Ранние летательные аппараты включают в себя все формы самолетов, которые были изучены или построены до разработки современного самолета. После того, как он был включен, контролируемый полет был достигнут, прогресс все еще был необходим для создания практичной летательной машины для общего использования. Этот период, предшествующий Первой мировой войне, иногда называют пионерской эрой авиации.

Братья Райт
Райт решила как проблемы управления, так и власти, которые столкнулись с авиационными пионерами. Они изобрели рулонное управление с использованием деформирования крыла и комбинированного рулона с одновременным регулированием рыскания с помощью управляемого заднего руля. Несмотря на то, что в начале ранней истории авиации использовалось лишь короткое изгиб крыла как средство рулевого управления, новаторство сочетания управления рулем и рысканием стало фундаментальным шагом вперед в управлении полетом. Для управления шагом, Райт использовал передний лифт (канаву), другой элемент дизайна, который позже устарел.

«Райт» провела строгие аэродинамические испытания аэродинамических поверхностей и летные испытания полноразмерных планеров. Они не только построили самолет с рабочим двигателем, Fly Flyer, но и значительно продвинули науку авиационной техники.

Они сосредоточились на управляемости безмоторных воздушных судов, прежде чем пытаться управлять спроектированным двигателем. С 1900 по 1902 год они построили и вылетели из серии трех планеров. Первые два были намного менее эффективными, чем ожидали Райт, основанные на экспериментах и ​​писаниях их предшественников 19-го века. Их планер 1900 имел только около половины высоты, которую они ожидали, а планер 1901 года выполнялся еще хуже, до тех пор, пока временные модификации не сделали его исправным.

Получив ответы, Райт построил собственную аэродинамическую трубу и снабдил ее сложным измерительным устройством для расчета высоты и сопротивления 200 различных конструкций крыла модельного размера, которые они создали. В результате Райтс скорректировал более ранние ошибки в расчетах подъема и перетаскивания и использовал это знание для создания своего планера 1902 года, третьего в серии. Он стал первым пилотируемым летательным аппаратом более тяжелого летательного аппарата, который был механически управляемым во всех трех осях: шаг, рулон и рыскание. Его новаторский дизайн также включал крылья с более высоким соотношением сторон, чем предыдущие планеры. Братья успешно вылетели на планер 1902 года, и они выполнялись намного лучше, чем их предыдущие две версии.

Чтобы получить достаточную мощность для своего летательного аппарата с двигателем, Wrights спроектировал и построил маломощный двигатель внутреннего сгорания. Используя данные аэродинамической трубы, они спроектировали и вырезали деревянные гребные винты, которые были более эффективными, чем раньше, позволяя им получить достаточную производительность от их низкой мощности двигателя. На дизайн Flyer также повлияло стремление Райт научить себя летать безопасно без необоснованного риска для жизни и конечности, а также для аварийных ситуаций. Ограниченная мощность двигателя привела к низкой скорости полета и необходимости взлетать в встречный ветер.

Согласно Смитсоновскому институту и ​​Международной федерации меценатов (FAI), Райт сделал первый устойчивый, контролируемый, более тяжелый, чем воздух, пилотируемый полет в Kill Devil Hills, Северная Каролина, в 4 милях (6,4 км) к югу от Китти-Хока, Север Каролина 17 декабря 1903 года. Первый полет Орвилла Райт, длиной 120 футов (37 м) за 12 секунд, был записан на знаменитой фотографии. В четвертом полете того же дня Уилбур Райт пролетел 852 фута (260 м) за 59 секунд. Современный анализ профессора Фреда К.К.Кулика и Генри Р. Рекса (1985) продемонстрировал, что Flyer 1903 Wright Flyer был настолько неустойчивым, что был почти неуправляемым никем, кроме Райтсов, которые тренировались в планетеле 1902 года.

Райт продолжал разрабатывать свои летательные аппараты и летать в Хаффман-Прери возле Дейтона, штат Огайо, в 1904-05 годах. После крушения в 1905 году они перестроили Flyer III и внесли важные изменения в конструкцию. Они почти удвоили размеры лифта и руля и сдвинули их примерно в два раза больше расстояния от крыльев. Они добавили две неподвижные вертикальные лопасти (называемые «мерцаниями») между лифтами и слегка приподняли крылья. Они отключили рулевое управление от борьбы с крылом и, как и во всех будущих самолетах, разместили его на отдельной рукоятке управления. Flyer III стал первым практичным самолетом (хотя без колес и с использованием пускового устройства), летящим последовательно под полным контролем и безопасным приземлением пилота в исходную точку и без посадки. 5 октября 1905 года Уилбур пролетел 24 мили (39 км) за 39 минут 23 секунды ».

