Historia temprana de la aviación

La historia de la aviación se extiende por más de dos mil años, desde las primeras formas de aviación como las cometas e intentos de saltar en torre hasta el vuelo supersónico e hipersónico por medio de aviones con motor, más pesados ​​que el aire.

El vuelo de cometas en China se remonta a varios cientos de años antes de Cristo y se extendió lentamente por todo el mundo. Se cree que es el primer ejemplo de vuelo hecho por el hombre.

El sueño de volar del siglo XV de Leonardo da Vinci encontró expresión en varios diseños racionales pero no científicos, aunque no intentó construir ninguno de ellos.

El descubrimiento del gas de hidrógeno en el siglo XVIII condujo a la invención del globo de hidrógeno, casi exactamente al mismo tiempo que los hermanos Montgolfier redescubrieron el globo aerostático y comenzaron los vuelos tripulados. Varias teorías en mecánica por físicos durante el mismo período de tiempo, notablemente la dinámica de fluidos y las leyes del movimiento de Newton, condujeron a la base de la aerodinámica moderna, sobre todo por Sir George Cayley.

Los globos, tanto de vuelo libre como atados, comenzaron a utilizarse con fines militares desde fines del siglo XVIII, con el gobierno francés estableciendo compañías de globos durante la Revolución.

El término aviación, nombre de acción del tallo del latín avis “pájaro” con sufijo -ación que significa acción o progreso, fue acuñado en 1863 por el pionero francés Guillaume Joseph Gabriel de La Landelle (1812-1886) en “Aviation ou Navigation aérienne sans ballons” “.

Los experimentos con planeadores proporcionaron la base para las naves más pesadas que el aire, y para principios del siglo XX, los avances en la tecnología del motor y la aerodinámica hicieron posible el vuelo controlado y motorizado por primera vez. El avión moderno con su cola característica se estableció en 1909 y desde entonces la historia del avión se relacionó con el desarrollo de motores cada vez más potentes.

Los primeros grandes barcos del aire fueron los rígidos globos dirigibles iniciados por Ferdinand von Zeppelin, que pronto se convirtieron en sinónimo de aeronaves y dominaron el vuelo de larga distancia hasta la década de 1930, cuando los grandes barcos voladores se hicieron populares. Después de la Segunda Guerra Mundial, los hidroaviones a su vez fueron reemplazados por aviones terrestres, y el nuevo e inmensamente poderoso motor a reacción revolucionó tanto el transporte aéreo como la aviación militar.

En la última parte del siglo XX, el advenimiento de la electrónica digital produjo grandes avances en la instrumentación de vuelo y los sistemas “fly-by-wire”. El siglo 21 vio el uso a gran escala de aviones no tripulados sin piloto para uso militar, civil y de ocio. Con los controles digitales, aviones inherentemente inestables como alas volantes se hicieron posibles.

Primitivos

Torre saltando
El origen del deseo de la humanidad de volar se pierde en el pasado distante. Desde las leyendas más antiguas ha habido historias de hombres atados a alas de pájaro, capas rígidas u otros dispositivos para sí mismos e intentando volar, generalmente saltando de una torre. La leyenda griega de Dédalo e Ícaro es una de las primeras conocidas; otros se originaron en la India, China y la Edad Media europea. Durante este período inicial, los problemas de sustentación, estabilidad y control no se entendieron, y la mayoría de los intentos terminaron en lesiones graves o la muerte.

En la Europa medieval, el salto de torre más antiguo registrado data del 852 dC, cuando Armen Firman, también conocido como Abbas ibn Firnas (810-887 dC), dio un salto en Córdoba, España, al parecer cubriendo su cuerpo con plumas de buitre y uniendo dos alas a sus brazos. Eilmer de Malmesbury pronto siguió y muchos otros han seguido haciéndolo a lo largo de los siglos. Todavía en 1811, Albrecht Berblinger construyó un ornitóptero y saltó al Danubio en Ulm.

Cometas
La cometa puede haber sido la primera forma de aeronave artificial. Fue inventado en China posiblemente ya en el siglo V aC por Mozi (Mo Di) y Lu Ban (Gongshu Ban). Los diseños posteriores a menudo emulaban insectos voladores, aves y otras bestias, tanto reales como míticas. Algunos fueron equipados con cuerdas y silbatos para hacer sonidos musicales mientras vuelan. Las fuentes chinas antiguas y medievales describen cometas que se usan para medir distancias, probar el viento, levantar hombres, señalar y comunicarse y enviar mensajes.

