تاريخ الطيران

منذ القدم، انتشرت قصص عن رجال يربطون أجنحة تشبه أجنحة الطيور، أو عباءات صلبة، أو أدوات أخرى، ويحاولون الطيران، عادةً بالقفز من برج. وتُعدّ أساطير ديدالوس وإيكاروس اليونانية من أقدم الأمثلة المعروفة. ^{[ 8 ]} ونشأت قصص أخرى في آسيا القديمة ^{[ 9 ]} والعصور الوسطى الأوروبية. خلال تلك الفترة المبكرة، لم تكن مفاهيم الرفع والاستقرار والتحكم مفهومة جيدًا، وكانت معظم المحاولات تنتهي بإصابات خطيرة أو الموت.

حاول العالم الأندلسي عباس بن فرناس (810-887 م) الطيران في قرطبة بإسبانيا ، فغطى جسده بريش النسر وربط جناحين بذراعيه. ^{[ 10 ] [ 11 ]} ويروي المؤرخ الجزائري أحمد محمد المقري ، من القرن السابع عشر ، نقلاً عن قصيدة لمؤمن بن سعيد، شاعر بلاط محمد الأول ملك قرطبة في القرن التاسع، أن فرناس طار مسافةً قبل أن يهبط مصابًا بجروح، تُعزى إلى افتقاره للذيل (كما تستخدم الطيور ذيولها للهبوط). ^{[ 10 ] [ 12 ]} وفي القرن الثاني عشر، كتب ويليام المالمسبري أن إيلمر المالمسبري ، وهو راهب بندكتي من القرن الحادي عشر، ربط جناحين بيديه وقدميه وطار مسافةً قصيرة، ^{[ 10 ]} لكنه كسر ساقيه أثناء الهبوط، إذ كان قد أهمل أيضًا صنع ذيل لنفسه. ^{[ 12 ]}

قام العديد من الأشخاص الآخرين بقفزات موثقة جيداً في القرون اللاحقة. وفي عام 1811، قام ألبريشت بيربلينجر ببناء طائرة ذات أجنحة متحركة وقفز في نهر الدانوب في أولم. ^{[ 13 ]}

ربما كانت الطائرة الورقية أول شكل من أشكال الطائرات التي صنعها الإنسان والتي تفوق وزنها وزن الهواء. ^{[ 3 ]} وقد اختُرعت في الصين ، ربما في القرن الخامس قبل الميلاد، على يد موزي (مو دي) ولو بان (غونغشو بان). ^{[ 14 ]} وتدعم هذه النتيجة المواد الشائعة والمثالية لصنع الطائرات الورقية في الصين، مثل "قماش الحرير لصنع الشراع، والحرير الناعم عالي المتانة لصنع خيط الطيران، والخيزران المتين لصنع الهيكل". ^{[ 1 ]} ويعود السبب في كون هذه المواد مثالية لصنع الطائرات الورقية إلى حد كبير إلى بنيتها. فالخيزران، كونه مادة قوية مجوفة، يشبه إلى حد كبير العظام المجوفة في الطيور، مما يسمح بوزن أقل، وبالتالي تسهيل الطيران. وقد زُوّدت بعض الطائرات الورقية بخيوط وصفارات لإصدار أصوات موسيقية أثناء الطيران. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} تصف المصادر الصينية القديمة والوسيطة استخدام الطائرات الورقية لقياس المسافات، واختبار اتجاه الرياح، ورفع الرجال، وإرسال الإشارات، والتواصل، وإرسال الرسائل. ^{[ 18 ]} غالبًا ما كانت التصاميم اللاحقة تصور صورًا للحشرات الطائرة والطيور وغيرها من المخلوقات، الحقيقية منها والأسطورية.

انتشرت الطائرات الورقية من الصين إلى أنحاء العالم. وبعد دخولها إلى بقية أنحاء آسيا ، تطورت إلى الطائرات الورقية المقاتلة ، التي تتميز بخيط خشن يُستخدم لقطع الطائرات الورقية الأخرى. وقد نشأت أبرز تصاميم الطائرات الورقية المقاتلة في الهند واليابان ^{[ 1 ]} .

استُخدمت المراوح الدوارة للطيران العمودي منذ عام 400 قبل الميلاد في شكل مروحية الخيزران ، وهي لعبة صينية قديمة. ^{[ 21 ] [ 22 ]} وظهرت لعبة "مولينيه آ نوا" (المروحة الدوارة على الجوزة) المشابهة في أوروبا في القرن الرابع عشر الميلادي. ^{[ 23 ]}

أدرك الصينيون منذ القدم أن الهواء الساخن يصعد إلى الأعلى، وطبقوا هذا المبدأ على نوع من المناطيد الصغيرة التي تُسمى " الفانوس الطائر" . يتكون الفانوس الطائر من بالون ورقي يُوضع أسفله أو داخله مصباح صغير. تُطلق الفوانيس الطائرة تقليديًا للترفيه والاحتفالات. ووفقًا لجوزيف نيدهام ، وُجدت هذه الفوانيس في الصين منذ القرن الثالث قبل الميلاد. يُنسب استخدامها العسكري إلى الجنرال تشوغي ليانغ (180-234 ميلادي)، الذي يُقال إنه استخدمها لإرهاب قوات العدو. ^{[ 24 ]}

هناك أدلة تشير إلى أن الصينيين قد "حلوا مشكلة الملاحة الجوية" باستخدام البالونات، قبل مئات السنين من القرن الثامن عشر. ^{[ 25 ]}

في نهاية المطاف، بدأ بعض الباحثين باكتشاف وتحديد بعض أساسيات تصميم الطائرات العقلاني. وكان ليوناردو دافنشي أبرزهم ، على الرغم من أن أعماله ظلت مجهولة حتى عام 1797، وبالتالي لم يكن لها أي تأثير على التطورات خلال القرون الثلاثة التالية. ورغم أن تصاميمه عقلانية، إلا أنها ليست علمية. ^{[ 26 ]} فقد قلل بشكل خاص من تقدير كمية الطاقة اللازمة لدفع جسم طائر، ^{[ 27 ]} معتمدًا في تصاميمه على رفرفة أجنحة طائر بدلاً من مروحة تعمل بمحرك. ^{[ 28 ]}

درس ليوناردو طيران الطيور والخفافيش، ^{[ 27 ]} مدعيًا تفوق الخفافيش نظرًا لجناحها غير المثقوب. ^{[ 29 ]} حلل ليوناردو هذه الظاهرة وتوقع العديد من مبادئ الديناميكا الهوائية. أدرك أن "الجسم يُبدي مقاومة للهواء بقدر ما يُبدي الهواء مقاومة للجسم". ^{[ 30 ]} وقد عرّف إسحاق نيوتن هذا المبدأ لاحقًا باسم القانون الثالث للحركة عام 1687.

منذ أواخر القرن الخامس عشر وحتى عام ١٥٠٥، ^{[ ٢٧ ]} كتب ليوناردو ورسم العديد من التصاميم لآلات وآليات الطيران، بما في ذلك الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، والطائرات الشراعية ذات الأجنحة الثابتة، والطائرات الدوارة (ربما مستوحاة من ألعاب الدوامات )، والمظلات (على شكل خيمة هرمية بإطار خشبي)، ومقياس سرعة الرياح. ^{[ ٢٧ ]} كانت تصاميمه المبكرة تعمل بقوة الإنسان، وشملت الطائرات ذات الأجنحة الثابتة والطائرات الدوارة؛ إلا أنه أدرك عدم جدوى ذلك، واتجه لاحقًا إلى الطيران الشراعي المُتحكم فيه، ورسم أيضًا بعض التصاميم التي تعمل بنابض. ^{[ ٣١ ]}

في مقالٍ بعنوان "سول فولو " ( في الطيران )، يصف ليوناردو آلة طيرانٍ أطلق عليها اسم "الطائر"، صنعها من الكتان المُنشّى، ووصلات الجلد، وأربطة الحرير الخام. وفي " كودكس أتلانتيكوس" ، كتب: "غدًا صباحًا، في الثاني من يناير عام 1496، سأصنع الرباط وأحاول الطيران". ^{[ 28 ] ووفقًا لإحدى الروايات الشائعة، وإن كانت على} الأرجح خيالية، حاول ليوناردو أو أحد تلاميذه الطيران من قمة جبل تشيتشيري عام 1505. ^{[ 27} ]

اقترح فرانشيسكو لانا دي تيرزي في كتابه "برودرومو ديل آرتي مايسترا " (1670) إمكانية تحليق سفن كبيرة في الغلاف الجوي بتطبيق مبادئ الفراغ. وصمم لانا منطادًا بأربع كرات ضخمة من رقائق النحاس متصلة ببعضها لدعم سلة للراكب وذيل ودفة توجيه. جادل النقاد بأن كرات النحاس الرقيقة لا تستطيع تحمل ضغط الهواء المحيط، وأثبتت تجارب لاحقة استحالة فكرته. ^{[ 32 ]}

يُطلق على استخدام الفراغ لإنشاء قوة الرفع اسم المنطاد الفراغي ، ولكن لا يزال من المستحيل بناؤه بالمواد المتاحة اليوم.

في عام 1709، توجه بارتولوميو دي جوسماو إلى الملك جواو الخامس ملك البرتغال وادعى أنه اكتشف طريقة للطيران الجوي.

بسبب مرض الملك، أُعيد جدولة تجربة غوسماو من موعدها الأصلي في 24 يونيو 1709 إلى 8 أغسطس. أُجريت التجربة أمام الملك ونبلاء آخرين في ساحة كاسا دا إنديا ، لكن السفينة الورقية أو الجهاز احترق قبل أن يتمكن من الطيران. ^{[ 33 ]}

تصوير طباعي للأحداث الرائدة (1783 إلى 1846)

في فرنسا، تم تحقيق خمسة إنجازات رائدة في مجال الطيران بين 4 يونيو و1 ديسمبر 1783:

• في الرابع من يونيو، احتشد جمع غفير في مدينة أنوناي الفرنسية لمشاهدة عرض منطاد الهواء الساخن بدون طيار الذي قدمه الأخوان مونغولفييه . صعد منطادهما، الذي يزن 500 رطل، إلى ارتفاع يقارب 3000 قدم، وقطع مسافة تزيد عن ميل ونصف. وبقي في الجو لمدة عشر دقائق قبل أن ينقلب ويشتعل فيه النار. ^{[ 34 ] [ 35 ]}
• في 27 أغسطس، كشف جاك شارل والأخوان روبرت النقاب عن أول منطاد هيدروجيني بدون طيار من ساحة شامب دي مارس في باريس . وهبط بعد حوالي ساعة في غونيس ، حيث ظنه المزارعون المذعورون وحشًا وقاموا بتدميره. ^{[ 36 ]}
• في التاسع عشر من أكتوبر، وأمام ألفي متفرج، صعد جان فرانسوا بيلاتر دي روزييه والماركيز دارلاند على متن طائرة مونغولفييه كأول ركاب. وفي وقت لاحق من ذلك اليوم، حلق جيرو دي فيليت ، وهو طيار آخر، في السماء على ارتفاع أعلى بكثير. ^{[ 37 ]}
• في 21 نوفمبر، أطلق آل مونغولفييه أول رحلة طيران حرة تحمل ركابًا بشريين. كان الملك لويس السادس عشر قد أصدر مرسومًا يقضي بأن يكون المجرمون المحكوم عليهم بالإعدام أول الطيارين، لكن جان فرانسوا بيلاتر دي روزييه، برفقة الماركيز فرانسوا دارلاند ، نجحا في تقديم التماس لنيل هذا الشرف. حلقوا لمسافة 8 كيلومترات (5 أميال) في منطاد يعمل بنيران الخشب. ^{[ 35 ]}  
• في الأول من ديسمبر، أطلق جاك شارل ونيكولا لويس روبرت منطادهما الهيدروجيني المأهول من حديقة التويلري في باريس، أمام حشدٍ من 400 ألف شخص. صعدا إلى ارتفاع حوالي 550 مترًا [ 15] وهبطا عند غروب الشمس في نيسل لا فالي بعد رحلة استغرقت ساعتين وخمس دقائق، قطعا خلالها مسافة 36 كيلومترًا. بعد نزول روبرت، قرر شارل الصعود بمفرده. هذه المرة، صعد بسرعة إلى ارتفاع حوالي 3000 متر ، حيث رأى الشمس مجددًا، وعانى من ألم شديد في أذنيه، ولم يطر بعدها أبدًا.   

