Historia lotnictwa
XVII i XVIII wiekEdit
Włoski wynalazca Tito Livio Burattini, zaproszony przez polskiego króla Władysława IV na jego dwór w Warszawie, zbudował w 1647 roku model samolotu z czterema nieruchomymi skrzydłami szybowca. Opisany jako „cztery pary skrzydeł przymocowanych do misternego 'smoka'”, podobno w 1648 r. udało mu się unieść kota, ale nie samego Burattiniego. Obiecywał, że „tylko najbardziej drobne obrażenia” będą skutkiem lądowania statku. Jego „Dragon Volant” jest uważany za „najbardziej wyszukany i skomplikowany samolot, jaki zbudowano przed XIX wiekiem”.
Pierwszą opublikowaną pracą na temat lotnictwa był „Szkic maszyny do latania w powietrzu” Emanuela Swedenborga opublikowany w 1716 roku. Ta latająca maszyna składała się z lekkiego szkieletu pokrytego mocnym płótnem i zaopatrzonego w dwa duże wiosła lub skrzydła poruszające się na osi poziomej, ustawione tak, że ruch w górę nie napotykał żadnego oporu, podczas gdy ruch w dół zapewniał siłę nośną. Swedenborg wiedział, że maszyna nie będzie latać, ale zaproponował ją jako początek i był pewien, że problem zostanie rozwiązany. Napisał: „Wydaje się, że łatwiej jest mówić o takiej maszynie niż wprowadzić ją w życie, ponieważ wymaga ona większej siły i mniejszej wagi niż ta, która występuje w ludzkim ciele. Nauka mechaniki mogłaby być może zasugerować środek, a mianowicie silną sprężynę spiralną. Jeśli te zalety i wymagania zostaną zaobserwowane, być może w nadchodzącym czasie ktoś będzie wiedział jak lepiej wykorzystać nasz szkic i sprawi, że jakiś dodatek zostanie wykonany tak, aby osiągnąć to, co my możemy tylko zasugerować. Istnieją jednak wystarczające dowody i przykłady z natury, że takie loty mogą odbywać się bez niebezpieczeństwa, chociaż przy pierwszych próbach może się okazać, że trzeba będzie zapłacić za to doświadczenie, nie bacząc na rękę czy nogę”. Swedenborg okazał się trafny w swoim spostrzeżeniu, że metoda zasilania samolotu była jednym z krytycznych problemów do pokonania.
16 maja 1793 roku hiszpański wynalazca Diego Marín Aguilera zdołał przekroczyć rzekę Arandilla w Coruña del Conde w Kastylii, lecąc na wysokości 300-400 m, za pomocą maszyny latającej.
XIX wiekEdit
Skoki balonowe zastąpiły skoki na wieżę, również pokazując z typowo fatalnym skutkiem, że siła człowieka i trzepoczące skrzydła są bezużyteczne w osiągnięciu lotu. W tym samym czasie rozpoczęły się badania naukowe nad lotem cięższym od powietrza. W 1801 roku francuski oficer André Guillaume Resnier de Goué wykonał 300-metrowy lot szybowy, startując ze szczytu murów miejskich Angoulême i po dotarciu na miejsce złamał tylko jedną nogę. W 1837 roku francuski matematyk i generał brygady Isidore Didion stwierdził: „Lotnictwo odniesie sukces tylko wtedy, gdy znajdzie się silnik, którego stosunek do ciężaru urządzenia, które ma być podtrzymywane, będzie większy niż obecne maszyny parowe lub siła rozwinięta przez człowieka lub większość zwierząt”.
Sir George Cayley i pierwszy nowoczesny samolotEdit
Sir George Cayley został po raz pierwszy nazwany „ojcem samolotu” w 1846 roku. W ostatnich latach poprzedniego stulecia rozpoczął on pierwsze rygorystyczne badania fizyki lotu, a później zaprojektował pierwszą nowoczesną jednostkę cięższą od powietrza. Wśród wielu jego osiągnięć, do jego najważniejszych zasług dla aeronautyki należą:
- Określenie naszych idei i ustanowienie zasad lotu cięższego od powietrza.