Cometas diseminadas desde China alrededor del mundo. Después de su introducción en la India, la cometa evolucionó hasta convertirse en la cometa de combate, donde se usa una línea abrasiva para cortar otras cometas.

Cometas que llevan al hombre
Se cree que las cometas que portan el hombre se usaron extensamente en la antigua China, tanto para propósitos civiles como militares, y algunas veces se aplicaron como castigo. Un primer vuelo registrado fue el del prisionero Yuan Huangtou, un príncipe chino, en el siglo VI dC. Las historias de cometas que transportan hombres también ocurren en Japón, luego de la introducción de la cometa de China alrededor del siglo VII dC. Se dice que en algún momento existió una ley japonesa contra las cometas que transportaban al hombre.

Alas de rotor
Artículo principal: Bamboo-copter
El uso de un rotor para vuelo vertical existe desde el 400 aC en forma de un helicóptero de bambú, un antiguo juguete chino. El “moulinet à noix” similar (rotor en una tuerca) apareció en Europa en el siglo XIV dC.

Globos aerostáticos
Desde la antigüedad, los chinos han comprendido que el aire caliente se eleva y han aplicado el principio a un tipo de pequeño globo de aire caliente llamado linterna del cielo. Una linterna de cielo consiste en un globo de papel debajo o justo dentro del cual se coloca una lámpara pequeña. Las linternas del cielo se lanzan tradicionalmente por placer y durante los festivales. Según Joseph Needham, tales linternas eran conocidas en China desde el siglo tercero antes de Cristo. Su uso militar se atribuye al general Zhuge Liang (180-234 DC, título honorífico Kongming), de quien se dice que los usó para asustar a las tropas enemigas.

Existe evidencia de que los chinos también “resolvieron el problema de la navegación aérea” usando globos, cientos de años antes del siglo XVIII.

El Renacimiento
Finalmente, algunos investigadores comenzaron a descubrir y definir algunos de los conceptos básicos del diseño racional de las aeronaves. El más notable de ellos fue Leonardo da Vinci, aunque su obra permaneció desconocida hasta 1797, por lo que no tuvo influencia en los desarrollos de los siguientes trescientos años. Si bien sus diseños fueron al menos racionales, no se basaron en una ciencia especialmente buena.

Leonardo estudió el vuelo de las aves, analizándolo y anticipando muchos principios de la aerodinámica. Al menos entendió que “un objeto ofrece tanta resistencia al aire como el aire al objeto”. Newton no publicaría la Tercera ley del movimiento hasta 1687.

Desde los últimos años del siglo XV escribió y dibujó muchos diseños de máquinas y mecanismos voladores, incluidos ornitópteros, planeadores de alas fijas, helicópteros y paracaídas. Sus primeros diseños fueron los tipos de propulsión humana, incluidos los ornitópteros y helicópteros, sin embargo, se dio cuenta de la impracticabilidad de esto y más tarde se convirtió en vuelo de vuelo controlado, también esbozando algunos diseños impulsados ​​por un muelle.

Más liviano que el aire

Principios de la teoría moderna
En 1670, Francesco Lana de Terzi publicó un trabajo que sugería que sería posible un vuelo más ligero que el aire mediante el uso de esferas de lámina de cobre que, con un vacío, serían más ligeras que el aire desplazado para levantar un dirigible. Aunque teóricamente sólido, su diseño no era factible: la presión del aire circundante aplastaría las esferas. La idea de usar el vacío para producir elevación ahora se conoce como dirigible al vacío, pero sigue siendo inviable con cualquier material actual.