أصبحت رياضة ركوب المناطيد ذات أهمية كبيرة في أوروبا في أواخر القرن الثامن عشر، مما وفر أول فهم مفصل للعلاقة بين الارتفاع والغلاف الجوي.

استُخدمت المناطيد غير القابلة للتوجيه خلال الحرب الأهلية الأمريكية من قبل فيلق المناطيد التابع لجيش الاتحاد . وقد حلّق الشاب فرديناند فون زبلين لأول مرة كراكب منطاد مع جيش بوتوماك التابع للاتحاد في عام 1863.

في أوائل القرن العشرين، كانت رياضة ركوب المناطيد شائعة في بريطانيا. وكانت هذه المناطيد المملوكة للقطاع الخاص تستخدم عادةً غاز الفحم كغاز رافع. ونظرًا لأن قوة رفع غاز الفحم تعادل نصف قوة رفع الهيدروجين، كان لا بد من أن تكون المناطيد أكبر حجمًا، إلا أن غاز الفحم كان متوفرًا بكثرة، وكانت مصانع الغاز المحلية توفر أحيانًا تركيبة خاصة خفيفة الوزن لفعاليات ركوب المناطيد. ^{[ 38 ]}

كانت المناطيد تُسمى في الأصل "بالونات قابلة للتوجيه"، ولا تزال تُسمى أحيانًا بالمناطيد حتى اليوم.

استمر العمل على تطوير منطاد قابل للتوجيه (أو منطاد) بشكل متقطع طوال القرن التاسع عشر. ويُعتقد أن أول رحلة طيران مدفوعة ومتحكم بها ومستدامة لمركبة أخف من الهواء قد حدثت في عام 1852 عندما حلق هنري جيفارد لمسافة 24 كيلومترًا (15 ميلًا) في فرنسا، بمركبة تعمل بمحرك بخاري . ^{[ 39 ]} 

شهد عام 1884 تقدماً آخر، حيث قام تشارلز رينارد وآرثر كريبس بأول رحلة طيران حرة قابلة للتحكم الكامل في منطاد فرنسي يعمل بالطاقة الكهربائية، أطلقوا عليه اسم " لا فرانس" . قطع المنطاد، الذي يبلغ طوله 52 متراً (170 قدماً) وحجمه 1900 متر مكعب (66000 قدم ^مكعب ) ، مسافة 8 كيلومترات (5 أميال) في 23 دقيقة بمساعدة محرك كهربائي بقوة 8.5 حصان. ^{[ 40 ] [ 41 ]}    

إلا أن هذه الطائرات كانت عموماً قصيرة العمر وهشة للغاية. ولم تبدأ الرحلات الجوية المنتظمة والمضبوطة إلا مع ظهور محرك الاحتراق الداخلي .

كانت أولى الطائرات التي قامت برحلات جوية منتظمة ومُتحكَّم بها هي المناطيد غير الصلبة (التي تُسمى أحيانًا "المناطيد"). وكان أنجح طيار رائد لهذا النوع من الطائرات هو البرازيلي ألبرتو سانتوس دومونت، الذي جمع ببراعة بين المنطاد ومحرك الاحتراق الداخلي. في 19 أكتوبر 1901، حلّق بمنطاده رقم 6 فوق باريس من حديقة سان كلو، مرورًا ببرج إيفل، وعاد في أقل من 30 دقيقة، ليفوز بجائزة دويتش دي لا مورت . واصل سانتوس دومونت تصميم وبناء العديد من الطائرات. إلا أن الجدل الذي أثير لاحقًا حول ادعاءاته وادعاءات آخرين بشأن الطائرات طغى على إسهامه الكبير في تطوير المناطيد.

في الوقت الذي بدأت فيه المناطيد غير الصلبة تحقق بعض النجاح، كان يجري تطوير أولى المناطيد الصلبة الناجحة. وقد تفوقت هذه المناطيد على الطائرات ذات الأجنحة الثابتة من حيث قدرة نقل البضائع لعقود. وكان الكونت الألماني فرديناند فون زبلين رائدًا في تصميم المناطيد الصلبة وتطويرها .

بدأ بناء أول منطاد زبلين عام 1899 في قاعة تجميع عائمة على بحيرة كونستانس في خليج مانزل، فريدريشهافن . وكان الهدف من ذلك تسهيل عملية الإطلاق، حيث كان من السهل توجيه القاعة مع اتجاه الرياح. بلغ طول النموذج الأولي للمنطاد LZ 1 (اختصارًا لـ "Luftschiff Zeppelin") 128 مترًا (420 قدمًا) ، وكان يعمل بمحركين من دايملر بقوة 10.6 كيلوواط (14.2 حصانًا)، وكان متوازنًا عن طريق تحريك ثقل بين حجرتي المحرك .    

لم تستغرق رحلتها الأولى، في 2 يوليو 1900، سوى 18 دقيقة، إذ اضطرت المركبة LZ 1 للهبوط على البحيرة بعد تعطل آلية لفّ ثقل الموازنة. وبعد إصلاحها، أثبتت التقنية جدواها في رحلات لاحقة، متجاوزةً  سرعة المنطاد الفرنسي " لا فرانس" البالغة 6 أمتار في الثانية بمقدار 3  أمتار في الثانية، إلا أنها لم تتمكن بعد من إقناع المستثمرين المحتملين. واستغرق الأمر عدة سنوات قبل أن يتمكن الكونت من جمع التمويل الكافي لمحاولة أخرى.

تأسست خدمة ركاب المنطاد الألماني المعروفة باسم DELAG (Deutsche-Luftschiffahrts AG) في عام 1910.

على الرغم من استخدام المناطيد في كل من الحرب العالمية الأولى والثانية، واستمرار استخدامها على نطاق محدود حتى يومنا هذا، إلا أن تطورها طغى عليه إلى حد كبير تطور المركبات الأثقل من الهواء.

ذكر الرحالة أوليا جلبي أنه في عام 1633، انطلق العالم والمهندس العثماني لاغاري حسن جلبي من سراي بورنو في صاروخ ذي سبعة أجنحة يعمل بخمسين أوكا (140  رطلاً) من البارود . وقيل إن الرحلة تمت بالتزامن مع ولادة ابنة السلطان مراد الرابع . وكما كتب أوليا جلبي، أعلن لاغاري قبل إطلاق مركبته: "يا سلطاني! بارك الله فيك، سأتحدث إلى يسوع!"؛ وبعد صعوده في الصاروخ، هبط في البحر، وسبح إلى الشاطئ مازحاً: "يا سلطاني! يسوع يرسل إليك تحياته!"؛ فكافأه السلطان بالفضة ومنحه رتبة سيباهي في الجيش العثماني . ^{[ 42 ] [ 43 ]} كتبت أوليا جلبي أيضًا عن شقيق لاغاري، هزارفين أحمد جلبي ، الذي قام برحلة بطائرة شراعية قبل عام.

قام المخترع الإيطالي تيتو ليفيو بوراتيني ، الذي دعاه الملك البولندي فلاديسلاف الرابع إلى بلاطه في وارسو ، ببناء نموذج طائرة بأربعة أجنحة ثابتة قابلة للطي عام 1647. ^{[ 44 ]} وُصفت الطائرة بأنها "أربعة أزواج من الأجنحة متصلة بـ"تنين " متقن الصنع " ، ويُقال إنها نجحت في رفع قطة عام 1648، لكن بوراتيني نفسه لم ينجح في ذلك. ^{[ 45 ]} ووعد بوراتيني بأن "الإصابات ستكون طفيفة للغاية" عند هبوط الطائرة. ^{[ 46 ]} وتُعتبر طائرته "التنين الطائر" "الطائرة الأكثر تطورًا وتعقيدًا التي بُنيت قبل القرن التاسع عشر". ^{[ 47 ]}

كانت أول ورقة بحثية منشورة عن الطيران بعنوان "رسم تخطيطي لآلة للطيران في الجو" لإيمانويل سويدنبورغ، نُشرت عام ١٧١٦. ^{[ ٤٨ ]} تألفت هذه الآلة الطائرة من هيكل خفيف مغطى بقماش متين، ومزودة بمجدافين أو جناحين كبيرين يتحركان على محور أفقي، بحيث لا يواجه الرفع أي مقاومة أثناء حركة المجداف للأعلى، بينما يوفر الرفع أثناء حركة المجداف للأسفل قوة الرفع. كان سويدنبورغ يعلم أن الآلة لن تطير، لكنه اقترحها كبداية، وكان واثقًا من إمكانية حل المشكلة. وقد أثبت سويدنبورغ صحة ملاحظته بأن إيجاد طريقة لتزويد الطائرة بالطاقة كان من أهم المشاكل التي يجب التغلب عليها.

يبدو الحديث عن مثل هذه الآلة أسهل من تطبيقها على أرض الواقع، فهي تتطلب قوة أكبر ووزنًا أقل مما هو موجود في جسم الإنسان. قد يقترح علم الميكانيكا وسيلةً لذلك، ألا وهي نابض حلزوني قوي. إذا ما روعيت هذه المزايا والمتطلبات، فربما في المستقبل سيكتشف أحدهم طريقةً أفضل لاستخدام تصميمنا وإضافة بعض التحسينات لتحقيق ما لا يسعنا إلا اقتراحه. ومع ذلك، توجد أدلة وأمثلة كافية من الطبيعة تُثبت إمكانية حدوث مثل هذه الرحلات دون خطر، مع أن التجارب الأولى قد تكون مكلفة، وقد تُكلفك الكثير.

في 16 مايو 1793، عبر المخترع الإسباني دييغو مارين أغيليرا نهر أرانديلا في كورونيا ديل كوندي ، قشتالة ، طائراً لمسافة تتراوح بين 300 و400 متر (980 إلى 1310 قدم) باستخدام آلة طائرة. ^{[ 49 ]} 

حلّت رياضة القفز بالبالونات محلّ القفز من الأبراج، مُثبتةً أيضاً، بنتائج كارثية في أغلب الأحيان، عدم جدوى الاعتماد على القوة البشرية والأجنحة في تحقيق الطيران. وفي الوقت نفسه، بدأت الدراسات العلمية الجادة حول الطيران بأجسام أثقل من الهواء. ففي عام 1801، تمكّن الضابط الفرنسي أندريه غيوم ريسنييه دي غويه من الانزلاق لمسافة 300 متر انطلاقاً من أعلى أسوار مدينة أنغوليم ، لكنه كُسرت ساقه عند وصوله. ^{[ 50 ]} وفي عام 1837، صرّح عالم الرياضيات الفرنسي والعميد إيزيدور ديديون قائلاً: "لن ينجح الطيران إلا إذا وُجد محرك تكون نسبة وزنه إلى وزن الجهاز الذي يحمله أكبر من نسبة وزن آلات البخار الحالية أو القوة التي يولدها البشر أو معظم الحيوانات". ^{[ 51 ]}

جورج كايلي وأول طائرة حديثة

لُقِّب جورج كايلي لأول مرة بـ"أبو الطائرة" عام 1846. ^{[ 52 ]} خلال السنوات الأخيرة من القرن الثامن عشر، بدأ أول دراسة معمقة لفيزياء الطيران ، وصمّم لاحقًا أول مركبة حديثة أثقل من الهواء. ومن بين إنجازاته العديدة، تشمل أهم إسهاماته في علم الطيران ما يلي:

• توضيح أفكارنا ووضع مبادئ الطيران الأثقل من الهواء.
• الوصول إلى فهم علمي لمبادئ طيران الطيور.
• أُجريت تجارب ديناميكية هوائية علمية لإثبات السحب والانسيابية، وحركة مركز الضغط، وزيادة الرفع الناتج عن تقويس سطح الجناح.
• تحديد التكوين الحديث للطائرة الذي يتألف من جناح ثابت وجسم الطائرة ومجموعة الذيل.
• عروض توضيحية للطيران الشراعي المأهول.
• تم تحديد الفهم الحاسم بأن محركًا خفيف الوزن وقوي سيكون ضروريًا للطيران المستدام للأجسام الأثقل من الهواء، والمعروف الآن بنسبة القوة إلى الوزن.
• يُعرف بإسهامه في وضع الأساس النظري لاستخدام المحركات في الطائرات وتصميم الطائرات الحديثة من خلال تحديد وشرح القوى الأساسية الأربع للطيران: الرفع، والدفع، والسحب، والوزن.