- Osiągnięcie naukowego zrozumienia zasad lotu ptaków.
- Przeprowadzenie naukowych eksperymentów aerodynamicznych demonstrujących opór powietrza i opływowość, ruch środka ciężkości i wzrost siły nośnej dzięki zakrzywieniu powierzchni skrzydła.
- Zdefiniowanie współczesnej konfiguracji samolotu składającej się z zespołu stałego skrzydła, kadłuba i ogona.
- Demonstracje załogowego lotu szybowego.
- Określenie zasad stosunku mocy do masy w podtrzymywaniu lotu.
Pierwszą innowacją Cayleya było zbadanie podstaw nauki o sile nośnej poprzez zaadoptowanie urządzenia do badania wirującego ramienia do użytku w badaniach nad samolotami i użycie prostych modeli aerodynamicznych na ramieniu, zamiast próbować latać modelem kompletnej konstrukcji.
W 1799 r. przedstawił koncepcję nowoczesnego samolotu jako stałopłatowej maszyny latającej z oddzielnymi systemami siły nośnej, napędu i sterowania.
W 1804 r. Cayley skonstruował model szybowca, który był pierwszą nowoczesną maszyną latającą cięższą od powietrza, mającą układ konwencjonalnego nowoczesnego samolotu z pochylonym skrzydłem z przodu i regulowanym ogonem z tyłu, wyposażonym w płetwę ogonową i płetwę. Ruchomy obciążnik umożliwiał regulację środka ciężkości modelu.
W 1809 r, zachęcony farsowymi wybrykami swoich współczesnych (patrz wyżej), rozpoczął publikację przełomowego, trzyczęściowego traktatu „O nawigacji powietrznej” (1809-1810). Napisał w nim pierwsze naukowe ujęcie problemu: „Cały problem zamyka się w tych granicach, a mianowicie, jak sprawić, by powierzchnia utrzymała dany ciężar przez zastosowanie siły do oporu powietrza”. Zidentyfikował cztery siły wektorowe, które wpływają na samolot: ciąg, siłę nośną, opór powietrza i ciężar, a w swoich projektach wyróżnił stabilność i kontrolę. Zidentyfikował i opisał także znaczenie profilu krzywoliniowego, dwuosiowości, usztywnienia ukośnego i redukcji oporu powietrza, a także przyczynił się do zrozumienia i zaprojektowania ornitopterów i spadochronów.
W 1848 roku osiągnął wystarczające postępy, by skonstruować szybowiec w formie trójpłatowca, wystarczająco duży i bezpieczny, by unieść dziecko. Wybrano miejscowego chłopca, ale jego nazwisko nie jest znane.
W 1852 r. opublikował projekt pełnowymiarowego szybowca załogowego lub „sterowalnego spadochronu”, który miał być wystrzeliwany z balonu, a następnie skonstruował wersję zdolną do wystrzeliwania ze szczytu wzgórza, która w 1853 r. przeniosła pierwszego dorosłego lotnika przez Brompton Dale.
Drobne wynalazki obejmowały silnik napędzany gumą, który stanowił niezawodne źródło energii dla modeli badawczych. Do 1808 r. wynalazł nawet koło, opracowując koło napinająco-wypukłe, w którym wszystkie obciążenia ściskające przenoszone są przez obręcz, co umożliwia zastosowanie lekkiego podwozia.
Wiek paryEdit
Ciągnąc bezpośrednio z pracy Cayley’a, projekt Hensona z 1842 r. dotyczący powietrznego powozu parowego przełamał nowe możliwości. Choć był to tylko projekt, był to pierwszy w historii stałopłat o napędzie śmigłowym.