В конце концов Райт полностью отказался от плана, при этом модель B 1910 вместо этого имела хвостовую плоскость таким образом, который к тому времени стал обычным.

Согласно апрельскому выпуску журнала «Scientific American» за апрель 1907 года, братья Райт, казалось, обладали самыми передовыми знаниями о более тяжелой аэронавигации в то время. Тем не менее, тот же выпуск журнала также утверждал, что общественный полет в Соединенных Штатах не проводился до апреля 1907 года. Поэтому они разработали Научный американский аэронавигационный трофей, чтобы стимулировать разработку летательного аппарата более тяжелого летательного аппарата.

Первый практический самолет
После того, как он был включен, контролируемый полет был достигнут, прогресс все еще был необходим для создания практичной летательной машины для общего использования. Этот период, предшествующий Первой мировой войне, иногда называют пионерской эрой авиации.

Надежная мощность
История полетов на ранних этапах — это очень большая история раннего строительства двигателя. Райт разработал собственные двигатели. Они использовали один летательный аппарат, четырехцилиндровый четырехцилиндровый четырехцилиндровый четырехцилиндровый двигатель мощностью 12 л.с. (8,9 кВт) с пятью основными подшипниками и впрыском топлива. Самолёт Уайтхеда был оснащен двумя двигателями его конструкции: наземным двигателем мощностью 10 лошадиных сил (7,5 кВт), который приводил в движение передние колеса, чтобы достичь скорости взлета и 20-сильного ацилинового двигателя мощностью 15 кВт, приводящего в движение пропеллеры. Уайтхед был опытным машинистом, и, как сообщается, он привлек средства для своих самолетов, производя и продавая двигатели другим авиаторам. Большинство ранних двигателей не были ни мощными, ни достаточно надежными для практического использования, а разработка усовершенствованных двигателей шла рука об руку с улучшением самих самолетов.

В Европе, новаторский пример модели V-8 от Léon Levavasseur’s Antoinette 8V, впервые запатентованный в 1902 году, доминировал над полетом в течение нескольких лет после того, как он был введен в 1906 году, и в то же время он стал одним из многих известных кораблей той эпохи. Включая непосредственный впрыск топлива, испарительное водяное охлаждение и другие дополнительные функции, он генерировал около 50 лошадиных сил (37 кВт).

Британский Green C.4 1908 года последовал за дизайном Райта с четырехцилиндровым встроенным дизайном с водяным охлаждением, но производил 52 лошадиных силы (39 кВт). Это приводило в действие множество успешных самолетов-первопроходцев, в том числе AV Roe.

Были также выпущены горизонтально противоположные конструкции. Четырехцилиндровый водоохлаждаемый павильон Havilland Iris достиг 45 лошадиных сил (34 кВт), но его мало использовали, а успешная двухцилиндровая конструкция Nieuport достигла 28 л.с. (21 кВт) в 1910 году.

В 1909 году формы радиального двигателя стали значимыми. Трехцилиндровый полуцилиндровый или вентиляторный двигатель Anzani 1909 года (также выполненный в истинном радиальном виде с углом поворота 120 °) развивал только 25 лошадиных сил (19 кВт), но был намного легче, чем Antoinette, и был выбран Луи Блерио для его перекрестный перелет. Более радикальной была серия роторных радиальных двигателей серии Gnome, серия Seguin, в которой в 1906 году появился семицилиндровый роторный двигатель с воздушным охлаждением Gnome Omega мощностью 50 л.с. (37 кВт) с воздушным охлаждением. В роторном двигателе коленчатый вал прикреплен к плану и весь корпус двигателя и цилиндры вращаются вместе с пропеллером. Хотя этот тип был введен еще в 1887 году Лоуренсом Харгрейвом, усовершенствования, сделанные в Gnome, создали прочную, относительно надежную и легкую конструкцию, которая произвела революцию в авиации и увидит непрерывное развитие в течение следующих десяти лет. Топливо вводилось в каждый цилиндр прямо из картера, что означало, что требуется только выпускной клапан. Более крупный и мощный 9-цилиндровый ротатор Le Rhône 9C мощностью 80 лошадиных сил был введен в 1913 году и был широко принят для военного использования.

