor Tatin. In 1879 vloog hij met een model dat, net als het project van Pénaud, een eendekker was met twee tractorpropellers, maar dat ook een aparte horizontale staart had. Het werd aangedreven door samengeperste lucht. Hij vloog vastgebonden aan een paal en was daarmee het eerste model dat op eigen kracht kon opstijgen.
In 1884 publiceerde Alexandre Goupil zijn werk La Locomotion Aérienne (Luchtverplaatsing), hoewel de vliegmachine die hij later bouwde niet kon vliegen.
In 1890 voltooide de Franse ingenieur Clément Ader de eerste van drie door stoom aangedreven vliegmachines, de Éole. Op 9 oktober 1890 maakte Ader een ongecontroleerde sprong van ongeveer 50 meter (160 ft); dit was het eerste bemande vliegtuig dat op eigen kracht opsteeg. Zijn Avion III van 1897, alleen opmerkelijk omdat hij twee stoommachines had, vloog niet: Ader zou later succes claimen en werd pas in 1910 ontkracht toen het Franse leger zijn rapport over zijn poging publiceerde.
Sir Hiram Maxim was een Amerikaanse ingenieur die naar Engeland was verhuisd. Hij bouwde zijn eigen wervelarminstallatie en windtunnel en bouwde een grote machine met een spanwijdte van 32 meter, een lengte van 44 meter, horizontale voor- en achtervlakken en een bemanning van drie personen. Twee propellers werden aangedreven door twee lichtgewicht samengestelde stoommachines die elk 180 pk (130 kW) leverden. Het totale gewicht was 3.600 kg. Het toestel was bedoeld als testtoestel om de aërodynamische lift te onderzoeken: zonder besturingsorganen liep het op rails, met een tweede stel rails boven de wielen om het in bedwang te houden. Het toestel was klaar in 1894, maar brak tijdens zijn derde vlucht van de rails, vloog ongeveer 200 meter de lucht in op een hoogte van 2 à 3 voet en werd zwaar beschadigd toen het terug op de grond viel. Het werd vervolgens gerepareerd, maar Maxim stopte kort daarna met zijn experimenten.
Leren zweefvliegenEdit
In het laatste tiental jaren van de 19e eeuw waren een aantal sleutelfiguren bezig met het verfijnen en definiëren van het moderne vliegtuig. Omdat een geschikte motor ontbrak, richtten de vliegtuigwerkzaamheden zich op stabiliteit en controle tijdens de glijvlucht. In 1879 bouwde Biot met de hulp van Massia een vogelachtig zweefvliegtuig en vloog er korte tijd in. Het wordt bewaard in het Musee de l’Air in Frankrijk, en er wordt beweerd dat het de vroegste door mensen gedragen vliegmachine is die nog bestaat.
De Engelsman Horatio Phillips leverde belangrijke bijdragen aan de aërodynamica. Hij voerde uitgebreid windtunnelonderzoek uit op aërosolsecties, en bewees daarmee de principes van aërodynamische lift zoals voorzien door Cayley en Wenham. Zijn bevindingen liggen ten grondslag aan alle moderne aërosolontwerpen. Tussen 1883 en 1886 ontwikkelde de Amerikaan John Joseph Montgomery een serie van drie bemande zweefvliegtuigen, voordat hij zijn eigen onafhankelijke onderzoek naar aerodynamica en liftcirculatie uitvoerde.
Otto Lilienthal werd bekend als de “Zweefvliegerkoning” of “Vliegende Man” van Duitsland. Hij dupliceerde het werk van Wenham en breidde het in 1884 sterk uit. In 1889 publiceerde hij zijn onderzoek als Birdflight as the Basis of Aviation (Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst). Hij produceerde ook een reeks deltavliegers, waaronder vleermuisvleugelvliegtuigen, eendekkervliegtuigen en tweedekkervliegtuigen, zoals de Derwitzer Glider en de Normal soaring apparatus. Vanaf 1891 werd hij de eerste persoon die routinematig gecontroleerde zweefvluchten maakte, en de eerste die gefotografeerd werd terwijl hij een toestel vloog dat zwaarder was dan de lucht, wat over de hele wereld belangstelling wekte. Hij documenteerde zijn werk nauwgezet, inclusief foto’s, en is daarom een van de bekendste van de vroege pioniers. Lilienthal maakte meer dan 2.000 zweefvluchten tot hij stierf in 1896 aan verwondingen opgelopen in een zweefvliegtuig crash.
Hiermee verder gaand waar Lilienthal ophield, begon Octave Chanute met het ontwerpen van vliegtuigen na een vervroegd pensioen, en financierde de ontwikkeling van verschillende zweefvliegtuigen. In de zomer van 1896 vloog zijn team met verschillende van hun ontwerpen en besloot uiteindelijk dat het beste een tweedekker was. Net als Lilienthal documenteerde en fotografeerde hij zijn werk.