W 1866 roku powstało Aeronautical Society of Great Britain, a dwa lata później w Crystal Palace odbyła się pierwsza na świecie wystawa aeronautyczna, Londyn, gdzie John Stringfellow otrzymał nagrodę w wysokości 100 funtów za silnik parowy z najlepszym stosunkiem mocy do masy. W 1848 r. Stringfellow dokonał pierwszego lotu z napędem, używając bezzałogowego jednopłatowca o rozpiętości skrzydeł 3,0 m, zbudowanego w nieczynnej fabryce koronek w Chard, Somerset. Przy pierwszej próbie, wykonanej w pomieszczeniach zamkniętych, maszyna przeleciała 10 stóp, po czym uległa destabilizacji, co spowodowało jej uszkodzenie. Druga próba była bardziej udana, maszyna opuściła prowadnicę i leciała swobodnie, osiągając trzydzieści metrów prostego i równego lotu z napędem. Francis Herbert Wenham przedstawił pierwszą pracę nowo powstałemu Towarzystwu Aeronautycznemu (później Królewskiemu Towarzystwu Aeronautycznemu), zatytułowaną „O aerodynamice”. Rozwinął w nim prace Cayley’a nad skrzydłami krzywoliniowymi, dokonując ważnych odkryć. Aby przetestować swoje pomysły, od 1858 r. skonstruował kilka szybowców, zarówno załogowych, jak i bezzałogowych, z pięcioma piętrowymi skrzydłami. Uświadomił sobie, że długie, cienkie skrzydła są lepsze od skrzydeł nietoperzowych, ponieważ mają więcej krawędzi natarcia w stosunku do swojej powierzchni. Dziś ta zależność jest znana jako współczynnik kształtu skrzydła.
Druga część XIX wieku stała się okresem intensywnych badań, charakteryzującym „gentlemanów naukowców”, którzy reprezentowali większość wysiłków badawczych aż do XX wieku. Wśród nich był brytyjski naukowiec-filozof i wynalazca Matthew Piers Watt Boulton, który studiował boczne sterowanie lotem i jako pierwszy opatentował system sterowania lotkami w 1868 r.
W 1871 r. Wenham i Browning wykonali pierwszy tunel aerodynamiczny.{{refn|Frank H. Wenham, wynalazca tunelu aerodynamicznego, 1871, był wentylator, napędzany przez silnik parowy, napędzał powietrze w dół 12 stóp (3,7 m) rury do modelu.
W międzyczasie brytyjskie postępy ożywiły francuskich badaczy. W 1857 r. Félix du Temple zaproponował jednopłatowiec z płatem ogonowym i chowanym podwoziem. Rozwijając swoje pomysły w modelu napędzanym najpierw zegarem, a później parą, w 1874 r. udało mu się ostatecznie wykonać krótki skok pełnowymiarowym samolotem załogowym. Po wystartowaniu z pochylni, poszybował przez krótki czas i bezpiecznie powrócił na ziemię, co czyni go pierwszym udanym szybowcem z napędem w historii.
W 1865 r. Louis Pierre Mouillard opublikował wpływową książkę Imperium powietrza (l’Empire de l’Air).
W 1856 roku Francuz Jean-Marie Le Bris wykonał pierwszy lot wyżej niż punkt startu, każąc swojemu szybowcowi „L’Albatros artificiel” ciągnąć konia po plaży. Podobno osiągnął wysokość 100 metrów, na dystansie 200 metrów.
Alphonse Pénaud, Francuz, rozwijał teorię konturów skrzydeł i aerodynamiki oraz konstruował udane modele samolotów, helikopterów i ornitopterów. W 1871 r. przeleciał pierwszym stabilnym aerodynamicznie stałopłatem, modelem jednopłatowca, który nazwał „Planophore”, odległość 40 m (130 stóp). Model Pénaud’a zawierał kilka odkryć Cayley’a, w tym użycie ogona, dwuosiowość skrzydła dla uzyskania stabilności oraz napęd gumowy. Samolot miał również stateczność wzdłużną, ponieważ był tak wyważony, że płat ogonowy był ustawiony pod mniejszym kątem natarcia niż skrzydła, co stanowiło oryginalny i ważny wkład do teorii aeronautyki. Późniejszy projekt Pénaud, dotyczący samolotu-amfibii, choć nigdy nie został zbudowany, zawierał inne nowoczesne rozwiązania. Był to jednopłat bezogonowy z pojedynczą płetwą pionową i dwoma śmigłami ciągnikowymi, posiadał także odchylane tylne powierzchnie sterowe i podnośnikowe, chowane podwozie i całkowicie zamkniętą, oprzyrządowaną kabinę pilota.