En 1709 Bartolomeu de Gusmão presentó una petición al rey Juan V de Portugal, pidiendo apoyo para su invención de un dirigible, en el que expresó la mayor confianza. La prueba pública de la máquina, que se estableció para el 24 de junio de 1709, no se llevó a cabo. Según informes contemporáneos, sin embargo, Gusmão parece haber realizado varios experimentos menos ambiciosos con esta máquina, descendiendo de las eminencias. Es cierto que Gusmão estaba trabajando en este principio en la exposición pública que dio ante la Corte el 8 de agosto de 1709, en el salón de la Casa da Índia en Lisboa, cuando propulsó una bola al techo por combustión. ]

Globos
1783 fue un año decisivo para el vuelo en globo y la aviación. Entre el 4 de junio y el 1 de diciembre, se lograron cinco primicias de aviación en Francia:

El 4 de junio, los hermanos Montgolfier demostraron su globo aerostático no tripulado en Annonay, Francia.
El 27 de agosto, Jacques Charles y los hermanos Robert (Les Freres Robert) lanzaron el primer globo lleno de hidrógeno no tripulado del mundo, desde el Champ de Mars, en París.
El 19 de octubre, los Montgolfier lanzaron el primer vuelo tripulado, un globo atado con humanos a bordo, en el Folie Titon en París. Los aviadores fueron el científico Jean-François Pilâtre de Rozier, el gerente de fabricación Jean-Baptiste Réveillon, y Giroud de Villette.
El 21 de noviembre, los Montgolfier lanzaron el primer vuelo libre con pasajeros humanos. El rey Luis XVI había decretado originalmente que los criminales condenados serían los primeros pilotos, pero Jean-François Pilâtre de Rozier, junto con el marqués François d’Arlandes, solicitaron con éxito el honor. Se desplazaron 8 km (5.0 millas) en un globo impulsado por un fuego de leña.
El 1 de diciembre, Jacques Charles y Nicolas-Louis Robert lanzaron su globo de hidrógeno tripulado desde el Jardín de las Tullerías en París, como una multitud de 400,000 testigos. Ascendieron a una altura de unos 1.800 pies (550 m) y aterrizaron al atardecer en Nesles-la-Vallée después de un vuelo de 2 horas y 5 minutos, cubriendo 36 km. Después de que Robert se apeara, Charles decidió ascender solo. Esta vez ascendió rápidamente a una altitud de aproximadamente 9,800 pies (3,000 m), donde volvió a ver el sol, sufrió un dolor extremo en los oídos y nunca volvió a volar.
El globo aerostático se convirtió en una gran “furia” en Europa a fines del siglo XVIII, proporcionando la primera comprensión detallada de la relación entre la altitud y la atmósfera.

Globos no orientables fueron empleados durante la Guerra Civil Americana por el Cuerpo de Balones del Ejército de la Unión. El joven Ferdinand von Zeppelin voló por primera vez como pasajero en globo con el Union Army of the Potomac en 1863.

A principios de los años 1900, el globo aerostático fue un deporte popular en Gran Bretaña. Estos globos de propiedad privada usualmente usaban gas de carbón como gas de elevación. Esto tiene la mitad del poder de elevación del hidrógeno, por lo que los globos tenían que ser más grandes, sin embargo, el gas de carbón estaba mucho más fácilmente disponible y el gas local a veces proporcionaba una fórmula ligera especial para eventos de hinchamiento.

Dirigibles
Dirigibles originalmente se llamaron “globos dirigibles” y todavía se llaman a veces dirigibles hoy en día.

El trabajo en el desarrollo de un globo orientable (o dirigible) continuó esporádicamente a lo largo del siglo XIX. Se cree que el primer vuelo con motor, controlado y sostenido más ligero que el aire tuvo lugar en 1852 cuando Henri Giffard voló 15 millas (24 km) en Francia, con una nave impulsada por un motor de vapor.

Otro avance se produjo en 1884, cuando se realizó el primer vuelo libre totalmente controlable en un dirigible eléctrico del ejército francés, La France, de Charles Renard y Arthur Krebs. El dirigible de 170 pies (52 m) de largo y 66,000 pies cúbicos (1,900 m3) cubrió 8 km (5.0 mi) en 23 minutos con la ayuda de un motor eléctrico de 8½ caballos de fuerza.

Sin embargo, estos aviones generalmente eran efímeros y extremadamente frágiles. Los vuelos controlados de rutina no ocurrirían hasta la llegada del motor de combustión interna (ver a continuación).