In Groot-Brittannië bouwde en vloog Percy Pilcher, die voor Maxim had gewerkt, met succes verschillende zweefvliegtuigen in het midden en het eind van de jaren 1890.
De uitvinding van de doosvlieger in deze periode door de Australiër Lawrence Hargrave zou leiden tot de ontwikkeling van de praktische tweedekker. In 1894 koppelde Hargrave vier van zijn vliegers aan elkaar, voegde een slingerstoel toe, en was de eerste die lift verkreeg met een zwaarder dan luchtvliegtuig, toen hij 16 voet (4,9 m) omhoog vloog. Latere pioniers van bemand vliegeren waren o.a. Samuel Franklin Cody in Engeland en Captain Génie Saconney in Frankrijk.
LangleyEdit
Na een onderscheiden carrière in de astronomie en kort voordat hij secretaris van het Smithsonian Institution werd, begon Samuel Pierpont Langley een serieus onderzoek naar aerodynamica aan wat nu de universiteit van Pittsburgh is. In 1891 publiceerde hij Experiments in Aerodynamics, waarin hij zijn onderzoek gedetailleerd uiteenzette, en vervolgens begon hij met het bouwen van zijn ontwerpen. Hij hoopte een automatische aërodynamische stabiliteit te bereiken, dus besteedde hij weinig aandacht aan controle tijdens de vlucht. Op 6 mei 1896 maakte Langley’s Aerodrome No. 5 de eerste succesvolle duurzame vlucht van een onbemand, door een motor aangedreven zwaarder-dan-luchttoestel van aanzienlijke afmetingen. Het werd gelanceerd vanaf een door een veer aangedreven katapult bovenop een woonboot op de rivier de Potomac bij Quantico, Virginia. Er werden die middag twee vluchten gemaakt, één van 1.005 meter (3.297 ft) en een tweede van 700 meter (2.300 ft), met een snelheid van ongeveer 25 mijl per uur (40 km/h). Bij beide gelegenheden landde Aerodrome No. 5 in het water zoals gepland, omdat het, om gewicht te besparen, niet was uitgerust met landingsgestellen. Op 28 november 1896 werd opnieuw een geslaagde vlucht gemaakt met de Aerodrome No. 6. Deze vlucht, van 1.460 meter (4.790 ft), werd gezien en gefotografeerd door Alexander Graham Bell. De Aerodrome No. 6 was eigenlijk Aerodrome No. 4, sterk aangepast. Er bleef zo weinig over van het oorspronkelijke toestel dat het een nieuwe naam kreeg.
Met de successen van de Aerodrome No. 5 en No. 6 ging Langley op zoek naar financiering voor de bouw van een full-scale mens-vervoerende versie van zijn ontwerpen. Aangespoord door de Spaans-Amerikaanse oorlog kreeg hij van de Amerikaanse regering 50.000 dollar om een mensendragende vliegmachine te ontwikkelen voor luchtverkenning. Langley was van plan een opgeschaalde versie te bouwen, bekend als de Aerodrome A, en begon met de kleinere Aerodrome op kwart schaal, die twee keer vloog op 18 juni 1901, en daarna nog een keer met een nieuwere en krachtigere motor in 1903.
Nadat het basisontwerp kennelijk met succes was getest, wendde hij zich tot het probleem van een geschikte motor. Hij liet er een bouwen door Stephen Balzer, maar was teleurgesteld toen deze slechts 8 pk (6,0 kW) leverde in plaats van de verwachte 12 pk (8,9 kW). Langley’s assistent, Charles M. Manly, bewerkte het ontwerp tot een vijf-cilinder watergekoelde radiaalmotor die 52 pk (39 kW) leverde bij 950 omw/min, een prestatie die pas na jaren kon worden herhaald. Nu met zowel vermogen als een ontwerp, voegde Langley de twee samen met grote verwachtingen.
Tot zijn ontsteltenis bleek het resulterende vliegtuig te fragiel te zijn. Het simpelweg opschalen van de oorspronkelijke kleine modellen resulteerde in een ontwerp dat te zwak was om zichzelf in stand te houden. Twee lanceringen eind 1903 eindigden beide met het Aerodrome dat onmiddellijk in het water stortte. De piloot, Manly, werd elke keer gered. Ook was het besturingssysteem van het toestel ontoereikend om snel te kunnen reageren, en het had geen methode van zijdelingse besturing, en de luchtstabiliteit van de Aerodrome was marginaal.