W równym stopniu autorytetem jako teoretyk był rodak Pénauda, Victor Tatin. W 1879 r. oblatał on model, który podobnie jak projekt Pénauda był jednopłatem z podwójnymi śmigłami ciągnikowymi, ale miał też oddzielny poziomy ogon. Napędzany był sprężonym powietrzem. Był to pierwszy model, który wystartował o własnych siłach.
W 1884 r. Alexandre Goupil opublikował pracę La Locomotion Aérienne (Lotnicza lokomotywa), ale skonstruowana przez niego maszyna latająca nie poleciała.
W 1890 r. francuski inżynier Clément Ader ukończył pierwszą z trzech maszyn latających o napędzie parowym, Éole. 9 października 1890 roku Ader wykonał niekontrolowany skok na odległość około 50 metrów (160 stóp); był to pierwszy załogowy samolot, który wystartował pod własnym napędem. Jego Avion III z 1897 r., wyróżniający się jedynie tym, że miał dwa silniki parowe, nie poleciał: Ader będzie później twierdził, że odniósł sukces i nie został obalony aż do 1910 roku, kiedy armia francuska opublikowała raport z jego próby.
Sir Hiram Maxim był amerykańskim inżynierem, który przeniósł się do Anglii. Zbudował własne ramię wirujące oraz tunel aerodynamiczny i skonstruował dużą maszynę o rozpiętości skrzydeł 105 stóp (32 m), długości 145 stóp (44 m), poziomych powierzchniach dziobowych i rufowych oraz trzyosobowej załodze. Podwójne śmigła były napędzane przez dwa lekkie silniki parowe o mocy 180 KM (130 kW) każdy. Masa całkowita wynosiła 3 600 kg (8000 funtów). W założeniu miał służyć jako platforma testowa do badania aerodynamicznego unoszenia się samolotu: bez systemu kontroli lotu poruszał się po szynach, a drugi zestaw szyn znajdował się nad kołami, aby go unieruchomić. Ukończony w 1894 roku, podczas trzeciego lotu oderwał się od szyn, wzbił się w powietrze na około 200 metrów na wysokości dwóch do trzech stóp i został poważnie uszkodzony po upadku na ziemię. Został następnie naprawiony, ale Maxim wkrótce potem porzucił swoje eksperymenty.
Nauka szybowaniaEdit
W ostatniej dekadzie XIX wieku, kilka kluczowych postaci udoskonalało i definiowało nowoczesny samolot. Wobec braku odpowiedniego silnika, prace nad samolotem koncentrowały się na stabilności i kontroli w locie szybowym. W 1879 r. Biot, z pomocą Massii, skonstruował szybowiec przypominający ptaka i odbył w nim krótki lot. Jest on zachowany w Musee de l’Air we Francji i uważa się go za najwcześniejszą istniejącą maszynę latającą przenoszoną przez człowieka.
Anglik Horatio Phillips wniósł kluczowy wkład w aerodynamikę. Przeprowadził szeroko zakrojone badania w tunelu aerodynamicznym na profilach aerodynamicznych, udowadniając zasady aerodynamicznego unoszenia przewidziane przez Cayleya i Wenhama. Jego odkrycia stanowią podstawę wszystkich współczesnych konstrukcji cewek aerodynamicznych. W latach 1883-1886 Amerykanin John Joseph Montgomery opracował serię trzech szybowców załogowych, po czym przeprowadził własne, niezależne badania nad aerodynamiką i obiegiem siły nośnej.