El primer avión que realizó vuelos controlados de rutina fueron aeronaves no rígidas (a veces llamadas “dirigibles”). El piloto pionero más exitoso de este tipo de aeronaves fue el brasileño Alberto Santos-Dumont, quien combinó efectivamente un globo con un motor de combustión interna. El 19 de octubre de 1901 voló su dirigible Número 6 sobre París desde el Parque de Saint Cloud alrededor de la Torre Eiffel y de regreso en menos de 30 minutos para ganar el premio Deutsch de la Meurthe. Santos-Dumont pasó a diseñar y construir varios aviones. La controversia subsecuente que rodeaba las reclamaciones de él y de otros competidores con respecto a los aviones eclipsó su gran contribución al desarrollo de aeronaves.

Al mismo tiempo que las aeronaves no rígidas comenzaban a tener cierto éxito, también se estaban desarrollando las primeras aeronaves rígidas exitosas. Estos serían mucho más capaces que las aeronaves de ala fija en términos de capacidad de carga pura durante décadas. El diseño y avance del dirigible rígido fue iniciado por el conde alemán Ferdinand von Zeppelin.

La construcción del primer dirigible Zeppelin comenzó en 1899 en un salón de actos flotante en el lago de Constanza en la bahía de Manzell, Friedrichshafen. Esto fue pensado para facilitar el procedimiento de inicio, ya que la sala podría alinearse fácilmente con el viento. El prototipo del dirigible LZ 1 (LZ para “Luftschiff Zeppelin”) tenía una longitud de 128 m (420 ft) y era accionado por dos motores Daimler de 10.6 kW (14.2 hp) y equilibrado moviendo un peso entre sus dos góndolas.

Su primer vuelo, el 2 de julio de 1900, duró solo 18 minutos, ya que LZ 1 se vio obligado a aterrizar en el lago después de que se rompiera el mecanismo de enrollamiento para equilibrar el peso. Tras la reparación, la tecnología demostró su potencial en vuelos posteriores, mejorando la velocidad de 6 m / s alcanzada por la nave francesa La France en 3 m / s, pero aún no pudo convencer a posibles inversores. Pasarían varios años antes de que el Conde pudiera recaudar fondos suficientes para otro intento.

Aunque se usaron aeronaves tanto en la Primera Guerra Mundial como en la Segunda Guerra Mundial, y continúan de forma limitada hasta el día de hoy, su desarrollo se ha visto ensombrecido en gran medida por naves más pesadas que el aire.

Mas pesado que el aire

Los siglos XVII y XVIII
El inventor italiano Tito Livio Burattini, invitado por el rey polaco Władysław IV a su corte en Varsovia, construyó un modelo de avión con cuatro alas de planeador fijo en 1647. Descrito como “cuatro pares de alas unidas a un elaborado ‘dragón'”, se dijo haber levantado con éxito un gato en 1648, pero no el propio Burattini. Prometió que “solo las heridas más leves” resultarían del aterrizaje de la nave. Su “Dragon Volant” es considerado “el avión más elaborado y sofisticado que se construirá antes del siglo XIX”.

El primer trabajo publicado sobre aviación fue “Boceto de una máquina para volar en el aire” de Emanuel Swedenborg publicado en 1716. Esta máquina voladora consistía en un armazón liviano cubierto de lona resistente y provisto de dos remos o alas grandes moviéndose en un eje horizontal , dispuestos de modo que la carrera ascendente se encontró sin resistencia, mientras que la carrera descendente proporcionó potencia de elevación. Swedenborg sabía que la máquina no volaría, pero lo sugirió como un comienzo y confiaba en que el problema se resolvería. Escribió: “Parece más fácil hablar de una máquina así que ponerla en práctica, ya que requiere una mayor fuerza y ​​menos peso que la que existe en un cuerpo humano. La ciencia de la mecánica podría sugerir un medio, a saber, una espiral fuerte. primavera. Si se observan estas ventajas y requisitos, tal vez en el futuro alguien sepa cómo utilizar mejor nuestro boceto y haga que se haga una adición para lograr lo que solo podemos sugerir. Sin embargo, hay suficientes pruebas y ejemplos de la naturaleza que tales vuelos pueden tener lugar sin peligro, aunque cuando se realizan las primeras pruebas puede que tengas que pagar por la experiencia y no te importe un brazo o una pierna “. Swedenborg demostraría ser clarividente en su observación de que un método de alimentación de una aeronave era uno de los problemas críticos que había que superar.