هدفت أبحاث كايلي حول الطائرات إلى معالجة المجالات الأساسية الأربعة الضرورية لعلم الطيران: الدفع، والتصميم الهيكلي، والديناميكا الهوائية، والاستقرار والتحكم. وقد أرست أعماله الأساس لفهم شامل لهذه المكونات الحيوية، والتي لا تزال ذات أهمية بالغة في هذا المجال حتى اليوم. ^{[ 53 ]}

كان أول ابتكار لكايلي هو دراسة العلوم الأساسية للرفع من خلال اعتماد جهاز اختبار الذراع الدوارة لاستخدامه في أبحاث الطائرات واستخدام نماذج ديناميكية هوائية بسيطة على الذراع، بدلاً من محاولة تحليق نموذج لتصميم كامل.

في عام 1799، وضع مفهوم الطائرة الحديثة كآلة طيران ذات أجنحة ثابتة مزودة بأنظمة منفصلة للرفع والدفع والتحكم. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

في عام 1804، صنع كايلي نموذجًا لطائرة شراعية، كانت أول آلة طيران حديثة أثقل من الهواء. كان تصميمها مشابهًا لتصميم الطائرات الحديثة التقليدية، بجناح مائل نحو الأمام وذيل قابل للتعديل في الخلف مزود بسطح ذيل وزعنفة. سمح وزن متحرك بتعديل مركز ثقل النموذج . ^{[ 56 ]}

في عام ١٨٠٩، مدفوعًا بتصرفات معاصريه المضحكة، بدأ بنشر أطروحة رائدة من ثلاثة أجزاء بعنوان " في الملاحة الجوية " (١٨٠٩-١٨١٠). ^{[ ٥٧ ]} كتب فيها أول بيان علمي للمشكلة، قائلاً: "تتلخص المشكلة برمتها ضمن هذه الحدود، وهي جعل سطح ما يدعم وزنًا معينًا بتطبيق قوة على مقاومة الهواء". حدد القوى المتجهة الأربع التي تؤثر على الطائرة: الدفع ، والرفع، والسحب ، والوزن ، وميّز بين الاستقرار والتحكم في تصاميمه. كما حدد ووصف أهمية الجنيح المقوس ، والزاوية ثنائية السطوح، والدعامات القطرية ، وتقليل السحب، وساهم في فهم وتصميم الطائرات ذات الأجنحة المتحركة والمظلات .

في عام 1848، كان قد أحرز تقدماً كافياً لبناء طائرة شراعية ثلاثية الأجنحة كبيرة وآمنة بما يكفي لحمل طفل. تم اختيار صبي محلي؛ اسمه غير معروف. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

ثم نشر في عام 1852 تصميمًا لطائرة شراعية مأهولة بالحجم الكامل أو "مظلة قابلة للتحكم" تُطلق من منطاد. بعد ذلك، صنع نسخة قادرة على الإطلاق من قمة تل، والتي حملت أول طيار بالغ عبر وادي برومبتون في عام 1853.

عصر البخار

استلهم هينسون تصميمه لعام 1842 لعربة بخارية جوية مباشرةً من أعمال كايلي، فشكّل بذلك سابقةً في هذا المجال. ورغم أنه كان مجرد تصميم، إلا أنه كان الأول من نوعه في التاريخ لطائرة ثابتة الجناحين تعمل بالمروحة.

شهد عام 1866 تأسيس الجمعية البريطانية للملاحة الجوية، وبعد عامين أُقيم أول معرض للملاحة الجوية في العالم في قصر الكريستال بلندن، ^{[ 60 ]} حيث مُنح جون سترينغفيلو جائزة قدرها 100 جنيه إسترليني لمحرك البخار ذي أفضل نسبة قدرة إلى وزن . ^{[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]} في عام 1848، حقق سترينغفيلو أول رحلة طيران بمحرك باستخدام طائرة أحادية السطح تعمل بالبخار، يبلغ طول جناحيها 3 أمتار (10 أقدام)، بُنيت في مصنع مهجور للدانتيل في تشارد، سومرست . في المحاولة الأولى، التي أُجريت داخل مبنى، استخدمت الطائرة مروحتين تدوران في اتجاهين متعاكسين ، وحلقت لمسافة ثلاثة أمتار (10 أقدام) قبل أن تفقد استقرارها، مما أدى إلى تلفها. أما المحاولة الثانية فكانت أكثر نجاحًا، حيث تركت الطائرة سلكًا توجيهيًا لتطير بحرية، محققةً مسافة 30 ياردة (30 ياردة) من الطيران المستقيم والمستوي. ^{[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]} قدّم فرانسيس هربرت وينهام أول ورقة بحثية للجمعية الملاحية المُنشأة حديثًا (والتي أصبحت لاحقًا الجمعية الملكية للملاحة الجوية )، بعنوان "حول الحركة الجوية" . وقد طوّر عمل كايلي حول الأجنحة المحدبة، مُحققًا نتائج مهمة. ولاختبار أفكاره، قام منذ عام 1858 ببناء العديد من الطائرات الشراعية، المأهولة وغير المأهولة، والتي يصل عدد أجنحتها إلى خمسة أجنحة مُكدّسة. ولاحظ أن الأجنحة الطويلة والرفيعة أفضل من الأجنحة الشبيهة بأجنحة الخفافيش، لأنها تتمتع بحافة أمامية أكبر بالنسبة لمساحتها. وتُعرف هذه العلاقة اليوم بنسبة أبعاد الجناح. 

شهد النصف الثاني من القرن التاسع عشر فترة دراسة مكثفة، تميزت بوجود " علماء من الطبقة الراقية " الذين مثلوا معظم الجهود البحثية حتى القرن العشرين. ومن بينهم العالم والفيلسوف والمخترع البريطاني ماثيو بيرس وات بولتون ، الذي درس التحكم الجانبي في الطيران وكان أول من حصل على براءة اختراع لنظام التحكم بالجنيحات في عام 1868. ^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}

في عام 1871، صنع وينام أول نفق هوائي باستخدام مروحة، تعمل بمحرك بخاري، لدفع الهواء أسفل أنبوب طوله 12 قدمًا (3.7 مترًا) إلى النموذج. ^{[ 71 ]}  

في غضون ذلك، حفّزت التطورات البريطانية الباحثين الفرنسيين. ففي عام 1857، اقترح فيليكس دو تيمبل طائرة أحادية السطح مزودة بذيل وعجلات هبوط قابلة للسحب. وبعد تطوير أفكاره بنموذج يعمل أولاً بآلية الساعة ثم بالبخار، حقق في النهاية قفزة قصيرة بمركبة مأهولة كاملة الحجم عام 1874. وقد تمكنت من الإقلاع بقوتها الذاتية بعد انطلاقها من منحدر، وانزلقت لفترة وجيزة ثم عادت بسلام إلى الأرض، مما جعلها أول انزلاق ناجح بمحرك في التاريخ.

في عام 1865، نشر لويس بيير مويارد كتابًا مؤثرًا بعنوان "إمبراطورية الهواء " ( l'Empire de l'Air ).

في عام 1856، حقق الفرنسي جان ماري لو بريس أول رحلة طيران أعلى من نقطة انطلاقه، وذلك بسحب حصان لطائرته الشراعية " L'Albatros artificiel " على الشاطئ. ويُقال إنه وصل إلى ارتفاع 100 متر، على مسافة 200 متر.

ساهم الفرنسي ألفونس بينو في تطوير نظرية انحناءات الأجنحة وديناميكا الهواء. كما بنى نماذج ناجحة للطائرات والمروحيات والطائرات ذات الأجنحة المتحركة. في عام 1871، حلّق بأول طائرة ثابتة الجناح مستقرة ديناميكيًا هوائيًا، وهي طائرة أحادية السطح أطلق عليها اسم "بلانوفور"، لمسافة 40 مترًا (130 قدمًا) . تضمن نموذج بينو العديد من اكتشافات كايلي، بما في ذلك استخدام الذيل، وزاوية الجناح الثنائية لتحقيق الاستقرار الذاتي، واستخدام المطاط. كما تميزت طائرة "بلانوفور" بالاستقرار الطولي، حيث تم ضبطها بحيث يكون سطح الذيل بزاوية سقوط أصغر من زاوية سقوط الأجنحة، وهو ما يُعد إضافة أصلية وهامة لنظرية الطيران. ^{[ 72 ]} أما مشروع بينو اللاحق لطائرة برمائية، والذي لم يُبنَ قط، فقد تضمن ميزات حديثة أخرى. طائرة أحادية السطح بدون ذيل مزودة بزعنفة رأسية واحدة ومروحتين جرّارتين، كما أنها تتميز بأسطح توجيه ومصعد خلفي مفصلية، وهيكل سفلي قابل للسحب، وقمرة قيادة مغلقة بالكامل ومجهزة بأجهزة قياس.  

كان الفرنسي فيكتور تاتين أحد المنظرين الآخرين . في عام 1879، حلّق بطائرة نموذجية، تشبه مشروع بينو، ذات سطح واحد ومروحتين جرّارتين، ولكنها مزودة أيضًا بذيل أفقي منفصل. كانت تعمل بالهواء المضغوط. كانت هذه الطائرة، المربوطة بعمود، أول طائرة نموذجية تقلع بقوتها الذاتية.

في عام 1884، نشر ألكسندر جوبيل عمله La Locomotion Aérienne ( الحركة الجوية )، على الرغم من أن آلة الطيران التي بناها لاحقًا فشلت في الطيران.

في عام 1890، أنجز المهندس الفرنسي كليمنت أدير أولى طائراته الثلاث التي تعمل بالبخار، وهي طائرة "إيول" . وفي 9 أكتوبر من العام نفسه، قام أدير بقفزة غير متحكم بها لمسافة 50 مترًا تقريبًا (160 قدمًا) ؛ وكانت هذه أول طائرة مأهولة تقلع بقوتها الذاتية. ^{[ 73 ]} أما طائرته "أفيون 3" التي صممها عام 1897، والتي تميزت فقط بمحركيها البخاريين، فقد فشلت في الطيران. ^{[ 74 ]} ادعى أدير لاحقًا نجاحه، ولم يُفضح ادعاؤه إلا في عام 1910 عندما نشر الجيش الفرنسي تقريره عن محاولته. 