Otto Lilienthal stał się znany jako „Król Szybowców” lub „Latający Człowiek” Niemiec. Powielił pracę Wenhama i znacznie ją rozszerzył w 1884 r., publikując swoje badania w 1889 r. jako Lot ptaków jako podstawa lotnictwa (Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst). Opracował również serię lotni, w tym skrzydła nietoperzowe, jednopłatowe i dwupłatowe, jak np. szybowiec Derwitzera i normalny aparat szybowcowy. Od 1891 r. był pierwszym człowiekiem, który rutynowo wykonywał kontrolowane szybowanie bez uwięzi i pierwszym, którego sfotografowano w locie na maszynie cięższej od powietrza, co wzbudziło zainteresowanie na całym świecie. Skrupulatnie dokumentował swoją pracę, także fotograficznie, i z tego powodu jest jednym z najbardziej znanych wczesnych pionierów. Lilienthal wykonał ponad 2000 lotów aż do śmierci w 1896 r. w wyniku obrażeń odniesionych w katastrofie szybowca.
Podążając za Lilienthalem, Octave Chanute po przejściu na wcześniejszą emeryturę zajął się projektowaniem samolotów i sfinansował rozwój kilku szybowców. Latem 1896 roku jego zespół odbył loty na kilku swoich projektach, ostatecznie decydując, że najlepszy jest dwupłatowiec. Podobnie jak Lilienthal, dokumentował i fotografował swoją pracę.
W Wielkiej Brytanii Percy Pilcher, który pracował dla firmy Maxim, zbudował i z powodzeniem oblatał kilka szybowców w połowie i pod koniec lat dziewięćdziesiątych XIX wieku.
Wynalezienie latawca skrzynkowego w tym okresie przez Australijczyka Lawrence’a Hargrave’a doprowadziło do powstania praktycznego dwupłatowca. W 1894 r. Hargrave połączył cztery swoje latawce, dodał siedzenie na chuście i jako pierwszy uzyskał wznoszenie za pomocą cięższego od powietrza samolotu, gdy wzniósł się na wysokość 4,9 m (16 stóp). Późniejszymi pionierami załogowego latawca byli Samuel Franklin Cody w Anglii i kapitan Génie Saconney we Francji.
LangleyEdit
Po zakończeniu wybitnej kariery w astronomii i na krótko przed objęciem stanowiska sekretarza Smithsonian Institution, Samuel Pierpont Langley rozpoczął poważne badania nad aerodynamiką na terenie dzisiejszego Uniwersytetu w Pittsburghu. W 1891 r. opublikował „Experiments in Aerodynamics”, w której opisał szczegółowo swoje badania, a następnie zajął się konstruowaniem swoich projektów. Miał nadzieję osiągnąć automatyczną stabilność aerodynamiczną, więc nie przywiązywał większej wagi do sterowania w locie. W dniu 6 maja 1896 r. na lotnisku Langleya nr 5 odbył się pierwszy udany lot bezzałogowej jednostki cięższej od powietrza o znacznych rozmiarach, napędzanej silnikiem. Został on wystrzelony z katapulty napędzanej sprężyną, zamontowanej na szczycie łodzi mieszkalnej na rzece Potomac w pobliżu Quantico w Wirginii. Tego popołudnia wykonano dwa loty, jeden na wysokość 1005 metrów i drugi na wysokość 700 metrów, z prędkością około 25 mil na godzinę (40 km/h). W obu przypadkach Aerodrome No. 5 wylądował w wodzie zgodnie z planem, ponieważ w celu zmniejszenia wagi nie był wyposażony w podwozie. W dniu 28 listopada 1896 r. odbył się kolejny udany lot samolotem Aerodrome No. 6. Świadkiem tego lotu na wysokość 1460 metrów (4790 stóp) był Alexander Graham Bell, który go sfotografował. Aerodrom nr 6 był w rzeczywistości Aerodromem nr 4, znacznie zmodyfikowanym. Z oryginalnego samolotu pozostało tak niewiele, że nadano mu nowe oznaczenie.