El siglo 19
A lo largo del siglo XIX, el salto en torre fue reemplazado por el salto de globo igualmente fatal pero igualmente popular como una manera de demostrar la continuada inutilidad de la energía del hombre y las alas batidas. Mientras tanto, el estudio científico del vuelo más pesado que el aire comenzó en serio.

Sir George Cayley y el primer avión moderno
Sir George Cayley fue llamado primero el “padre del avión” en 1846. Durante los últimos años del siglo pasado, había comenzado el primer estudio riguroso de la física del vuelo y más tarde diseñaría la primera nave moderna más pesada que el aire. Entre sus muchos logros, sus contribuciones más importantes a la aeronáutica incluyen:

Aclarando nuestras ideas y estableciendo los principios del vuelo más pesado que el aire.
Alcanzar una comprensión científica de los principios del vuelo de las aves.
Llevar a cabo experimentos científicos aerodinámicos que demuestren el arrastre y la racionalización, el movimiento del centro de presión y el aumento de la elevación al curvar la superficie del ala.
Definir la configuración moderna del avión que comprende un ala fija, un fuselaje y un conjunto de cola.
Demostraciones de vuelo tripulado.
Estableciendo los principios de la relación potencia-peso en el vuelo sustentable.
La primera innovación de Cayley fue estudiar la ciencia básica de la sustentación al adoptar la plataforma de prueba de brazo giratorio para su uso en la investigación aeronáutica y el uso de modelos aerodinámicos simples en el brazo, en lugar de intentar volar un modelo de un diseño completo.

En 1799 estableció el concepto del avión moderno como una máquina voladora de ala fija con sistemas separados de sustentación, propulsión y control.

En 1804, Cayley construyó un modelo de planeador que fue la primera máquina voladora moderna más pesada que el aire, con el diseño de un avión moderno convencional con un ala inclinada hacia el frente y una cola ajustable en la parte trasera con aleta y cola. Un peso móvil permitió el ajuste del centro de gravedad de la miniatura.

En 1809, boquiabierto por las travesuras ridículas de sus contemporáneos (ver arriba), comenzó la publicación de un tratado de tres partes titulado “En la navegación aérea” (1809-1810). En él escribió la primera afirmación científica del problema: “Todo el problema está confinado dentro de estos límites, a saber, hacer que una superficie soporte un peso dado mediante la aplicación de poder a la resistencia del aire”. Identificó las cuatro fuerzas vectoriales que influyen en un avión: empuje, elevación, arrastre y peso, y distinguió la estabilidad y el control en sus diseños. También identificó y describió la importancia del ala flexible combada, diedro, arriostramiento diagonal y reducción de arrastre, y contribuyó al entendimiento y diseño de ornitópteros y paracaídas.

En 1848 había progresado lo suficiente como para construir un planeador en la forma de un triplano grande y lo suficientemente seguro como para llevar a un niño. Un niño local fue elegido, pero su nombre no se conoce.

Continuó publicando en 1852 el diseño de un parapente tripulado o “paracaídas gobernable” de gran tamaño para ser lanzado desde un globo y luego construir una versión capaz de lanzarse desde la cima de una colina, que llevaba al primer aviador adulto a través Brompton Dale en 1853.

Las invenciones menores incluían el motor de goma, que proporcionaba una fuente de energía confiable para los modelos de investigación. Para 1808, incluso había reinventado la rueda, diseñando la rueda con radios de tensión en la que todas las cargas de compresión son transportadas por la llanta, lo que permite un tren de rodaje ligero.

La era del vapor
Extraído directamente del trabajo de Cayley, el diseño de 1842 de Henson para un vagón de vapor aéreo abrió nuevos caminos. Aunque solo es un diseño, fue el primero en la historia de un avión de ala fija propulsado por hélice.