كان حيرام ماكسيم مهندسًا أمريكيًا انتقل إلى إنجلترا. بنى بنفسه جهازًا دوارًا للذراع ونفقًا هوائيًا، وشيّد آلة ضخمة يبلغ طول جناحيها 32 مترًا (105 أقدام) ، وطولها 44 مترًا (145 قدمًا) ، ولها أسطح أفقية أمامية وخلفية، وطاقم من ثلاثة أفراد. زُوّدت بمروحتين مزدوجتين تعملان بمحركين بخاريين مركبين خفيفي الوزن، يُنتج كل منهما 130 كيلوواط (180 حصانًا) . بلغ وزنها الإجمالي 3600 كيلوغرام (8000 رطل) . صُممت كجهاز اختبار لدراسة الرفع الديناميكي الهوائي؛ ولأنها كانت تفتقر إلى أدوات تحكم في الطيران، فقد كانت تسير على قضبان، مع وجود مجموعة ثانية من القضبان فوق العجلات لتقييد حركتها. بعد اكتمالها عام 1894، انفصلت عن القضبان في رحلتها الثالثة، وحلّق في الهواء لمسافة 200 ياردة تقريبًا على ارتفاع يتراوح بين قدمين وثلاثة أقدام ^{[ 75 ]} ، وتعرضت لأضرار بالغة عند سقوطها على الأرض. أُصلحت لاحقًا، لكن ماكسيم تخلى عن تجاربه بعد ذلك بوقت قصير. ^{[ 76 ]}     

في العقد الأخير من القرن التاسع عشر، عمل عدد من الشخصيات البارزة على تطوير الطائرة الحديثة وتحديد معالمها. ونظرًا لافتقارها إلى محرك مناسب، انصبّ التركيز في مجال الطائرات على الاستقرار والتحكم أثناء الطيران الانزلاقي. في عام ١٨٧٩، قام بيوت، بمساعدة ماسيا، بتصميم طائرة شراعية تشبه الطائر، وحلّق بها لفترة وجيزة. وهي محفوظة الآن في متحف الطيران بفرنسا، ويُزعم أنها أقدم آلة طيران بشرية لا تزال موجودة حتى اليوم.

قدّم الإنجليزي هوراشيو فيليبس إسهاماتٍ جوهرية في علم الديناميكا الهوائية. فقد أجرى أبحاثًا مكثفة في نفق الرياح على مقاطع الأجنحة ، مُثبتًا مبادئ الرفع الديناميكي الهوائي التي تنبأ بها كايلي ووينهام. وتُشكّل نتائج أبحاثه أساسًا لجميع تصاميم الأجنحة الحديثة. وبين عامي 1883 و1886، طوّر الأمريكي جون جوزيف مونتغمري سلسلة من ثلاث طائرات شراعية مأهولة، قبل أن يُجري أبحاثه المستقلة في الديناميكا الهوائية ودوران الرفع.

اشتهر أوتو ليلينتال بلقب "ملك الطائرات الشراعية" أو "الرجل الطائر" في ألمانيا. قام بتكرار عمل وينام وتوسيعه بشكل كبير عام 1884، ونشر بحثه عام 1889 بعنوان " طيران الطيور كأساس للطيران" ( Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst )، والذي يُعدّ من أهم الأعمال في تاريخ الطيران. ^{[ 77 ]} كما أنتج سلسلة من الطائرات الشراعية المعلقة ، بما في ذلك أشكال ذات أجنحة تشبه أجنحة الخفافيش، وطائرات أحادية السطح، وطائرات ثنائية السطح، مثل طائرة ديرفيتزر الشراعية وجهاز نورمال للتحليق ، والذي يُعتبر أول طائرة تُنتج بكميات كبيرة، مما جعل "مصنع أوتو ليلينتال للآلات" أول شركة لإنتاج الطائرات في العالم. ^{[ 78 ]}

ابتداءً من عام 1891، أصبح ليليانثال أول شخص يُجري انزلاقات جوية مُتحكَّم بها وغير مُقيَّدة بشكل روتيني، وأول من تم تصويره وهو يُحلِّق بآلة أثقل من الهواء، مما أثار اهتمامًا عالميًا واسعًا. أدى عمل ليليانثال إلى تطويره مفهوم الجناح الحديث. ^{[ 79 ] [ 80 ]} تُعتبر رحلاته في عام 1891 بداية الطيران البشري ^{[ 81 ]} ، ولذلك يُشار إليه غالبًا بـ"أبو الطيران" ^{[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]} أو "أبو الطيران". ^{[ 85 ]}

وثّق عمله بدقة، بما في ذلك الصور، ولهذا السبب يُعدّ من أشهر الرواد الأوائل. قام ليليانثال بأكثر من 2000 رحلة طيران شراعي حتى وفاته عام 1896 متأثراً بجراحه التي أصيب بها في حادث تحطم طائرة شراعية.

بعد تقاعده المبكر، استكمل أوكتاف شانوت مسيرة ليليانثال في تصميم الطائرات، وموّل تطوير العديد من الطائرات الشراعية. وفي صيف عام ١٨٩٦، حلّق فريقه بعدة تصاميم، واستقرّ رأيهم في النهاية على أن أفضلها هو تصميم الطائرة ذات السطحين. وكما فعل ليليانثال، وثّق شانوت عمله وصوّره.

في بريطانيا، قام بيرسي بيلشر ، الذي كان يعمل لدى ماكسيم، ببناء العديد من الطائرات الشراعية وقادها بنجاح خلال منتصف إلى أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر.

أدى اختراع الطائرة الورقية الصندوقية خلال هذه الفترة على يد الأسترالي لورانس هارجريف إلى تطوير الطائرة ثنائية السطح العملية . في عام 1894، ربط هارجريف أربعًا من طائراته الورقية معًا، وأضاف مقعدًا معلقًا، وكان أول من حقق قوة رفع باستخدام طائرة أثقل من الهواء، عندما حلق على ارتفاع 4.9 متر (16 قدمًا ) . ومن رواد الطيران بالطائرات الورقية المأهولة لاحقًا صموئيل فرانكلين كودي في إنجلترا والكابتن جيني ساكوني في فرنسا. 

بدأ ويليام فروست ، من مقاطعة بيمبروكشاير في ويلز، مشروعه عام 1880، وبعد 16 عامًا، صمم آلة طائرة، وفي عام 1894 حصل على براءة اختراع لـ"طائرة فروست الشراعية". وتشير التقارير إلى أن شهود عيان زعموا أن الطائرة حلقت في ساوندرزفوت عام 1896، وقطعت مسافة 500 ياردة قبل أن تصطدم بشجرة وتسقط في حقل. ^{[ 86 ]}

بعد مسيرة مهنية متميزة في علم الفلك ، وقبل توليه منصب أمين مؤسسة سميثسونيان بفترة وجيزة ، بدأ صموئيل بيربونت لانغلي بحثًا جادًا في الديناميكا الهوائية في جامعة بيتسبرغ الحالية . في عام ١٨٩١، نشر كتاب "تجارب في الديناميكا الهوائية" الذي فصّل فيه بحثه، ثم اتجه إلى بناء تصاميمه. كان يأمل في تحقيق استقرار ديناميكي هوائي تلقائي، لذا لم يُعر اهتمامًا كبيرًا للتحكم أثناء الطيران. ^{[ ٨٧ ]} في ٦ مايو ١٨٩٦، حققت طائرة لانغلي رقم ٥ أول رحلة طيران مستدامة ناجحة لمركبة غير مأهولة تعمل بمحرك، أثقل من الهواء، ذات حجم كبير. أُطلقت الطائرة من منجنيق يعمل بنابض، مُثبّت أعلى قارب سكني في نهر بوتوماك بالقرب من كوانتيكو، فيرجينيا . أُجريت رحلتان جويتان بعد ظهر ذلك اليوم، الأولى لمسافة 1005 أمتار (3297 قدمًا) والثانية لمسافة 700 متر (2300 قدمًا) ، بسرعة تقارب 40 كيلومترًا في الساعة (25 ميلًا في الساعة) . وفي كلتا الحالتين، هبطت الطائرة رقم 5 في الماء كما هو مخطط لها، لأنها لم تكن مزودة بعجلات هبوط لتخفيف وزنها. وفي 28 نوفمبر 1896، أُجريت رحلة ناجحة أخرى بالطائرة رقم 6. وقد شهد ألكسندر غراهام بيل هذه الرحلة التي بلغت مسافتها 1460 مترًا (4790 قدمًا) وقام بتصويرها . وكانت الطائرة رقم 6 في الواقع هي الطائرة رقم 4 بعد تعديلها بشكل كبير. ولم يتبقَّ الكثير من الطائرة الأصلية، ما استدعى منحها اسمًا جديدًا.       

بعد نجاح طائرتي " أيرودروم رقم  5" و "أيرودروم رقم  6" ، بدأ لانغلي البحث عن تمويل لبناء نسخة كاملة الحجم من تصاميمه، قادرة على حمل رواد فضاء. وبدافع من الحرب الإسبانية الأمريكية ، منحته الحكومة الأمريكية 50 ألف دولار لتطوير آلة طيران محمولة جواً لأغراض الاستطلاع. خطط لانغلي لبناء نسخة مكبرة تُعرف باسم " أيرودروم  أ" ، وبدأ بنموذج " أيرودروم ربع الحجم" ، الذي حلق مرتين في 18 يونيو 1901، ثم مرة أخرى بمحرك أحدث وأكثر قوة في عام 1903.

بعد نجاح اختبار التصميم الأساسي ظاهريًا، انتقل إلى مشكلة المحرك المناسب. تعاقد مع ستيفن بالزر لتصنيعه، لكنه شعر بخيبة أمل عندما لم يُنتج سوى 8 أحصنة (6.0 كيلوواط) بدلًا من 12 حصانًا (8.9 كيلوواط) التي كان يتوقعها. قام مساعد لانغلي، تشارلز إم. مانلي ، بتعديل التصميم ليصبح محركًا شعاعيًا بخمس أسطوانات مبرد بالماء، يُنتج 52 حصانًا (39 كيلوواط) عند 950 دورة في الدقيقة، وهو إنجاز استغرق سنوات لتكراره. الآن وقد توفرت لديه القوة والتصميم، جمع لانغلي بينهما بأمل كبير.       

ولدهشته، تبيّن أن الطائرة الناتجة هشة للغاية. فمجرد تكبير النماذج الصغيرة الأصلية أدى إلى تصميم ضعيف جدًا لا يستطيع التماسك. وانتهت عمليتا إطلاق في أواخر عام 1903 بتحطم الطائرة "أيرودروم" في الماء فورًا. وتم إنقاذ الطيار، مانلي، في كلتا المرتين. كما أن نظام التحكم في الطائرة كان غير كافٍ للسماح باستجابة سريعة من الطيار، ولم يكن لديها أي وسيلة للتحكم الجانبي، وكان استقرارها الجوي ضعيفًا. ^{[ 87 ]}

فشلت محاولات لانغلي للحصول على تمويل إضافي، وانتهت جهوده. بعد تسعة أيام من إطلاقه الثاني الفاشل في 8 ديسمبر، نجح الأخوان رايت في تحليق طائرتهما " فلاير" . أجرى غلين كورتيس 93 تعديلًا على طائرة "أيرودروم" وحلّق بهذه الطائرة المختلفة تمامًا في عام 1914. ^{[ 87 ]} ودون الإشارة إلى هذه التعديلات، أكدت مؤسسة سميثسونيان أن طائرة لانغلي " أيرودروم " كانت أول آلة "قادرة على الطيران". ^{[ 88 ]}

كان غوستاف فايسكوبف ألمانيًا هاجر إلى الولايات المتحدة، حيث غيّر اسمه سريعًا إلى وايتهيد. بين عامي 1897 و1915، صمّم وبنى آلات ومحركات طيران بدائية. في 14 أغسطس 1901، أي قبل عامين ونصف من رحلة الأخوين رايت، ادّعى أنه أجرى رحلة طيران مُتحكّم بها بمحرك في طائرته أحادية السطح رقم 21 في فيرفيلد ، كونيتيكت. نُشرت تفاصيل الرحلة في صحيفة بريدجبورت صنداي هيرالد المحلية. بعد حوالي 30 عامًا، ادّعى العديد من الأشخاص الذين استجوبهم باحث أنهم شاهدوا تلك الرحلة أو رحلات أخرى لوايتهيد.