Po sukcesach Aerodrome No. 5 i No. 6 Langley zaczął szukać funduszy na budowę pełnowymiarowej wersji swojego projektu, przeznaczonej do przewozu ludzi. W związku z wojną hiszpańsko-amerykańską rząd USA przyznał mu 50 000 dolarów na skonstruowanie latającej maszyny do zwiadu powietrznego. Langley planował zbudować powiększoną wersję znaną jako Aerodrom A. Zaczął od mniejszego, ćwierćskalowego Aerodromu, który poleciał dwa razy 18 czerwca 1901 r., a następnie ponownie z nowszym i mocniejszym silnikiem w 1903 r.
Podstawowa konstrukcja została najwyraźniej pomyślnie przetestowana, a on zajął się problemem odpowiedniego silnika. Zlecił jego budowę Stephenowi Balzerowi, ale był rozczarowany, gdy silnik osiągnął moc tylko 8 KM (6,0 kW) zamiast oczekiwanych 12 KM (8,9 kW). Asystent Langleya, Charles M. Manly, przerobił projekt na pięciocylindrowy, chłodzony wodą silnik radialny, który osiągał moc 52 KM (39 kW) przy 950 obr/min, co było wyczynem, którego powtórzenie zajęło lata. Teraz, mając zarówno moc, jak i projekt, Langley połączył te dwie rzeczy z wielkimi nadziejami.
Niestety, powstały samolot okazał się zbyt kruchy. Zwykłe przeskalowanie oryginalnych małych modeli dało w efekcie projekt, który był zbyt słaby, by utrzymać się w całości. Dwa starty pod koniec 1903 roku zakończyły się natychmiastowym wpadnięciem Aerodromu do wody. Pilot, Manly, został uratowany za każdym razem. Ponadto system sterowania samolotem był nieodpowiedni, by umożliwić szybką reakcję pilota, nie posiadał też żadnej metody sterowania bocznego, a stabilność Aerodromu w powietrzu była znikoma.
Próby Langleya zdobycia dalszych funduszy nie powiodły się, a jego wysiłki zakończyły się. Dziewięć dni po drugim nieudanym starcie, 8 grudnia, bracia Wright z powodzeniem oblatali swojego Flyera. Glenn Curtiss wprowadził 93 modyfikacje do Aerodromu i w 1914 roku oblatał ten zupełnie inny samolot. Nie uznając tych modyfikacji, Smithsonian Institution stwierdziło, że Aerodrom Langleya był pierwszą maszyną „zdolną do lotu”.
WhiteheadEdit
Gustave Weißkopf był Niemcem, który wyemigrował do USA, gdzie wkrótce zmienił nazwisko na Whitehead. Od 1897 do 1915 roku projektował i budował wczesne maszyny latające i silniki. 14 sierpnia 1901 r., dwa i pół roku przed lotem braci Wright, twierdził, że przeprowadził kontrolowany lot z napędem w swoim jednopłatowcu numer 21 w Fairfield w stanie Connecticut. Lot ten został opisany w lokalnej gazecie Bridgeport Sunday Herald. Około 30 lat później, kilka osób przesłuchanych przez badacza twierdziło, że widziało ten lub inne loty Whiteheada.
W marcu 2013 roku, Jane’s All the World’s Aircraft, autorytatywne źródło dla współczesnego lotnictwa, opublikowało artykuł redakcyjny, w którym uznano lot Whiteheada za pierwszy załogowy, napędzany, kontrolowany lot jednostki cięższej od powietrza. Smithsonian Institution (opiekunowie oryginalnego Wright Flyer) i wielu historyków lotnictwa nadal utrzymuje, że Whitehead nie poleciał tak, jak sugerowano.