En 1866 se fundó la Sociedad Aeronáutica de Gran Bretaña y dos años más tarde se celebró la primera exposición aeronáutica en el Crystal Palace de Londres, donde John Stringfellow recibió un premio de £ 100 por la máquina de vapor con la mejor relación peso-potencia proporción. En 1848, Stringfellow logró el primer vuelo motorizado utilizando un monoplano no tripulado de vapor de 10 pies de envergadura construido en una fábrica de encajes en desuso en Chard, Somerset. Empleando dos hélices contra-rotatorias en el primer intento, hechas en el interior, la máquina voló tres metros antes de desestabilizarse, dañando la nave. El segundo intento fue más exitoso, la máquina dejó una guía para volar libremente, logrando unos treinta metros de vuelo recto y nivelado. Francis Herbert Wenham presentó el primer trabajo para la recientemente creada Sociedad Aeronáutica (más tarde la Royal Aeronautical Society), On Aerial Locomotion. Adelantó el trabajo de Cayley en alas combadas, haciendo hallazgos importantes. Para poner a prueba sus ideas, desde 1858 había construido varios planeadores, tripulados y no tripulados, y con hasta cinco alas apiladas. Se dio cuenta de que las alas largas y delgadas son mejores que las de los murciélagos porque tienen más ventaja para su área. Hoy esta relación se conoce como la relación de aspecto de un ala.

La última parte del siglo XIX se convirtió en un período de intenso estudio, caracterizado por los “caballeros científicos” que representaron la mayoría de los esfuerzos de investigación hasta el siglo XX. Entre ellos estaba el filósofo-científico británico e inventor Matthew Piers Watt Boulton, que estudió el control de vuelo lateral y fue el primero en patentar un sistema de control de alerones en 1868.

En 1871 Wenham y Browning hicieron el primer túnel de viento.

Mientras tanto, los avances británicos habían galvanizado a los investigadores franceses. En 1857 Félix du Temple propuso un monoplano con un avión de cola y un tren de aterrizaje retráctil. Desarrollando sus ideas con un modelo alimentado primero por un reloj y más tarde por vapor, finalmente logró un salto corto con una nave tripulada de tamaño completo en 1874. Logró el despegue por su propia potencia después de lanzar desde una rampa, planeó para un corto tiempo y regresó a salvo al suelo, convirtiéndolo en el primer deslizamiento con motor exitoso en la historia.

En 1865 Louis Pierre Mouillard publicó un influyente libro El Imperio del Aire (l’Empire de l’Air).

En 1856, el francés Jean-Marie Le Bris hizo el primer vuelo más alto que su punto de partida, haciendo que su parapente “L’Albatros artificiel” fuera arrastrado por un caballo en una playa. Según los informes, logró una altura de 100 metros, en una distancia de 200 metros.

Alphonse Pénaud, un francés, avanzó la teoría de los contornos de las alas y la aerodinámica y construyó modelos exitosos de aviones, helicópteros y ornitópteros. En 1871 voló el primer avión de ala fija aerodinámicamente estable, un modelo monoplano que llamó “Planophore”, una distancia de 40 m (130 pies). El modelo de Pénaud incorporó varios de los descubrimientos de Cayley, incluido el uso de una cola, diedro de ala para una estabilidad inherente y poder de goma. La planophore también tenía estabilidad longitudinal, siendo recortada de tal manera que el tailplane se estableció en un ángulo de incidencia más pequeño que las alas, una contribución original e importante a la teoría de la aeronáutica. El último proyecto de Pénaud para un avión anfibio, aunque nunca se construyó, incorporó otras características modernas. Un monoplano sin cola con una sola aleta vertical y hélices gemelas de tractor, también presentaba elevador trasero con bisagras y superficies del timón, tren de aterrizaje retráctil y una cabina instrumentada completamente cerrada.

Igualmente autoritario como teórico fue el compatriota de Pénaud, Victor Tatin. En 1879 voló un modelo que, como el proyecto de Pénaud, era un monoplano con dos hélices de tractor pero también tenía una cola horizontal separada. Fue impulsado por aire comprimido. Alcanzado atado a un poste, este fue el primer modelo en despegar por su propia potencia.

En 1884, Alexandre Goupil publicó su obra La Locomotion Aérienne (Locomoción Aérea), aunque la máquina voladora que construyó posteriormente no pudo volar.

En 1890, el ingeniero francés Clément Ader completó la primera de tres máquinas voladoras impulsadas por vapor, Éole. El 9 de octubre de 1890, Ader hizo un salto incontrolado de alrededor de 50 m (165 pies); este fue el primer avión tripulado que despegó por su propio poder. Su Avion III de 1897, notable solo por tener motores de vapor gemelos, no pudo volar: Ader más tarde reclamaría el éxito y no fue desacreditado hasta 1910 cuando el ejército francés publicó su informe sobre su intento.