في مارس 2013، نشرت مجلة "جينز أول ذا وورلدز إيركرافت" ، وهي مرجع موثوق في مجال الطيران المعاصر، مقالًا افتتاحيًا أقرّ بأن رحلة وايتهيد هي أول رحلة مأهولة، تعمل بمحرك، ومُتحكَّم بها لمركبة أثقل من الهواء. ^{[ 89 ]} ولا تزال مؤسسة سميثسونيان (الجهة القيّمة على طائرة رايت فلاير الأصلية ) والعديد من مؤرخي الطيران يؤكدون أن وايتهيد لم يقم بالرحلة كما هو مُقترح. ^{[ 90 ] [ 91 ]} وأشار مؤرخو الجمعية الملكية للملاحة الجوية إلى أن: "جميع الأدلة المتاحة لا تدعم الادعاء بأن غوستاف وايتهيد قام برحلات جوية مستدامة، تعمل بمحرك، ومُتحكَّم بها سبقت رحلات الأخوين رايت." ^{[ 92 ]} ويتفق محررو مجلة "ساينتفك أمريكان" مع هذا الرأي: "تُظهر البيانات أن وايتهيد لم يكن أول من قام بالطيران فحسب، بل إنه ربما لم يقم أبدًا برحلة جوية مُتحكَّم بها تعمل بمحرك في أي وقت." ^{[ 93 ]}

كان ريتشارد بيرس مزارعًا ومخترعًا نيوزيلنديًا أجرى تجارب رائدة في مجال الطيران. زعم شهودٌ أُجريت معهم مقابلات بعد سنوات عديدة أن بيرس طار وهبط بآلةٍ أثقل من الهواء تعمل بمحرك في 31 مارس 1903، أي قبل تسعة أشهر من رحلة الأخوين رايت. ^{[ 94 ] : 21-30.} ولا تزال الأدلة الوثائقية لهذه الادعاءات قابلةً للتأويل والجدل، ولم يُدلِ بيرس نفسه بمثل هذه الادعاءات. في مقابلة صحفية عام 1909، قال إنه لم "يُجرّب أي شيء عملي  ... حتى عام 1904". ^{[ 95 ]} وإذا كان قد طار بالفعل عام 1903، فيبدو أن رحلته كانت ضعيفة التحكم مقارنةً برحلة الأخوين رايت.

باتباع نهجٍ منهجي، وبالتركيز على سهولة التحكم بالطائرة، قام الأخوان رايت ببناء واختبار سلسلة من تصاميم الطائرات الورقية والطائرات الشراعية بين عامي 1898 و1902 قبل محاولة بناء تصميمٍ بمحرك. نجحت الطائرات الشراعية، ولكن ليس بالكفاءة التي توقعها الأخوان رايت بناءً على تجارب وكتابات أسلافهم. فقد حققت أول طائرة شراعية كاملة الحجم، التي أُطلقت عام 1900، نصف قوة الرفع المتوقعة تقريبًا. أما الطائرة الشراعية الثانية، التي بُنيت في العام التالي، فكان أداؤها أسوأ. وبدلًا من الاستسلام، أنشأ الأخوان رايت نفقًا هوائيًا خاصًا بهما ، وصنعا عددًا من الأجهزة المتطورة لقياس قوة الرفع والسحب على 200 تصميم جناح اختبروها. ^{[ 96 ]} ونتيجةً لذلك، صحّح الأخوان رايت أخطاءً سابقة في حسابات قوة الرفع والسحب. وأسفرت اختباراتهم وحساباتهم عن طائرة شراعية ثالثة بنسبة عرض إلى طول أعلى وتحكم ثلاثي المحاور حقيقي. وقد حلّقوا بها بنجاح مئات المرات عام 1902، وكان أداؤها أفضل بكثير من النماذج السابقة. من خلال استخدام نظام تجريبي صارم، يتضمن اختبار نفق الرياح للأجنحة واختبار الطيران للنماذج الأولية بالحجم الكامل، لم يقم الأخوان رايت ببناء طائرة عاملة في العام التالي، وهي طائرة رايت فلاير ، بل ساعدا أيضًا في تطوير علم هندسة الطيران.

في غضون أسابيع من أول رحلة طيران بمحرك، وصفت هذه الصحيفة في أوهايو "ما أنجزه اختراع الأخوين رايت " - بعد سنوات من اختبارات الطائرات الشراعية، وأربع رحلات ناجحة في طائرة بمحرك "لا تحتوي على أي ملحقات بالونية من أي نوع، ولكنها مدعومة في الهواء بزوج من الأجنحة الهوائية"، مما وضع " سانتوس دومونت وليبوديس ، بمناطيدهم الموجهة  ... في كسوف". ^{[ 97 ]}

تصف هذه المقالة المنشورة عام ١٩٠٦ كيف أُجريت تجارب الأخوين رايت في "سرية تامة لعدة سنوات"، حيث لم يكن على علم بالسر "أكثر من اثني عشر شخصًا". ^{[ ٩٨ ]} وذكر أحد المطلعين أن الأخوين "لم يسعيا إلى نجاح باهر"، بل وصفا "تراكمهما التدريجي للخبرات"، بما في ذلك الانتقال التدريجي من الطائرات الشراعية إلى الطيران الآلي، ومن الرحلات المستقيمة إلى الدوائر التي تتطلب دوران الطائرة. ^{[ ٩٨ ]} وأفاد التقرير "ببعض النجاح الطفيف في الطيران في نهاية صيف عام ١٩٠٣". ^{[ ٩٨ ]} وقيل إن الأخوين رايت قد حلا مشكلات التحكم في الطيران لتحقيق دورانات مُحكمة في دائرة طولها ميل واحد في ٢٠ سبتمبر ١٩٠٤، تلتها رحلات مدتها خمس دقائق في الأسابيع اللاحقة، ورحلة طولها ٢٤ ميلاً استغرقت ٣٨ دقيقة في صيف عام ١٩٠٥. ^{[ ٩٨ ]}

يبدو أن الأخوين رايت كانا أول من بذل محاولات جادة ومدروسة لحل مشكلتي الطاقة والتحكم في آن واحد. ورغم صعوبة كلتا المشكلتين، إلا أنهما لم يفقدا اهتمامهما. فقد حلا مشكلة التحكم باختراع تقنية تغيير شكل الجناح للتحكم في الدوران ، بالإضافة إلى التحكم المتزامن في الانعراج باستخدام دفة خلفية قابلة للتوجيه. وكأنهما فكرا في الأمر لاحقًا، صمما وبنيا محرك احتراق داخلي منخفض الطاقة . كما صمما ونحتا مراوح خشبية أكثر كفاءة من أي مراوح سابقة، مما مكنهما من تحقيق أداء مناسب من قوة محركهما المنخفضة. ورغم أن تقنية تغيير شكل الجناح كوسيلة للتحكم الجانبي لم تُستخدم إلا لفترة وجيزة في بدايات تاريخ الطيران، إلا أن مبدأ الجمع بين التحكم الجانبي والدفة كان بمثابة تقدم جوهري في التحكم بالطائرات. وبينما بدا أن العديد من رواد الطيران يتركون السلامة إلى حد كبير للصدفة، فقد تأثر تصميم الأخوين رايت بشكل كبير بالحاجة إلى تعليم أنفسهم الطيران دون تعريض حياتهم للخطر، وذلك من خلال النجاة من حوادث التحطم. كان هذا التركيز، بالإضافة إلى انخفاض قوة المحرك، سببًا في انخفاض سرعة الطيران والإقلاع في مواجهة الرياح. وكان الأداء، وليس السلامة، هو السبب وراء التصميم ذي الوزن الخلفي الثقيل، لأن الجناح الأمامي لا يمكن تحميله بأحمال كبيرة؛ وكانت الأجنحة ذات الانحناء السالب أقل تأثرًا بالرياح الجانبية، وتتوافق مع انخفاض ثبات الانعراج.

وفقًا لمؤسسة سميثسونيان والاتحاد الدولي للملاحة الجوية (FAI)، ^{[ 99 ] [ 100 ]} قام الأخوان رايت بأول رحلة طيران مأهولة مستدامة ومتحكم بها ومزودة بمحرك أثقل من الهواء في كيل ديفيل هيلز، كارولاينا الشمالية ، على بعد أربعة أميال (8  كم) جنوب كيتي هوك، كارولاينا الشمالية في 17 ديسمبر 1903. ^{[ 101 ]}

سُجّلت أول رحلة طيران لأورفيل رايت ، لمسافة 120 قدمًا (37 مترًا) في 12 ثانية، في صورة شهيرة. وفي الرحلة الرابعة في اليوم نفسه، طار ويلبر رايت لمسافة 852 قدمًا (260 مترًا) في 59 ثانية. وشهد هذه الرحلات ثلاثة من أفراد طاقم الإنقاذ الساحلي، ورجل أعمال محلي، وفتى من القرية، مما جعلها أولى الرحلات الجوية العلنية والموثقة توثيقًا جيدًا. ^{[ 101 ]}  

وصف أورفيل الرحلة الأخيرة في ذلك اليوم قائلاً: "كانت الأمتار القليلة الأولى صعودًا وهبوطًا، كما في السابق، ولكن بحلول الوقت الذي قطعنا فيه ثلاثمئة قدم، أصبح التحكم في الطائرة أفضل بكثير. كان مسار الأربعمئة أو الخمسمئة قدم التالية خاليًا من التموجات تقريبًا. ومع ذلك، عندما وصلنا إلى مسافة ثمانيمئة قدم تقريبًا، بدأت الطائرة بالميلان مجددًا، وفي إحدى اندفاعاتها نحو الأسفل، اصطدمت بالأرض. قُدِّرت المسافة فوق الأرض بـ 852 قدمًا (260 مترًا) ؛ واستغرقت الرحلة 59 ثانية. كان الإطار الداعم للدفة الأمامية محطمًا بشدة، لكن الجزء الرئيسي من الطائرة لم يتضرر على الإطلاق. قدّرنا أنه يمكن إعادة الطائرة إلى حالة الطيران في غضون يوم أو يومين تقريبًا". ^{[ 102 ]} حلّقوا على ارتفاع عشرة أقدام فقط فوق الأرض كإجراء احترازي، لذلك لم يكن لديهم مجال كبير للمناورة، وانتهت جميع الرحلات الأربع في ظل الرياح العاتية بهبوط غير متوقع وغير سلس. أظهر التحليل الحديث الذي أجراه البروفيسور فريد إي سي كوليك وهنري آر ريكس (1985) أن طائرة رايت فلاير لعام 1903 كانت غير مستقرة لدرجة أنها كانت شبه مستحيلة التحكم من قبل أي شخص باستثناء الأخوين رايت، اللذين تدربا على الطائرة الشراعية لعام 1902. ^{[ 103 ]} 

واصل الأخوان رايت الطيران في هوفمان برايري بالقرب من دايتون، أوهايو، خلال عامي 1904 و1905. في مايو 1904، قدّما طائرة فلاير 2 ، وهي نسخة أثقل وأكثر تطورًا من طائرة فلاير الأصلية. وفي 23 يونيو 1905، حلّقا لأول مرة بطائرة ثالثة، فلاير 3. بعد حادث تحطم خطير في 14 يوليو 1905، أعادا بناء فلاير 3 وأدخلا تعديلات تصميمية هامة. فقد ضاعفا تقريبًا حجم المصعد والدفة ، ونقلاهما إلى ضعف المسافة تقريبًا من الأجنحة. وأضافا ريشتين عموديتين ثابتتين (تُسميان "الوميض") بين المصعدين، ومنحا الأجنحة زاوية ثنائية طفيفة. وفصلا الدفة عن نظام التحكم في تغيير شكل الجناح، وكما هو الحال في جميع الطائرات اللاحقة، وضعاها على مقبض تحكم منفصل. عند استئناف الرحلات، كانت النتائج فورية. فقد انخفض عدم استقرار الميلان الخطير الذي أعاق طائرتي فلاير 1 و2 بشكل ملحوظ، مما أدى إلى القضاء على حوادث التحطم الطفيفة المتكررة. بدأت الرحلات الجوية بالطائرة المُعاد تصميمها "فلاير 3" تستغرق أكثر من 10 دقائق، ثم 20 دقيقة، ثم 30 دقيقة. أصبحت "فلاير 3" أول طائرة عملية (وإن كانت بدون عجلات وتحتاج إلى جهاز إطلاق)، تحلق بثبات تحت سيطرة كاملة، وتُعيد طيارها إلى نقطة الانطلاق بأمان، وتهبط دون أي أضرار. في 5 أكتوبر 1905، قطع ويلبر مسافة 24 ميلاً (39 كيلومتراً) في 39 دقيقة و23 ثانية. ^{[ 104 ]} 

بحسب عدد أبريل 1907 من مجلة ساينتفك أمريكان ، ^{[ 105 ]} بدا أن الأخوين رايت يمتلكان أحدث المعارف في مجال الملاحة باستخدام أجسام أثقل من الهواء في ذلك الوقت. مع ذلك، ادّعى العدد نفسه من المجلة أنه لم تُسجّل أي رحلة طيران علنية في الولايات المتحدة قبل صدوره في أبريل 1907. لذا، ابتكرا جائزة ساينتفك أمريكان للملاحة الجوية لتشجيع تطوير آلة طيران أثقل من الهواء. فاز غلين هـ. كورتيس بالجائزة عام 1908 بأول رحلة مُعلنة ومُسجّلة رسميًا لطائرة جون باغ. ^{[ 106 ]}

شهدت هذه الفترة تطوير الطائرات والسفن الهوائية العملية وتطبيقها المبكر، إلى جانب البالونات والطائرات الورقية، للاستخدام الخاص والرياضي والعسكري.