Bracia WrightEdit
Przy zastosowaniu metodycznego podejścia i skoncentrowaniu się na możliwości sterowania samolotem, bracia zbudowali i przetestowali serię projektów latawców i szybowców w latach 1898-1902, zanim podjęli próbę zbudowania konstrukcji z napędem. Szybowce działały, ale nie tak dobrze, jak Wrightowie oczekiwali na podstawie eksperymentów i prac swoich poprzedników. Ich pierwszy pełnowymiarowy szybowiec, wystrzelony w 1900 roku, miał tylko połowę przewidywanej siły nośnej. Ich drugi szybowiec, zbudowany w następnym roku, osiągnął jeszcze gorsze wyniki. Zamiast się poddać, Wrightowie zbudowali własny tunel aerodynamiczny i stworzyli wiele skomplikowanych urządzeń do pomiaru siły nośnej i oporu na 200 testowanych skrzydłach. Dzięki temu Wrightowie poprawili wcześniejsze błędy w obliczeniach oporu i siły nośnej. Testy i obliczenia doprowadziły do powstania trzeciego szybowca o większym współczynniku kształtu i prawdziwie trójosiowym sterowaniu. W 1902 roku Wrightowie oblatali go setki razy, a jego osiągi były znacznie lepsze niż poprzednich modeli. Dzięki rygorystycznemu systemowi eksperymentów, obejmującemu testowanie profili aerodynamicznych w tunelu aerodynamicznym i testowanie w locie pełnowymiarowych prototypów, Wrightowie nie tylko zbudowali w następnym roku działający samolot, Wright Flyer, ale także przyczynili się do rozwoju nauki inżynierii lotniczej.
Wrightowie wydają się być pierwszymi, którzy podjęli poważne, studyjne próby jednoczesnego rozwiązania problemów mocy i sterowania. Oba problemy okazały się trudne, ale nie stracili zainteresowania. Problem sterowania rozwiązali poprzez wynalezienie wypaczenia skrzydeł dla kontroli przechyłu, połączonego z jednoczesną kontrolą odchylenia za pomocą sterowalnego tylnego steru kierunku. Prawie od niechcenia zaprojektowali i zbudowali silnik spalinowy o małej mocy. Zaprojektowali również i wyrzeźbili drewniane śmigła, które były bardziej wydajne niż jakiekolwiek inne wcześniej, co pozwoliło im uzyskać odpowiednią wydajność z niskiej mocy silnika. Choć we wczesnej historii lotnictwa tylko przez krótki czas stosowano zawijanie skrzydeł jako środek kontroli bocznej, zasada łączenia kontroli bocznej w połączeniu ze sterem kierunku stanowiła kluczowy postęp w sterowaniu samolotem. Podczas gdy wielu pionierów lotnictwa zdawało się pozostawiać bezpieczeństwo w dużej mierze przypadkowi, na projekt Wrightów ogromny wpływ miała potrzeba nauczenia się latania bez nieuzasadnionego ryzyka dla życia i zdrowia, poprzez przeżycie katastrofy. Ten nacisk, podobnie jak niska moc silnika, był powodem małej prędkości lotu i startu przy silnym wietrze. Osiągi, a nie bezpieczeństwo, były powodem zastosowania konstrukcji z tylnym obciążeniem, ponieważ skrzydło nie mogło być bardzo obciążone; skrzydła anhedralne miały mniejszy wpływ na wiatr boczny i były zgodne z niską statecznością w locie.
Według Smithsonian Institution i Fédération Aéronautique Internationale (FAI), Wrightowie wykonali pierwszy trwały, kontrolowany, napędzany energią elektryczną lot załogowy cięższym od powietrza w Kill Devil Hills, w Karolinie Północnej, cztery mile (8 km) na południe od Kitty Hawk, w Karolinie Północnej, 17 grudnia 1903 roku.