Sir Hiram Maxim era un ingeniero estadounidense que se había mudado a Inglaterra. Construyó su propio equipo de brazo giratorio y túnel de viento, y construyó una máquina grande con una envergadura de 105 pies (32 m), una longitud de 145 pies (44 m), superficies horizontales delante y atrás y una tripulación de tres. Las hélices gemelas fueron impulsadas por dos motores de vapor compuestos ligeros, cada uno con 180 CV (130 kW). El peso total fue de 8,000 libras (3,600 kg). Fue concebido como una plataforma de prueba para investigar el levantamiento aerodinámico: al carecer de controles de vuelo, corría sobre rieles, con un segundo conjunto de rieles sobre las ruedas para restringirlo. Terminado en 1894, en su tercera ejecución se separó de la barandilla, se transportó en el aire a unos 200 metros a dos o tres pies de altura y sufrió graves daños al caer al suelo. Fue reparado posteriormente, pero Maxim abandonó sus experimentos poco después.

Aprendiendo a deslizarse
En la última década más o menos del siglo XIX, varias figuras clave fueron refinando y definiendo el avión moderno. Al carecer de un motor adecuado, el trabajo de la aeronave se centró en la estabilidad y el control en el vuelo de planeo. En 1879, Biot construyó un planeador con forma de pájaro con la ayuda de Massia y voló en él brevemente. Se conserva en el Musée de l’Air, Francia, y se dice que es la máquina voladora más antigua que todavía existe.

El inglés Horatio Phillips hizo contribuciones clave a la aerodinámica. Llevó a cabo una extensa investigación sobre túneles de viento en secciones de perfil aerodinámico, lo que demuestra los principios de sustentación aerodinámica previstos por Cayley y Wenham. Sus hallazgos apuntalan todos los diseños modernos de perfil aerodinámico.

Otto Lilienthal se hizo conocido como el “Rey del planeador” o “Hombre volador” de Alemania. Duplicó el trabajo de Wenham y lo amplió enormemente en 1884, publicando su investigación en 1889 como Birdflight como la base de la aviación (Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst). También produjo una serie de ala delta, incluidas alas de murciélago, monoplano y biplano, como el Derwitzer Glider y el aparato de vuelo normal. Comenzando en 1891, se convirtió en la primera persona en realizar deslizajes controlados sin ataduras rutinariamente, y el primero en ser fotografiado volando una máquina más pesada que el aire, estimulando el interés en todo el mundo. Documentó rigurosamente su trabajo, incluidas fotografías, y por esta razón es uno de los primeros pioneros más conocidos. Lilienthal hizo más de 2.000 deslizamientos hasta su muerte en 1896 a causa de lesiones sufridas en un accidente de planeador.

Retomando donde lo dejó Lilienthal, Octave Chanute retomó el diseño del avión después de una jubilación anticipada y financió el desarrollo de varios planeadores. En el verano de 1896, su equipo voló varios de sus diseños y finalmente decidió que lo mejor era un diseño biplano. Al igual que Lilienthal, documentó y fotografió su trabajo.

En Gran Bretaña, Percy Pilcher, que había trabajado para Maxim, construyó y voló con éxito varios planeadores durante mediados y finales de la década de 1890.

La invención de la cometa de caja durante este período por el australiano Lawrence Hargrave conduciría al desarrollo del biplano práctico. En 1894 Hargrave unió cuatro de sus papalotes, agregó un asiento de honda y voló 16 pies (4,9 m). Más tarde, los pioneros del vuelo de cometas tripulados incluyeron Samuel Franklin Cody en Inglaterra y el capitán Génie Saconney en Francia.