رواد في أوروبا

على الرغم من أن التفاصيل الكاملة لنظام التحكم في الطيران الخاص بالأخوين رايت قد نُشرت في مجلة l'Aerophile في يناير 1906، إلا أن أهمية هذا التقدم لم يتم الاعتراف بها، وركز المجربون الأوروبيون بشكل عام على محاولة إنتاج آلات مستقرة بطبيعتها.

أجرى المهندس الروماني ترايان فويا رحلات جوية قصيرة بمحرك في فرنسا يومي 18 مارس و19 أغسطس 1906، حيث حلق لمسافة 12 و24 مترًا على التوالي، بطائرة ذات تصميمه الخاص، ذاتية الدفع بالكامل، ذات جناح ثابت، ومزودة بعجلات هبوط. ^{[ 107 ] [ 108 ]} تبعه جاكوب إيلهامر الذي بنى طائرة أحادية السطح اختبرها بحبل في الدنمارك في 12 سبتمبر 1906، حيث حلقت لمسافة 42 مترًا. ^{[ 109 ]}

في 13 سبتمبر 1906، قام البرازيلي ألبرتو سانتوس دومونت برحلة جوية علنية في باريس بطائرته " 14-bis" ، المعروفة أيضًا باسم " Oiseau de proie " (أي "طائر جارح" بالفرنسية). كانت هذه الطائرة ذات جناح أمامي بارز بزاوية ثنائية حادة، وقطعت مسافة 60 مترًا (200 قدم) فوق أراضي قصر باغاتيل في غابة بولونيا بباريس أمام حشد كبير من الشهود. كان هذا الحدث الموثق جيدًا أول رحلة جوية موثقة من قبل نادي الطيران الفرنسي لآلة أثقل من الهواء تعمل بمحرك في أوروبا، وفاز بجائزة دويتش-أرشيديكون لأول رحلة جوية رسمية مرصودة تتجاوز 25 مترًا (82 قدمًا) . وفي 12 نوفمبر 1906، سجل سانتوس دومونت أول رقم قياسي عالمي معترف به من قبل الاتحاد الدولي للملاحة الجوية، حيث قطع مسافة 220 مترًا (720 قدمًا) في 21.5 ثانية. ^{[ 110 ] [ 111 ]} لم تقم الطائرة 14-bis إلا برحلة قصيرة أخرى في مارس 1907، وبعدها تم التخلي عنها. ^{[ 112 ]}       

في مارس 1907، حلّق غابرييل فوازان بأول نموذج من طائرته ذات السطحين . وفي 13 يناير 1908، حلّق هنري فارمان بنموذج ثانٍ وفاز بجائزة دويتش-أرشيديكون الكبرى للطيران، وذلك لرحلة قطعت فيها الطائرة مسافة تزيد عن كيلومتر واحد وهبطت في نفس نقطة الإقلاع. استغرقت الرحلة دقيقة واحدة و28 ثانية. ^{[ 113 ]}

الطيران كتقنية راسخة

أضاف سانتوس دومونت لاحقًا أجنحةً متحركةً بين الجناحين سعيًا منه لتحقيق مزيد من الثبات الجانبي. وكان تصميمه النهائي، الذي حلّقت طائرته لأول مرة عام 1907، سلسلة طائرات ديموازيل أحادية السطح (من 19 إلى 22). ويمكن بناء طائرة ديموازيل رقم 19 في غضون 15 يومًا فقط، لتصبح أول طائرة إنتاجية في العالم. وقد بلغت سرعة ديموازيل 120  كم/ساعة. ^{[ 114 ]} يتكون جسم الطائرة من ثلاثة أذرع من الخيزران مُدعّمة خصيصًا. يجلس الطيار في مقعد بين العجلات الرئيسية لعجلات هبوط تقليدية ، حيث تقع عجلاتها الرئيسية ذات الأسلاك في الجزء الأمامي السفلي من هيكل الطائرة، مع وجود زلاجة الذيل في منتصف المسافة أسفل هيكل جسم الطائرة الخلفي. تم التحكم في طائرة Demoiselle أثناء الطيران بواسطة وحدة ذيل متقاطعة مثبتة على شكل مفصل عالمي في الطرف الخلفي من هيكل جسم الطائرة لتعمل كمصعد ودفة، مع توفير التحكم في الدوران من خلال تشويه الجناح (رقم 20)، حيث تتشوه الأجنحة "للأسفل" فقط.

في عام ١٩٠٨، سافر ويلبر رايت إلى أوروبا، وبدأ في أغسطس/آب بتقديم سلسلة من عروض الطيران في مدينة لومان الفرنسية. اجتذب العرض الأول، الذي أقيم في ٨ أغسطس/آب، جمهورًا ضمّ معظم رواد تجارب الطيران الفرنسيين، الذين انبهروا بالتفوق الواضح لطائرة الأخوين رايت، ولا سيما قدرتها على القيام بانعطافات دقيقة ومنضبطة. ^{[ ١١٥ ]} وقد أدرك جميع رواد التجارب الأوروبيين تقريبًا أهمية استخدام التحكم في الدوران عند القيام بالانعطافات: قام هنري فارمان بتركيب أجنحة متحركة على طائرته ذات السطحين من طراز فوازان، وبعد ذلك بوقت قصير أسس شركته الخاصة لتصنيع الطائرات، وكان أول منتج لها طائرة فارمان ٣ ذات السطحين المؤثرة .

شهد العام التالي اعترافاً واسع النطاق بالطيران الآلي كأمر لم يعد حكراً على الحالمين والغريبي الأطوار. ففي 25 يوليو 1909، نال لويس بليريو شهرة عالمية بفوزه بجائزة قدرها 1000 جنيه إسترليني قدمتها صحيفة ديلي ميل البريطانية لرحلة عبر القناة الإنجليزية ، وفي أغسطس من العام نفسه، حضر نحو نصف مليون شخص، من بينهم رئيس فرنسا أرماند فاليير ورئيس وزراء المملكة المتحدة ديفيد لويد جورج ، أحد أوائل اجتماعات الطيران، وهو أسبوع الطيران الكبير في ريمس .

في عام 1914، قاد الطيار الرائد توني جانوس الرحلة الافتتاحية لخط سانت بطرسبرغ-تامبا للقوارب الهوائية ، وهي أول شركة طيران تجارية لنقل الركاب في العالم .

في 30 يوليو 1914، قام تريغف غران بأول رحلة طيران عبر بحر الشمال من خليج كرودن في اسكتلندا إلى ريف في النرويج على متن طائرة بليريو الحادي عشر في 4 ساعات و 10 دقائق، لمسافة 465 كم.

يختلف المؤرخون حول ما إذا كانت حرب براءات اختراع الأخوين رايت قد أعاقت تطور صناعة الطيران في الولايات المتحدة مقارنةً بأوروبا. انتهت حرب براءات الاختراع خلال الحرب العالمية الأولى عندما ضغطت الحكومة على الصناعة لتشكيل تجمع براءات اختراع ، وانسحبت الشركات الكبرى المتنازعة من الصناعة.

طائرة مروحية

في عام 1877، طوّر المهندس والمخترع الإيطالي، رائد الطيران إنريكو فورلانيني، طائرة هليكوبتر بدون طيار تعمل بمحرك بخاري . ارتفعت الطائرة إلى ارتفاع 13 مترًا (43 قدمًا) ، وبقيت على هذا الارتفاع لمدة 20 ثانية، بعد إقلاعها عموديًا من إحدى حدائق ميلانو . ^{[ 116 ]} وقد كرّست ميلانو مطارها الرئيسي باسم إنريكو فورلانيني، والذي يُعرف أيضًا باسم مطار ليناتي ، ^{[ 117 ]} وكذلك الحديقة المجاورة له، باركو فورلانيني. ^{[ 118 ]} كما يوجد في ميلانو شارع يحمل اسمه، وهو شارع فيالي إنريكو فورلانيني .

أول مرة معروفة ارتفعت فيها طائرة هليكوبتر مأهولة عن الأرض كانت في رحلة مربوطة عام 1907 بواسطة طائرة بريغيه-ريشيه الجيروسكوبية . وفي وقت لاحق من العام نفسه، قامت طائرة كورنو الهليكوبتر ، وهي فرنسية أيضاً، بأول رحلة حرة بجناح دوار في ليزيو، فرنسا. ومع ذلك، لم تكن هذه التصاميم عملية.

الاستخدام العسكري

فور اختراعها تقريبًا، استُخدمت الطائرات لأغراض عسكرية. وكانت إيطاليا أول دولة تستخدمها لهذا الغرض، حيث قامت طائراتها بمهام استطلاع وقصف وتصحيح مواقع المدفعية في ليبيا خلال الحرب الإيطالية التركية (سبتمبر 1911 - أكتوبر 1912). وشهدت هذه الحرب أيضًا إسقاط الجنود العثمانيين طائرة حربية لأول مرة في التاريخ. نفّذ الكابتن كارلو بيازا، من سلاح الجو الإيطالي، أول مهمة استطلاع جوي في 23 أكتوبر 1911، بينما نفّذ الملازم الثاني جوليو جافوتي أول مهمة قصف في 1 نوفمبر 1911. ^{[ 119 ] [ 120 ]} وحذت بلغاريا حذوها لاحقًا، حيث هاجمت طائراتها مواقع العثمانيين واستطلعتها خلال حرب البلقان الأولى (1912-1913 ). وكانت الحرب العالمية الأولى أول حرب تشهد استخدامًا واسع النطاق للطائرات في القدرات الهجومية والدفاعية والاستطلاعية . استخدم كل من الحلفاء ودول المحور الطائرات والسفن الهوائية على نطاق واسع.

رغم أن فكرة استخدام الطائرة كسلاح هجومي كانت مرفوضة عمومًا قبل الحرب العالمية الأولى، ^{[ 121 ]} إلا أن فكرة استخدامها للتصوير لم تغب عن أذهان أي من القوات الرئيسية. فقد امتلكت جميع القوات الرئيسية في أوروبا طائرات خفيفة، مُشتقة في الغالب من تصاميم الطائرات الرياضية ما قبل الحرب، مُلحقة بأقسام الاستطلاع التابعة لها . كما جرى استكشاف استخدام الهواتف اللاسلكية على متن الطائرات، ولا سيما طائرة SCR-68 ، نظرًا لتزايد أهمية التواصل بين الطيارين والقادة الأرضيين.