Встраиваемые и vee-типы оставались популярными, а немецкая компания Mercedes выпускала серию шестицилиндровых моделей с водяным охлаждением. В 1913 году они представили очень успешные серии 75 киловатт (101 л.с.) DI.

Подъем и эффективность
Легкость и сила биплана компенсируются неэффективностью, присущей размещению двух крыльев так близко друг к другу. Биплановые и монопланные конструкции соперничали друг с другом, причем оба они все еще были созданы в результате войны в 1914 году.

Заметное развитие, хотя и было провалом, было первым консольным монопланом, когда-либо созданным. У Antoinette Monobloc 1911 был полностью закрытый кокпит и фараонная ходовая часть, но его мощность на 50 лошадиных сил (37 кВт) для V-8 была недостаточной для того, чтобы летать больше, чем на несколько футов. Более успешным стал моноплан с депердуссином, который выиграл инаугурационную гонку Schneider Trophy 1913 года, которую пропустил Морис Превост, завершив 28 трасс в 10 км (6,2 мили), со средней скоростью 73,63 километра в час (45,75 миль в час).

Трипланы тоже были экспериментированы, в частности серия, построенная между 1909 и 1910 годами британским пионером А. В. Роем. Идя лучше с четырьмя крыльями, квадруполь тоже делал редкие появления. Многопланов, имеющих большое количество очень тонких крыльев, также экспериментировали, наиболее успешно с Горацио Филлипсом. Его последний прототип подтвердил неэффективность и плохую работу идеи.

Также рассматривались другие радикальные подходы к дизайну крыла. Создатель-шотландский изобретатель Александр Грэм Белл разработал клеточную октаэдрическую форму крыла, которая, как и мультиплан, оказалась неутешительно неэффективной. Другие тусклые исполнители включали Edwards Rhomboidal, кольцевое крыло Ли-Ричардса и разное количество крыльев один за другим в тандеме.

Многие из этих ранних экспериментальных форм были в принципе весьма практичными и с тех пор снова появились.

Стабильность и контроль
Ранняя работа была сосредоточена на том, чтобы сделать корабль достаточно стабильным, чтобы летать, но не смог обеспечить полную управляемость, в то время как Райт пожертвовал стабильностью, чтобы сделать свой Флайер полностью управляемым. Практический самолет требует того и другого. Хотя стабильность была достигнута несколькими проектами, принципы не были полностью поняты и прогресс был неустойчивым. Элерон медленно заменил деформацию крыла для бокового контроля, хотя иногда дизайнеры, как и у Blériot XI, ненадолго вернулись к короблению крыла. Аналогичным образом, все летающие поверхности хвоста уступили место фиксированным стабилизаторам с прикрепленными шарнирными поверхностями управления. Конфигурация пулеметной установки ранних флаеров Wright была вытеснена конструкциями самолетов пропеллера трактора.

Во Франции прогресс был относительно быстрым.
В 1906 году бразилец Альберто Сантос-Дюмон совершил общественные полеты во Франции со своим 14-бис. Биплан-утка с двуглавым крылом, у него было крыло с ящиком в стиле Харгрейв с сборкой «boxkite» с передним расположением, которая была подвижной, чтобы действовать как на лифте, так и на руле. Позднее он добавил вспомогательные поверхности между крыльями в качестве примитивных элеронов для обеспечения бокового контроля. Его полет был первым, сделанным силовой тяжеловоздушной машиной, которая должна быть проверена Aéro-Club de France, и выиграла премию Deutsch-Archdeacon за первый официально наблюдаемый полет более чем на 25 метров (82 фута). Позднее он установил первый мировой рекорд, признанный Федерацией Aeronautique Internationale, пролетев 220 метров (720 футов) за 21,5 секунды.