Pierwszy lot Orville’a Wrighta, o wysokości 120 stóp (37 m) w 12 sekund, został uwieczniony na słynnej fotografii. W czwartym locie tego samego dnia, Wilbur Wright przeleciał 852 stopy (260 m) w 59 sekund. Świadkami tych lotów byli trzej ratownicy z wybrzeża, lokalny biznesmen i chłopiec z wioski, co czyniło je pierwszymi publicznymi lotami i pierwszymi dobrze udokumentowanymi.
Orville opisał ostatni lot tego dnia: „Pierwsze kilkaset stóp było w górę i w dół, jak poprzednio, ale do czasu pokonania trzystu stóp maszyna była pod znacznie lepszą kontrolą. Kurs na następnych czterysta czy pięćset stóp nie był zbytnio pofałdowany. Jednakże, gdy pokonano około osiemset stóp, maszyna zaczęła ponownie kołysać się i w jednym ze swoich rzutów w dół uderzyła w ziemię. Odległość nad ziemią zmierzono na 852 stopy (260 m); czas lotu wynosił 59 sekund. Rama podtrzymująca przedni ster została mocno złamana, ale główna część maszyny nie doznała żadnych obrażeń. Oszacowaliśmy, że maszyna może być przywrócona do lotu w ciągu dnia lub dwóch”. Ze względów bezpieczeństwa latali tylko około dziesięciu stóp nad ziemią, więc mieli niewielkie pole manewru, a wszystkie cztery loty w porywistym wietrze zakończyły się wyboistym i niezamierzonym „lądowaniem”. Współczesna analiza przeprowadzona przez profesorów Freda E. C. Culicka i Henry’ego R. Rexa (1985) wykazała, że model Wright Flyer z 1903 roku był tak niestabilny, że nikt poza Wrightami, którzy szkolili się na szybowcu z 1902 roku, nie był w stanie nim kierować.
Wrightowie kontynuowali loty w Huffman Prairie koło Dayton w Ohio w latach 1904-05. W maju 1904 roku zaprezentowali Flyera II, cięższą i ulepszoną wersję oryginalnego Flyera. 23 czerwca 1905 roku po raz pierwszy oblatali trzecią maszynę, Flyer III. Po poważnej katastrofie w dniu 14 lipca 1905 r., przebudowali Flyera III i dokonali ważnych zmian konstrukcyjnych. Prawie dwukrotnie zwiększyli wielkość steru wysokości i steru kierunku oraz przesunęli je dwukrotnie dalej od skrzydeł. Dodali dwie stałe pionowe łopatki (zwane „mrugaczami”) pomiędzy podnośnikami i nadali skrzydłom bardzo niewielki przechył. Odłączyli ster kierunku od sterowania skrętem skrzydeł i umieścili go, jak we wszystkich przyszłych samolotach, na osobnym uchwycie. Po wznowieniu lotów rezultaty były natychmiastowe. Poważna niestabilność skoku, która przeszkadzała Flyerom I i II została znacznie zredukowana, dzięki czemu wyeliminowano powtarzające się drobne awarie. Loty przeprojektowanym Flyerem III zaczęły trwać ponad 10 minut, potem 20, a następnie 30. Flyer III stał się pierwszym praktycznym samolotem (choć bez kół i potrzebującym urządzenia startowego), latającym konsekwentnie pod pełną kontrolą i sprowadzającym pilota bezpiecznie do punktu startu oraz lądującym bez uszkodzeń. 5 października 1905 roku Wilbur przeleciał 24 mile (39 km) w 39 minut 23 sekundy.”
Według wydania magazynu Scientific American z kwietnia 1907 roku bracia Wright wydawali się posiadać najbardziej zaawansowaną wiedzę na temat nawigacji w powietrzu. Jednak to samo czasopismo twierdziło również, że przed wydaniem w kwietniu 1907 roku w Stanach Zjednoczonych nie odbył się żaden publiczny lot. W związku z tym bracia stworzyli nagrodę Scientific American Aeronautic Trophy, aby zachęcić do opracowania cięższej od powietrza maszyny latającej.