شهدت السنوات بين الحرب العالمية الأولى والحرب العالمية الثانية تطورات كبيرة في تكنولوجيا الطائرات. فقد تطورت الطائرات من طائرات ثنائية السطح منخفضة الطاقة مصنوعة من الخشب والقماش إلى طائرات أحادية السطح أنيقة وعالية الطاقة مصنوعة من الألومنيوم، وذلك استنادًا بشكل أساسي إلى العمل التأسيسي لهوغو يونكرز خلال فترة الحرب العالمية الأولى وتبنيه من قبل المصمم الأمريكي ويليام بوشنيل ستاوت والمصمم السوفيتي أندريه توبوليف . ^{[ 122 ]}

بعد الحرب العالمية الأولى، كان الطيارون المقاتلون ذوو الخبرة متشوقين لاستعراض مهاراتهم. انضم العديد من الطيارين الأمريكيين إلى فرق الاستعراض الجوي ، حيث كانوا يحلقون فوق البلدات الصغيرة في جميع أنحاء البلاد لعرض قدراتهم في الطيران، بالإضافة إلى اصطحاب ركاب مقابل أجر. في نهاية المطاف، تجمع هؤلاء الطيارون في عروض أكثر تنظيمًا. وانتشرت عروض الطيران في جميع أنحاء البلاد، وشملت سباقات جوية وعروضًا بهلوانية واستعراضات للتفوق الجوي. ^{[ 123 ]} حفزت سباقات الطيران تطوير المحركات وهياكل الطائرات - فعلى سبيل المثال، أدت جائزة شنايدر إلى سلسلة من تصميمات الطائرات أحادية السطح الأسرع والأكثر انسيابية، والتي بلغت ذروتها في طائرة سوبرمارين إس.6 بي . ^{[ 124 ]} ومع تنافس الطيارين على جوائز نقدية، كان هناك حافز للسرعة. ولعل أميليا إيرهارت كانت أشهر من شارك في عروض الاستعراض الجوي. كما كانت أول طيارة تحقق أرقامًا قياسية مثل عبور المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ.

ساهمت الجوائز المُخصصة لتحطيم الأرقام القياسية في المسافة والسرعة في دفع عجلة التطور. ففي 14 يونيو 1919، قاد الكابتن جون ألكوك والملازم آرثر براون طائرة فيكرز فيمي دون توقف من سانت جونز، نيوفاوندلاند، إلى كليفدين، أيرلندا، وفازا بجائزة نورثكليف البالغة 13,000 جنيه إسترليني (65,000 دولار أمريكي) . ^{[ 125 ]} وقد أدخلت شركة نقل وسفر الطائرات (AT&T) في بريطانيا الطيران التجاري ، وبدأت أول رحلة دولية منتظمة في عام 1919. ^{[ 126 ] [ 127 ]} أما أول رحلة عبر جنوب المحيط الأطلسي، وأول عبور جوي باستخدام الملاحة الفلكية، فقد قام بها الطياران البحريان غاغو كوتينيو وساكادورا كابرال في عام 1922، من لشبونة ، البرتغال، إلى ريو دي جانيرو ، البرازيل، باستخدام طائرة مُجهزة بأفق اصطناعي للاستخدامات الملاحية. ^{[ 128 ]} في عام 1924، قاد اللواء ماسون باتريك مجموعة من أفراد سلاح الجو التابع للجيش الأمريكي لإتمام أول رحلة جوية حول العالم. واجهت هذه الرحلة تحديات لوجستية جمة، حيث قطعت مسافة 26,343 ميلاً على مدى 175 يومًا. أدت هذه الرحلة إلى تحسين العلاقات الخارجية من خلال تعزيز التعاون التجاري، وزيادة اهتمام الجمهور بالطيران، مما دفع الحكومات إلى تخصيص المزيد من الموارد لتطوير قواتها الجوية. ^{[ 129 ]} في 21 مايو 1927، حصل تشارلز ليندبيرغ على جائزة أورتيغ وقيمتها 25,000 دولار أمريكي لأول عبور منفرد للمحيط الأطلسي دون توقف. تسبب هذا في ما عُرف في عالم الطيران آنذاك باسم "طفرة ليندبيرغ"، والتي زادت من اهتمام الجمهور بالطيران. ^{[ 130 ]}

كان الأسترالي السير تشارلز كينغسفورد سميث أول من عبر المحيط الهادئ الشاسع على متن طائرة "ساوثرن كروس". انطلق طاقمه من أوكلاند، كاليفورنيا، في أول رحلة جوية عابرة للمحيط الهادئ إلى أستراليا ، متوقفين ثلاث مرات لإتمام الرحلة. كانت محطتهم الأولى في هاواي ، ثم انتقلوا من هاواي إلى سوفا، فيجي . خلال المرحلة الأخيرة من رحلتهم من فيجي إلى بريسبان ، واجهوا عواصف رعدية شديدة، مما أدى إلى انحرافهم عن مسارهم لمسافة 140 ميلاً تقريبًا. اختُتمت الرحلة في 9 يونيو 1928 بعد قطع مسافة 7230 ميلاً، حيث هبط كينغسفورد سميث وطاقمه في بريسبان، أستراليا، وحصلوا على مكافأة قدرها 25000 دولار من الحكومة الأسترالية تقديرًا لإنجازهم. ^{[ 131 ] [ 132 ]} رافقه في الرحلة الطيار الأسترالي تشارلز أولم كطيار احتياطي، والأمريكيان جيمس وارنر والكابتن هاري ليون (اللذان كانا يعملان كمشغل لاسلكي وملاح ومهندس على التوالي). بعد أسبوع من هبوطهما، سجّل كينغسفورد سميث وأولم أسطوانة لشركة كولومبيا يتحدثان فيها عن رحلتهما. وواصل كينغسفورد سميث رحلته لاحقًا برفقة أولم، ليصبح أول من طاف حول العالم عام 1929 ، عابرًا خط الاستواء مرتين. ^{[ 133 ]}

أُجريت أولى الرحلات الجوية عبر المحيط الأطلسي بواسطة المنطاد في يوليو 1919، حيث قام المنطاد الملكي البريطاني R34 وطاقمه برحلة من إيست لوثيان ، اسكتلندا، إلى لونغ آيلاند ، نيويورك، ثم عادوا إلى بولهام ، إنجلترا. ^{[ 134 ]} وبحلول عام 1929، تطورت تكنولوجيا المناطيد إلى درجة مكّنت منطاد غراف زبلين من إتمام أول رحلة حول العالم في سبتمبر، وفي أكتوبر، دشّنت الطائرة نفسها أول خدمة تجارية عبر المحيط الأطلسي. ^{[ 135 ]} إلا أن عصر المناطيد الصلبة انتهى بعد احتراق منطاد زبلين LZ 129 هيندنبورغ قبيل هبوطه في ليكهورست، نيو جيرسي، في 6 مايو 1937، مما أسفر عن مقتل 35 شخصًا من أصل 97 كانوا على متنه. أثارت حوادث المناطيد المروعة السابقة، بدءًا من كارثة وينغفوت إكسبرس (1919)، وفقدان آر 101 (1930)، وأكرون (1933)، وماكون ( 1935)، شكوكًا حول سلامة المناطيد. وأظهرت كوارث المناطيد الصلبة التابعة للبحرية الأمريكية أهمية استخدام الهيليوم فقط كوسيلة للرفع. ^{[ 136 ]} بعد تدمير هيندنبورغ، المنطاد الوحيد الذي كان يقوم برحلات دولية ، غراف زبلين، تم إخراجه من الخدمة (يونيو 1937). أما بديله، المنطاد الصلب غراف زبلين 2 ، فقد قام بعدد من الرحلات، معظمها فوق ألمانيا، من عام 1938 إلى عام 1939، ولكن تم إيقافه عن الطيران عندما بدأت ألمانيا الحرب العالمية الثانية. تم تفكيك كلا المنطادين الألمانيين المتبقيين في عام 1940 لتوفير المعادن لسلاح الجو الألماني (لوفتفافه) . ^{[ 137 ]}

في غضون ذلك، قامت ألمانيا، التي كانت مقيدة بموجب معاهدة فرساي في تطويرها للطائرات ذات المحركات، بتطوير رياضة الطيران الشراعي ، وخاصة في منطقة فاسركوب ، خلال عشرينيات القرن العشرين. وبأشكالها المختلفة، تضم رياضة الطيران الشراعي اليوم أكثر من 400 ألف مشارك في القرن الحادي والعشرين. ^{[ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]}

في عام 1929، طور جيمي دوليتل أجهزة الطيران . ^{[ 142 ]} وشهد عام 1929 أيضًا أول رحلة لأكبر طائرة تم بناؤها حتى ذلك الحين: طائرة دورنير دو إكس التي يبلغ طول جناحيها 48 مترًا. وفي رحلتها التجريبية السبعين في 21 أكتوبر 1929، كان على متنها 169 شخصًا، وهو رقم قياسي لم يُحطم لمدة 20 عامًا.

في عام 1923، ظهرت أول طائرة دوارة ناجحة، وهي الطائرة الجيروسكوبية ، التي اخترعها المهندس الإسباني خوان دي لا سيرفا ، وحلقت لأول مرة عام 1919. في هذا التصميم، لا يُزوَّد الدوار بمحرك، بل يدور بحرية أثناء تحركه في الهواء، بينما يُزوَّد المحرك الطائرة بالطاقة اللازمة للتحرك للأمام. شكّل هذا التصميم أساسًا لمزيد من التطوير والنماذج الأولية التي أدت إلى ابتكار المروحية . في عام 1930 ، طوّر المهندس الإيطالي كورادينو داسكانيو مروحية محورية ، تميزت بإضافة ثلاثة مراوح صغيرة تتحكم في ميل الطائرة ودورانها وانعراجها . شهدت المروحيات اللاحقة تعديلات عديدة على دواراتها، لكن أول مروحية حديثة لم تُبنَ إلا عام 1947 على يد إيغور سيكورسكي ^{[ 143 ].}

بعد خمس سنوات فقط من تحليق طائرة دورنير دو-إكس الألمانية، صمم توبوليف أكبر طائرة في حقبة الثلاثينيات، وهي طائرة ماكسيم غوركي في الاتحاد السوفيتي بحلول عام 1934، باعتبارها أكبر طائرة تم بناؤها على الإطلاق باستخدام أساليب يونكرز في بناء الطائرات المعدنية.

في ثلاثينيات القرن العشرين، بدأ تطوير المحركات النفاثة في ألمانيا وبريطانيا، وبدأت اختباراتها في عام 1939 قبل الحرب العالمية الثانية. وشهد المحرك النفاث تطوراً كبيراً خلال الحرب، حيث استُخدمت بعض الطائرات النفاثة في الحرب. ^{[ 144 ]}

بعد التحاقها بأكاديمية الطيران العسكري في إسكي شهير عام 1936 وتلقيها التدريب في فوج الطائرات الأول، حلّقت صبيحة كوكجن بطائرات مقاتلة وقاذفة، لتصبح أول طيارة تركية وأول طيارة مقاتلة في العالم. خلال مسيرتها الجوية، حققت حوالي 8000 ساعة طيران، منها 32 ساعة في مهام قتالية. ^{[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]}

شهدت الحرب العالمية الثانية تسارعاً كبيراً في وتيرة التطوير والإنتاج، ليس فقط للطائرات، بل أيضاً لأنظمة إيصال الأسلحة المحمولة جواً. وبدأ تطوير تكتيكات ومبادئ القتال الجوي بوتيرة متسارعة. وشُنّت حملات قصف استراتيجية واسعة النطاق، ودخلت طائرات المرافقة المقاتلة حيز الاستخدام ، وسمحت الطائرات والأسلحة الأكثر مرونة بشن هجمات دقيقة على أهداف صغيرة باستخدام قاذفات الغطس ، والقاذفات المقاتلة ، وطائرات الهجوم الأرضي . كما أتاحت التقنيات الجديدة، مثل الرادار، نشراً أكثر تنسيقاً وتحكماً للدفاع الجوي.