В следующем году Луис Блерио вылетел на Blériot VII, тракторный моноплан с полным трехосевым управлением, используя горизонтальные хвостовые поверхности, как комбинированные лифты и элероны. Его непосредственный потомок, Blériot VIII, был самым первым планерком, который объединил узнаваемые элементы современной системы управления полетом самолета в апреле 1908 года. Когда Горацио Филлипс и Траян Вуя потерпели неудачу, Блерио был первым практичным трактором-монопланом и отметил начало тенденции во французской авиации. К 1909 году он разработал эту конфигурацию до такой степени, что Blériot XI смог пересечь Ла-Манш, среди прочих уточнений, используя хвостовые поверхности только как лифты и используя деформацию крыла для бокового контроля. Другой проект, появившийся в 1907 году, был биплан Voisin. У этого не было никаких условий для бокового контроля, и он мог только совершать мелкие повороты, используя только управление рулем, но Хенри Фарман в течение года получал все больший успех, а 13 января 1908 года он выиграл Гран-при Deutsch de la Meurthe-Archdeacon Grand Prix de l’Aviation для того, чтобы стать первым авиатором, который завершит официально наблюдаемый 1-километровый полет на замкнутом контуре, включая взлет и посадку под собственной властью самолета.

Проекты французского пионера Леона Левавассера лучше известны под именем компании Antoinette, которую он основал. Его Антуанетта IV 1908 года была монопланом из того, что сейчас является обычной конфигурацией, с хвостовым плавником и ребрами, каждый из которых имеет подвижные управляющие поверхности и элероны на крыльях. Элероны были недостаточно эффективны, а на более поздних моделях были заменены деформацией крыла.

В конце 1908 года братья Voisin продали самолет, заказанный Анри Фарманом в JTC Moore-Brabazon. Разгневанный, Фарман построил собственный самолет, адаптировав проект Voisin, добавив элероны. После дальнейших модификаций хвостовых поверхностей и элеронов Фарман III стал самым популярным самолетом, проданным между 1909 и 1911 годами, и был широко имитирован. В Великобритании американский экспатриант Самуэль Коди вылетел в 1908 году самолет, похожий по форме на флаер Райт, включающий хвостовой план, а также большой передний лифт. В 1910 году улучшенная модель с элеронами между крыльями выиграла соревнование Кубка Мишлена, в то время как второй самолет в стиле Фарман в стиле Джеффри де Хэвилланда имел элероны на верхнем крыле и стал Королевской авиационной фабрикой FE1. Bristol Boxkite, копия Farman III, была изготовлена ​​в количестве. В США Гленн Кертисс пролетел сначала AEA June Bug, а затем его «Золотой флаер», который в 1910 году совершил первый посадку и взлет морской палубы. Между тем, сами Раты также боролись с проблемой достижения стабильности и контроля, экспериментируя дальше с передним планом, прежде чем сначала добавить вторую маленькую плоскость в хвост, а затем окончательно полностью удалить самолет. Они объявили о своей двухместной модели B в 1910 году и лицензировали ее для производства в 1911 году как модель Burgess F.

Многие другие более радикальные макеты были опробованы, и лишь немногие продемонстрировали какое-либо обещание. В Соединенном Королевстве JW Dunne разработала серию бесхвостых толкателей, которые имели крылья с конической верхней поверхностью. Его биплан D.5 летал в 1910 году и оказался полностью стабильным. Данн сознательно избегал полного трехосевого управления, создавая вместо этого систему, которая была легче работать и которую он считал гораздо более безопасной на практике. Система Данна не будет широко принята. Его бесхвостый дизайн достиг своего пика с D.8, который был изготовлен по лицензии во Франции Nieuport и в США как Burgess-Dunne, однако он был отклонен как практический боевой самолет Британской армией, в котором Данн был офицером, потому что он был слишком стабильным и, следовательно, недостаточно маневренным в бою.

Гидросамолеты
1901 года в Австрии, Вильгельм Кресс не может взлететь в своем недостаточно мощном Drachenflieger, плавучей планете с двумя понтонами из алюминия и тремя крыльями в тандеме.

1910 года во Франции, Анри Фабр совершает первый полет на гидросамолете в своем Hydravion. Это был моноплан с бипланским планом и тремя короткими поплавками в трехколесном макете.

1912 Первый в мире гидросамолет, французский флот Foudre, отправляет свой первый плавучий самолет — Voisin Canard.

Проблема с ранними гидросамолетами заключалась в тенденции к всасыванию воды и летательного аппарата по мере увеличения скорости, сдерживания самолета и сдерживания взлета. Британский дизайнер Джон Кирилл Порте изобрел технику размещения ступеньки в нижней части самолета, чтобы разрушить всасывание, и это было включено в модель Кертиса 1914 года.