Langley
Después de una distinguida carrera en astronomía y poco antes de convertirse en Secretario de la Smithsonian Institution, Samuel Pierpont Langley comenzó una investigación seria sobre la aerodinámica en lo que hoy es la Universidad de Pittsburgh. En 1891 publicó Experiments in Aerodynamics (Experimentos en aerodinámica) que detalla su investigación, y luego comenzó a construir sus diseños. Esperaba lograr la estabilidad aerodinámica automática, por lo que le dio poca consideración al control en vuelo. El 6 de mayo de 1896, el Aeródromo No. 5 de Langley realizó el primer vuelo sostenido exitoso de una embarcación sin motor, más pesada que el aire, de tamaño considerable. Fue lanzado desde una catapulta accionada por resorte montada en la parte superior de una casa flotante en el río Potomac cerca de Quantico, Virginia. Se hicieron dos vuelos esa tarde, uno de 1.005 metros (3.297 pies) y otro de 700 metros (2.300 pies), a una velocidad de aproximadamente 40 kilómetros por hora. En ambas ocasiones, el Aeródromo No. 5 aterrizó en el agua según lo planeado, porque para ahorrar peso no estaba equipado con tren de aterrizaje. El 28 de noviembre de 1896, se realizó otro vuelo exitoso con el Aeródromo No. 6. Este vuelo, de 1,460 metros (4,790 pies), fue presenciado y fotografiado por Alexander Graham Bell. El Aeródromo No. 6 era en realidad el Aeródromo No. 4 muy modificado. Quedaba tan poco de la aeronave original que recibió una nueva designación.

Con los éxitos del Aeródromo n. ° 5 y n. ° 6, Langley comenzó a buscar fondos para construir una versión de sus diseños a escala real. Estimulado por la Guerra Hispano-Estadounidense, el gobierno de los Estados Unidos le otorgó $ 50,000 para desarrollar una máquina voladora para el reconocimiento aéreo. Langley planeó construir una versión ampliada conocida como Aeródromo A, y comenzó con el aeródromo de escala cuarto más pequeño, que voló dos veces el 18 de junio de 1901, y luego otra vez con un motor más nuevo y más poderoso en 1903.

Con el diseño básico aparentemente probado con éxito, luego se dirigió al problema de un motor adecuado. Contrató a Stephen Balzer para construir uno, pero se decepcionó cuando entregó solo 8 caballos de fuerza (6,0 kW) en lugar de 12 caballos de fuerza (8,9 kW) que esperaba. El asistente de Langley, Charles M. Manly, luego volvió a trabajar el diseño en un radial refrigerado por agua de cinco cilindros que entregó 52 CV (39 kW) a 950 rpm, una hazaña que tardó años en duplicarse. Ahora con poder y un diseño, Langley los juntó con grandes esperanzas.

Para su consternación, el avión resultante demostró ser demasiado frágil. Simplemente escalar los modelos pequeños originales dio como resultado un diseño que era demasiado débil para mantenerse unido. Dos lanzamientos a finales de 1903 terminaron con el Aeródromo chocando inmediatamente contra el agua. El piloto, Manly, fue rescatado cada vez. Además, el sistema de control de la aeronave era inadecuado para permitir respuestas piloto rápidas, y no tenía ningún método de control lateral, y la estabilidad aérea del aeródromo era marginal.

Los intentos de Langley de obtener más fondos fracasaron, y sus esfuerzos terminaron. Nueve días después de su segundo lanzamiento fallido el 8 de diciembre, los hermanos Wright voló con éxito su Flyer. Glenn Curtiss hizo 93 modificaciones al Aeródromo y voló este avión muy diferente en 1914. Sin reconocer las modificaciones, la Institución Smithsonian afirmó que el Aeródromo de Langley fue la primera máquina “capaz de volar”.

Whitehead
Gustave Weißkopf era un alemán que emigró a los Estados Unidos, donde pronto cambió su nombre a Whitehead. De 1897 a 1915 diseñó y construyó máquinas y motores voladores tempranos. El 14 de agosto de 1901, dos años y medio antes del vuelo de los hermanos Wright, afirmó haber llevado a cabo un vuelo controlado y con motor en su monoplano número 21 en Fairfield, Connecticut. El vuelo fue reportado en el periódico local de Bridgeport Sunday Herald. Aproximadamente 30 años después, varias personas interrogadas por un investigador afirmaron haber visto ese u otros vuelos de Whitehead.

En marzo de 2013, Jane’s All the World’s Aircraft, una fuente autorizada para la aviación contemporánea, publicó un editorial que aceptó el vuelo de Whitehead como el primer vuelo tripulado, impulsado y controlado de una nave más pesada que el aire. La Institución Smithsonian (custodios del Wright Flyer original) y muchos historiadores de la aviación continúan sosteniendo que Whitehead no voló como se sugirió.