كانت أول طائرة نفاثة تحلق هي طائرة هاينكل هي 178 (ألمانيا)، التي قادها إريك وارسيتز عام 1939، تلتها أول طائرة نفاثة عاملة في العالم، وهي طائرة مسرشميت مي 262 ، في يوليو 1942، وأول قاذفة قنابل نفاثة في العالم، وهي طائرة أرادو أر 234 ، في يونيو 1943. وتلتها تطويرات بريطانية، مثل طائرة غلوستر ميتيور ، لكنها لم تُستخدم إلا لفترة وجيزة في الحرب العالمية الثانية. كما طورت ألمانيا أول صاروخ كروز ( في-1 )، وأول صاروخ باليستي ( في-2 )، وأول (والوحيدة حتى الآن) طائرة مقاتلة تعمل بالصواريخ عاملة، وهي طائرة مي 163 - التي بلغت سرعاتها 1130 كم/ساعة (700 ميل/ساعة) في رحلات الاختبار - وأول طائرة اعتراضية مأهولة للدفاع الجوي ذات إقلاع عمودي، وهي طائرة باخيم با ​​349 ناتر . ومع ذلك، لم يكن للطائرات النفاثة والصاروخية سوى تأثير محدود بسبب دخولها المتأخر، ونقص الوقود، وقلة الطيارين ذوي الخبرة، وتراجع صناعة الحرب في ألمانيا.  

لم تشهد الطائرات فقط تطوراً سريعاً في الحرب العالمية الثانية، بل شهدت المروحيات أيضاً تطوراً سريعاً، مع إدخال طائرة فوك أشجيليس فا 223 ، وطائرة فليتنر إف إل 282 المتزامنة في عام 1941 في ألمانيا، وطائرة سيكورسكي آر-4 في عام 1942 في الولايات المتحدة الأمريكية.

بعد الحرب العالمية الثانية، شهد الطيران التجاري نموًا سريعًا، معتمدًا بشكل أساسي على الطائرات العسكرية السابقة لنقل الركاب والبضائع. وظهر فائض من القاذفات الكبيرة، مثل بي-29 ولانكستر ، التي كان من السهل تحويلها للاستخدام التجاري. ^{[ 149 ]} ولعبت طائرة دي سي-3 دورًا محوريًا، إذ مكّنت من رحلات أطول وأكثر كفاءة. ^{[ 149 ]}

أصبحت طائرة دي هافيلاند كوميت البريطانية أول طائرة ركاب نفاثة تجارية ، ودخلت الخدمة المنتظمة بحلول عام ١٩٥٢. مثّلت هذه الطائرة طفرةً في الإنجازات التقنية، لكنها عانت من عدة أعطال جسيمة. فقد تسبب التصميم المربع للنوافذ في حدوث تشققات ناتجة عن إجهاد المعدن، بسبب دورات ضغط وتفريغ المقصورة. ^{[ ١٥٠ ]} وأدى ذلك في النهاية إلى أعطال هيكلية خطيرة في منطقة الوقود. وقد تم حل هذه المشكلات بعد فوات الأوان، حيث كانت طائرات الركاب النفاثة المنافسة قد بدأت بالتحليق بالفعل. ^{[ ١٥١ ]}

في 15 سبتمبر 1956، أصبحت شركة الطيران السوفيتية "إيروفلوت"  أول شركة طيران تقدم خدمات منتظمة ومستمرة باستخدام طائرات توبوليف تو-104 . وبعد ذلك بوقت قصير، أرست طائرتا بوينغ 707 ودي  سي-8 معايير جديدة في الراحة والسلامة وتجربة الركاب. كانت هذه بداية عصر الطائرات النفاثة ، أي بدء السفر الجوي التجاري على نطاق واسع. ^{[ 151 ]}

أصبحت الطائرات النفاثة قادرة على التحليق على ارتفاعات أعلى وبسرعات أكبر ولمسافات أبعد من الطائرات القديمة ذات المحركات المكبسية ، مما جعل السفر عبر القارات وبينها أسرع وأسهل بكثير. وبات بإمكان الطائرات المغادرة من أمريكا الشمالية وعبور المحيط الأطلسي (ولاحقًا المحيط الهادئ ) الوصول إلى وجهاتها دون توقف، مما أتاح الوصول إلى أجزاء كبيرة من العالم في غضون يوم واحد لأول مرة. كما استطاعت الطائرات النفاثة الكبيرة نقل عدد أكبر من الركاب مقارنةً بالطائرات ذات المحركات المكبسية، مما أدى إلى انخفاض أسعار تذاكر الطيران وفتح السفر الدولي أمام شريحة أوسع من الفئات الاجتماعية والاقتصادية.

في أكتوبر 1947، أصبح تشاك ييغر أول من طار بسرعة تفوق سرعة الصوت عندما قاد طائرة بيل إكس-1 الصاروخية متجاوزًا حاجز الصوت . ^{[ 151 ]} سُجّل الرقم القياسي لسرعة الطائرات بواسطة طائرة إكس-15 بسرعة 4534  ميلًا في الساعة (7297  كيلومترًا في الساعة) أو ماخ 6.1 في عام 1967. ثم حُطّم هذا الرقم القياسي لاحقًا بواسطة طائرة إكس-43 في عام 2004، باستثناء المركبات الفضائية. ^{[ 152 ]}

حظيت الطائرات العسكرية بميزة استراتيجية خلال الحرب الباردة مع اختراع القنابل النووية عام 1945. حتى أسطول صغير من القاذفات  كان قادرًا على إلحاق أضرار كارثية، مما دفع إلى تطوير دفاعات فعّالة. كان من بين التطورات المبكرة طائرات الاعتراض الأسرع من الصوت . وبحلول عام 1955، تحوّل التركيز نحو الصواريخ الموجهة أرض-جو . أدى ذلك في النهاية إلى ظهور الصواريخ الباليستية العابرة للقارات (ICBMs) ذات القدرات النووية. ومن الأمثلة المبكرة على هذه الصواريخ إطلاق الاتحاد السوفيتي للقمر الصناعي سبوتنيك 1 عام 1957 ، مُعلنًا بداية سباق الفضاء . ^{[ 153 ]}

في عام 1961، أصبح يوري غاغارين أول إنسان في الفضاء عندما أكمل دورة كاملة حول الأرض في 108 دقائق على متن فوستوك 1. بعد ذلك، أرسلت الولايات المتحدة آلان شيبارد في رحلة شبه مدارية باستخدام كبسولة من برنامج ميركوري . وفي عام 1963، أصبحت كندا ثالث دولة تدخل الفضاء بإطلاق قمرها الصناعي ألوت 1. وبلغ سباق الفضاء ذروته بالهبوط على سطح القمر عام 1969. ^{[ 154 ]}

حلّقت طائرة هارير النفاثة القادرة على الهبوط والإقلاع العمودي لأول مرة عام 1969. وشهد هذا العام أيضًا إطلاق طائرة بوينغ 747. بالإضافة إلى ذلك، قامت طائرة كونكورد الأسرع من الصوت التابعة لشركة إيروسباسيال-باك برحلتها الأولى . كانت بوينغ 747 أكبر طائرة ركاب تجارية حلّقت على الإطلاق آنذاك، وقد حلت محلها لاحقًا طائرة إيرباص A380 القادرة على نقل 853 راكبًا. بدأت شركة إيروفلوت تشغيل طائرة Tu-144 ، أول طائرة ركاب أسرع من الصوت، عام 1975. وفي العام التالي، بدأت الخطوط الجوية البريطانية والخطوط الجوية الفرنسية رحلاتهما الأسرع من الصوت فوق المحيط الأطلسي. ^{[ 155 ]}

في عام 1979، حققت طائرة غوسامر ألباتروس مكانة أول طائرة تعمل بالطاقة البشرية تحلق فوق القناة الإنجليزية، وهو ما كان حلماً لقرون. ^{[ 156 ]}

شهد الربع الأخير من القرن العشرين تحولاً في التركيز. فلم يعد التقدم الثوري مقتصراً على سرعات الطيران والمسافات وتكنولوجيا المواد، بل شهد هذا الجزء من القرن انتشار الثورة الرقمية في كل من إلكترونيات الطيران وتصميم الطائرات وتقنيات تصنيعها.

في عام 1986، قام ديك روتان وجينا ييغر برحلة جوية حول العالم على متن طائرة، أطلقوا عليها اسم "روتان فويجر" ، دون التزود بالوقود أو الهبوط. وفي عام 1999، أصبح برتراند بيكارد أول شخص يدور حول الأرض بمنطاد.

تتيح أنظمة التحكم الرقمي بالطيران تصميم الطائرات مع استقرار ثابت منخفض . وقد استُخدمت هذه الأنظمة في البداية لزيادة قدرة الطائرات العسكرية على المناورة، مثل طائرة جنرال دايناميكس إف-16 فايتينغ فالكون ، ولكنها تُستخدم الآن لتقليل مقاومة الهواء في الطائرات التجارية.

تأسست لجنة الاحتفال بالذكرى المئوية للطيران في الولايات المتحدة عام 1999 لتشجيع أوسع مشاركة وطنية ودولية في الاحتفال بمرور 100 عام على الطيران الآلي. [ 157 ^{] وقد قامت} اللجنة بنشر وتشجيع عدد من البرامج والمشاريع والفعاليات التي تهدف إلى تثقيف الناس حول تاريخ الطيران.

في 19 أبريل 2021، نجحت وكالة ناسا في تحليق مروحيتها الصغيرة غير المأهولة "إنجينيويتي" على سطح المريخ، مسجلةً بذلك أول رحلة طيران بشرية مُسيّرة تعمل بالطاقة على كوكب آخر. ارتفعت المروحية إلى ارتفاع ثلاثة أمتار وحلّقت في وضع ثابت لمدة 30 ثانية. وقد صوّر الروبوت الجوال المرافق لها، "بيرسيفيرانس" ، فيديو لهذه الرحلة . ^{[ 165 ]}

حلّقت طائرة "إنجينيويتي" ، التي صُممت في البداية لخمس رحلات تجريبية، 72 مرة قاطعةً مسافة 11 ميلاً في ما يقرب من ثلاث سنوات. وكإشادة بجميع أسلافها من الطائرات، تحمل الطائرة قطعة من قماش جناح طائرة "رايت فلاير" التي تعود لعام 1903، بحجم طابع بريدي .

كانت آخر رحلة لمركبة إنجينيويتي في 18 يناير 2024، أي بعد عامين و333 يومًا من إقلاعها الأول (أي ما يعادل 1035 يومًا مريخيًا ) . وقد أجبرت شفرات الدوار المكسورة والمتضررة التي تعرضت لها أثناء هبوطها الأخير على إخراج المروحية من الخدمة. ^{[ 166 ]}  

• كارول ف. غراي (أغسطس 2002). "الرحلات الخمس الأولى" . مجلة WW1 AERO - مجلة الطائرات المبكرة . مؤرشفة من الأصل في 22 أبريل 2018. تم الاطلاع عليها في 13 يونيو 2003 .
• يورغن شميدهوبر (2003). "أول رحلة طيران بمحرك - حقيقة الطائرة" . مجلة نيتشر . العدد  421. ص  689.
• ريتشارد هاريس (ديسمبر 2003). "المسافرون الأوائل - ليسوا كما تظن..." مجلة "إن فلايت يو إس إيه" . مؤرشف من الأصل في 13 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 26 ديسمبر 2007 .
• ريتشارد ب. هاليون (يوليو 2008). "طائرات غيّرت وجه الطيران" . مجلة الطيران والفضاء . مؤسسة سميثسونيان.
• "تراث الطيران الأمريكي" (ملف PDF) . خدمة المتنزهات الوطنية. مارس 2011. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 7 فبراير 2016.

• "صور النقل - الطائرات" . مجموعات رقمية . مكتبات جامعة واشنطن. في منطقة شمال غرب المحيط الهادئ وغرب الولايات المتحدة خلال النصف الأول من القرن العشرين.
• "تصميم الطائرات بالدعامات" . المكتبة الرقمية لجامعة هيوستن. 1911.
• مايكل مالوني (2009). حلم الطيران (فيلم وثائقي عن أول رحلة طيران بمحرك قام بها بريطاني في بريطانيا، جيه تي سي مور برابازون، عام 1909). إنتاج كاونتري وايد.