Langley’s pogingen om verdere financiering te verkrijgen mislukten, en zijn inspanningen eindigden. Negen dagen na zijn tweede mislukte lancering op 8 december, vlogen de gebroeders Wright met succes met hun Flyer. Glenn Curtiss bracht 93 wijzigingen aan in de Aerodrome en vloog in 1914 met dit heel andere toestel. Zonder de modificaties te erkennen, beweerde het Smithsonian Institution dat Langley’s Aerodrome de eerste machine was die “in staat was te vliegen”.
WhiteheadEdit
Gustave Weißkopf was een Duitser die naar de V.S. emigreerde, waar hij al snel zijn naam veranderde in Whitehead. Van 1897 tot 1915 ontwierp en bouwde hij vroege vliegmachines en motoren. Op 14 augustus 1901, twee en een half jaar voor de vlucht van de gebroeders Wright, beweerde hij in Fairfield, Connecticut, een gecontroleerde, gemotoriseerde vlucht te hebben uitgevoerd in zijn eendekker Nummer 21. Van de vlucht werd verslag gedaan in de plaatselijke krant Bridgeport Sunday Herald. Ongeveer 30 jaar later beweerden verschillende mensen die door een onderzoeker werden ondervraagd, die of andere vluchten van Whitehead te hebben gezien.
In maart 2013 publiceerde Jane’s All the World’s Aircraft, een gezaghebbende bron voor de hedendaagse luchtvaart, een redactioneel waarin de vlucht van Whitehead werd aanvaard als de eerste bemande, gemotoriseerde, gecontroleerde vlucht van een zwaarder-dan-luchtvaartuig. Het Smithsonian Institution (de bewaarders van de originele Wright Flyer) en vele luchtvaarthistorici blijven volhouden dat Whitehead niet vloog zoals gesuggereerd.
Wright brothersEdit
Gebruik makend van een methodische aanpak en zich concentrerend op de bestuurbaarheid van het vliegtuig, bouwden en testten de broers van 1898 tot 1902 een reeks vlieger- en zweefvliegtuigontwerpen voordat ze een poging waagden om een aangedreven ontwerp te bouwen. De zweefvliegtuigen werkten, maar niet zo goed als de Wrights hadden verwacht op grond van de experimenten en geschriften van hun voorgangers. Hun eerste zweefvliegtuig van ware grootte, gelanceerd in 1900, had slechts ongeveer de helft van de lift die zij verwachtten. Hun tweede zweefvliegtuig, dat het jaar daarop werd gebouwd, presteerde nog slechter. In plaats van op te geven, bouwden de Wrights hun eigen windtunnel en creëerden een aantal geavanceerde apparaten om de lift en weerstand te meten van de 200 vleugelontwerpen die zij testten. Het resultaat was dat de Wrights eerdere fouten in hun berekeningen met betrekking tot de weerstand en de lift konden corrigeren. Hun testen en berekeningen produceerden een derde zweefvliegtuig met een hogere hoogte-breedte verhouding en echte drie-assige besturing. Zij vlogen het met succes honderden keren in 1902, en het presteerde veel beter dan de vorige modellen. Door gebruik te maken van een rigoureus systeem van experimenten, waarbij windtunnelproeven met draagvleugels en vliegproeven met prototypen op ware grootte werden uitgevoerd, bouwden de Wrights het jaar daarop niet alleen een werkend vliegtuig, de Wright Flyer, maar droegen zij ook bij aan de vooruitgang van de wetenschap van de vliegtuigbouw.
De Wrights lijken de eersten te zijn die serieuze, bestudeerde pogingen deden om tegelijkertijd het vermogens- en het besturingsprobleem op te lossen. Beide problemen bleken moeilijk, maar zij verloren nooit hun belangstelling. Zij losten het besturingsprobleem op door vleugelvervorming uit te vinden voor rolbesturing, gecombineerd met gelijktijdige gierbesturing met een stuurbaar achterroer. Bijna als een bijzaak ontwierpen en bouwden ze een verbrandingsmotor met een laag vermogen. Ze ontwierpen en sneden ook houten propellers die efficiënter waren dan alle voorgaande, waardoor ze voldoende prestaties uit hun lage motorvermogen konden halen. Hoewel vleugelverdraaiing als middel voor zijdelingse besturing in de vroege geschiedenis van de luchtvaart slechts kort werd gebruikt, was het principe van zijdelingse besturing in combinatie met een richtingsroer een belangrijke vooruitgang in de besturing van vliegtuigen. Terwijl veel luchtvaartpioniers de veiligheid grotendeels aan het toeval leken over te laten, werd het ontwerp van de Wrights sterk beïnvloed door de noodzaak om zichzelf te leren vliegen zonder onredelijk risico voor lijf en leden, door crashes te overleven. Deze nadruk, evenals een laag motorvermogen, was de reden voor een lage vliegsnelheid en voor het opstijgen bij tegenwind. Prestaties, eerder dan veiligheid, waren de reden voor het achterste-gewicht ontwerp omdat de canard niet hoog belast kon worden; anhedrale vleugels hadden minder last van zijwind en waren in overeenstemming met de lage gierstabiliteit.