Военное использование
В 1909 году самолеты оставались хрупкими и мало практичными. Ограниченная мощность двигателя означала, что эффективная полезная нагрузка была чрезвычайно ограниченной. Основная конструкционная и материальная технология планера в основном состояла из лиственных материалов или стальных труб, закрепленных стальными проволоками и покрытых льняной тканью, легированной воспламеняющейся жесткостью и герметиком. Потребность в экономии веса означала, что большинство самолетов были структурно хрупкими и нередко распадались в полете, особенно при совершении жестоких маневров, таких как вытаскивание из крутого погружения, которое требовалось бы в бою.

Однако эти развивающиеся летательные аппараты были признаны не просто игрушками, а оружием в процессе становления. В 1909 году итальянский штаб-офицер Джулио Дуэт заметил:

Небо вот-вот станет еще одним полем битвы не менее важным, чем поля битвы на суше и на море … Чтобы победить воздух, необходимо лишить врага всех средств полета, ударить его в воздух, на его основаниях или в его производственных центрах. Нам лучше привыкнуть к этой идее и подготовиться.

— Джулио Дуэ (итальянский штаб-офицер), 1909
В 1911 году капитан Бертрам Диксон, первый британский военный офицер, который летал, и первый британский военный офицер, выполнявший воздушную разведывательную миссию на самолете во время военных маневров в 1910 году, предсказал военное использование самолетов и последующее развитие и эскалацию воздушный бой в подчинении Британскому Техническому Подкомитету Имперской обороны.

Ракеты были сброшены с самолета в первый раз, когда лейтенант армии США Пол У. Бек сбросил мешки с песком, имитируя бомбы над Лос-Анджелесом, штат Калифорния.

Самолеты были впервые использованы в войне во время итало-турецкой войны 1911-1912 годов. Первое оперативное использование состоялось 23 октября 1911 года, когда капитан Карло Пьяцца совершил полет около Бенгази в Блерио XI. Первая воздушная бомбардировка последовала вскоре после этого 1 ноября, когда второй лейтенант Джулио Гавотти сбросил четыре бомбы на двух оазисах, удерживаемых турками. Первый фотографический разведывательный полет состоялся в марте 1912 года, также пролетел капитан Пьяцца.

Некоторые типы, разработанные в течение этого периода, будут видеть военную службу во всей или даже во время Первой мировой войны. К ним относятся Etrich Taube 1910 года, Fokker Spin 1911 года, Royal Aircraft Factory BE.2, Sopwith Tabloid / Schneider и множество устаревших типов которые будут использоваться для подготовки пилотов. Сикорский Илья Муромец был первым четырехмоторным самолетом, который когда-либо входил в производство и был самым крупным в своем роде, прототипом первого полета в 1914 году незадолго до начала войны. Тип продолжит видеть сервис как в роли бомбардировщика, так и в транспорте.

Вертолеты
Ранние работы на подъемнике с электроприводом поддерживались более поздними исследователями независимо от разработки самолетов.

В 19 веке Франция создала ассоциацию для сотрудничества по проектам вертолетов, которых было много. В 1863 году Густав де Понтон д’Амекур построил модель с использованием установленных встречно вращающихся роторов. Изначально сработал пар, но это не так. Другие проекты, охватывающие самые разные формы, включали Поме и Де ла Паузе (1871), Пено, Ахенбаха (1874), Дьеаиде (1887), Меликова (1877), Форланини (1877), Кастеля (1878) и Дандье ( 1878-79). Из них парализованная вращающаяся модель Forlanini полетела на 20 секунд, достигая высоты 13 метров (43 фута), а также модель с резиновым приводом Dandrieux.

Отец Хирама Максима задумал вертолет, оснащенный двумя встречными вращающимися роторами, но не смог найти достаточно мощный двигатель для его сборки. Сам Хирам сам набросал планы на вертолет в 1872 году, прежде чем обратить свое внимание на самолет.

В 1907 году французский самолет Breguet-Richet Gyroplane № 1 поднялся на «привязанный» испытательный полет, став первым пилотируемым вертолетом, который поднялся с земли. Он поднялся около 60 сантиметров (24 дюйма) и завис на минуту. Однако полет оказался крайне неустойчивым.

Два месяца спустя в Лисену, Франция, Пол Корну совершил первый свободный полет в пилотируемом роторном корабле в своем вертолете Корну, поднявшись на 30 сантиметров (12 дюймов) и оставаясь наверху на 20 секунд.