Volgens het Smithsonian Institution en de Fédération Aéronautique Internationale (FAI) maakten de Wrights op 17 december 1903 de eerste duurzame, gecontroleerde, gemotoriseerde, zwaarder dan lucht vliegende bemande vlucht in Kill Devil Hills, North Carolina, vier mijl (8 km) ten zuiden van Kitty Hawk, North Carolina.
De eerste vlucht van Orville Wright, van 120 voet (37 m) in 12 seconden, werd vastgelegd op een beroemde foto. In de vierde vlucht op dezelfde dag vloog Wilbur Wright 852 voet (260 m) in 59 seconden. De vluchten werden bijgewoond door drie reddingswerkers aan de kust, een plaatselijke zakenman en een jongen uit het dorp, waarmee dit de eerste publieke vluchten waren en de eerste goed gedocumenteerde.
Orville beschreef de laatste vlucht van de dag: “De eerste paar honderd voet gingen op en neer, zoals voorheen, maar tegen de tijd dat driehonderd voet was afgelegd, had de machine een veel betere controle. De koers voor de volgende vier of vijfhonderd voet had maar weinig golving. Echter, na ongeveer achthonderd voet begon de machine weer te steigeren en, in een van zijn dalingen, raakte hij de grond. De afstand over de grond werd gemeten op 260 meter; de vlucht duurde 59 seconden. Het frame dat het voorste roer ondersteunt was zwaar gebroken, maar het hoofdgedeelte van de machine was in het geheel niet gewond. We schatten dat de machine binnen een dag of twee weer vliegklaar kan worden gemaakt”. Uit voorzorg vlogen ze slechts een meter of tien boven de grond, zodat ze weinig manoeuvreerruimte hadden, en alle vier de vluchten in de vlagerige wind eindigden in een hobbelige en onbedoelde “landing”. Moderne analyse door professor Fred E. C. Culick en Henry R. Rex (1985) heeft aangetoond dat de 1903 Wright Flyer zo onstabiel was dat hij bijna niet te besturen was door iemand anders dan de Wrights, die zichzelf hadden getraind in het 1902 zweefvliegtuig.
De Wrights bleven vliegen op Huffman Prairie bij Dayton, Ohio in 1904-05. In mei 1904 introduceerden ze de Flyer II, een zwaardere en verbeterde versie van de oorspronkelijke Flyer. Op 23 juni 1905 vlogen ze voor het eerst met een derde machine, de Flyer III. Na een zware crash op 14 juli 1905 herbouwden ze de Flyer III en brachten ze belangrijke ontwerpwijzigingen aan. Ze verdubbelden bijna de grootte van het hoogteroer en het richtingsroer en verplaatsten ze ongeveer twee keer zo ver van de vleugels. Ze voegden twee vaste verticale vinnen (“blinkers” genoemd) toe tussen de hoogteroeren en gaven de vleugels een zeer lichte dihedraal. Het richtingsroer werd losgekoppeld van de vleugelverdraaiingsbesturing en, zoals in alle toekomstige vliegtuigen, op een afzonderlijke bedieningshendel geplaatst. Toen de vluchten werden hervat, waren de resultaten onmiddellijk. De ernstige instabiliteit in de neusstand die de Flyers I en II hinderde, was aanzienlijk verminderd, zodat herhaalde kleine crashes werden voorkomen. Vluchten met de herontworpen Flyer III begonnen meer dan 10 minuten te duren, toen 20, toen 30. Flyer III werd het eerste praktische vliegtuig (hoewel zonder wielen en een lanceerinrichting nodig), dat consequent vloog onder volledige controle en zijn piloot veilig terugbracht naar het beginpunt en landde zonder schade. Op 5 oktober 1905 vloog Wilbur 24 mijl (39 km) in 39 minuten 23 seconden.”
Volgens het april 1907 nummer van het tijdschrift Scientific American leken de gebroeders Wright op dat moment de meest geavanceerde kennis te hebben van navigatie in de zwaardere lucht. In hetzelfde nummer van het tijdschrift werd echter ook beweerd dat er vóór het aprilnummer van 1907 in de Verenigde Staten nog geen enkele vlucht in het openbaar was gemaakt. Vandaar dat zij de Scientific American Aeronautic Trophy bedachten om de ontwikkeling van een zwaarder dan lucht vliegende machine aan te moedigen.