Pod koniec XIX w. pozostała człowiekowi tylko jedna niezdobyta przestrzeń - powietrze. Co prawda pierwszy lot balonem odbył się już w 1783 r., jednak pilot aerostatu był raczej rozbitkiem zmuszonym znosić kaprysy żywiołu niż jego pogromcą. By opanować powietrze, należało skonstruować maszynę, która dawałaby się sterować w znacznie większym stopniu.
Ornitoptery
Najbardziej kuszący i, pozornie, najbardziej oczywisty był pomysł, by posłużyć się prostym naśladownictwem natury i zbudować ornitopter, czyli maszynę poruszającą skrzydłami jak ptak. Pierwszą tego typu konstrukcją były skrzydła wynalezione przez Dedala. Mimo fatalnego, powszechnie znanego końca eksperymentu, właśnie tą drogą próbowały iść dziesiątki konstruktorów. Najbardziej znanym przykładem są maszyny latające projektowane przez Leonarda da Vinci, który pozostawił po sobie rysunki wielu takich urządzeń. Jedne przypominały lotnię, inne wyglądały jak powietrzna łódź ze skrzydłami, jednak zasada ich działania pozostawała niezmienna - napędem miały być poruszane przez człowieka mechaniczne skrzydła. Jednak da Vinci, w przeciwieństwie do wielu późniejszych pionierów lotnictwa, zdawał sobie sprawę, że siła ludzkich mięśni jest niewystarczająca, by unieść człowieka w powietrze.
Mimo wszystko kontynuowano prace nad budową ornitoptera. W XIX w. taki statek powietrzny próbowało stworzyć wielu konstruktorów - udane eksperymenty przeprowadzili Francuzi Alphonse Penaud i Gustave Trouvé (model Trouvéta przeleciał aż 70 m), od budowy skrzydłowca rozpoczął swoją przygodę z lotnictwem Otto Lilienthal. Najbardziej zaciekłym obrońcą idei naśladownictwa natury był Anglik Edward Frost, który przez ponad 40 lat pracował nad skonstruowaniem pełnowymiarowego ornitoptera. W 1877 r. wybudował maszynę ze stałymi i ruchomymi skrzydłami, napędzaną silnikiem parowym o mocy 5 KM (wiedział, że napęd będzie niewystarczający; według obliczeń potrzebował 25 KM). Frost tak dalece posunął się w naśladownictwie natury, że 9-metrowej rozpiętości płaty wyposażył w sztuczne pióra, wykonane z drewna wierzbowego i trzciny. Wszystko to kosztowało niebagatelną wówczas sumę 1000 funtów. Maszyna nie zdołała oderwać się od ziemi, lecz nie zniechęciło to konstruktora. Swój ostatni ornitopter wybudował na przełomie 1905/1906 r. Skrzydłowiec (znów z piórami), napędzany 3,5-konnym silnikiem spalinowym, wzniósł się w powietrze na ok. 60 cm. Droga naśladownictwa natury okazała się zbyt trudna. Rację miał sir George Cayley, angielski uczony i konstruktor szybowców, który już w 1779 r. sformułował zasadę, że statek powietrzny musi szybować na nieruchomym skrzydle.
Bezsilne silniki
Na kontynencie wśród pionierów prym wiedli Francuzi, skupieni w Societé de Navigation Aerienne - pierwszym lotniczym stowarzyszeniu świata. Jednym z jego najbardziej zdolnych członków był Alphonse Penaud, który karierę konstruktora rozpoczął od budowy modeli napędzanych skręconym sznurem gumowym, by wkrótce, ośmielony sukcesami, zacząć prace nad prawdziwą maszyną latającą. W 1876 r. opatentował projekt samolotu, wyprzedzający rozwiązaniami ówczesną technikę o wiele lat. Była to napędzana dwoma śmigłami, starannie opracowana aerodynamicznie łódź z płatem w kształcie latającego skrzydła, statecznikiem pionowym, sterami kierunku i wysokości (rozwiązanie to wcale nie było dla konkurentów Penauda takie oczywiste), oszkloną kabiną załogi, przyrządami pokładowymi oraz - chowanym podwoziem! Penaud zdawał sobie sprawę, że bez odpowiedniego napędu jego samolot nie wzbije się w powietrze. Odrzucał też myśl o zastosowaniu silnika parowego. Załamany, nie mogąc znaleźć wsparcia finansowego ani zrozumienia dla swoich planów, popełnił samobójstwo w wieku zaledwie 30 lat (wcześniej symbolicznie składając wszystkie swoje prace do własnoręcznie wykonanej małej trumny).
Z braku innych możliwości, do napędu próbowano stosować silniki parowe, zdecydowanie zbyt ciężkie dla lotnictwa, co pociągało za sobą konieczność budowania samolotów o wielkiej masie, wymagających z kolei silników większej mocy... W pułapkę tę wpadło wielu pionierów. W 1842 r. dwóch konstruktorów, William Samuel Henson i John Stringfellow, opatentowało w Wielkiej Brytanii maszynę latającą Ariel (Aerial Steam Carriage), wyposażoną w doskonały i lekki silnik parowy projektu Hensona. Dzieło było nad wyraz ambitne: samolot miał mieć 46 m rozpiętości przy 420 m kw. powierzchni skrzydeł i wadze 1400 kg. Henson i Stringfellow dobrali sobie wspólników i założyli z nimi Aerial Transit Company, która miała zajmować się przewozem poczty lotniczej i pasażerów. Ten plan nie został nigdy zrealizowany - modele Ariela nie potrafiły nawet wznieść się w powietrze.
Z podobnymi problemami spotkał się Rosjanin Aleksander Możajski. W 1884 r. zbudował on jednopłat o rozpiętości 22,5 m, ważący 1300 kg, z trzema czterołopatowymi śmigłami (największe, ciągnące, miało aż 4 m średnicy), napędzanymi 20-konnym silnikiem parowym. Samolot miał wznieść się z rampy startowej, okazało się jednak, że z braku mocy nie jest w stanie oderwać się od ziemi.
Dwupłat Maxima
Najbliższy sukcesu był sir Hiram Maxim, konstruktor słynnego karabinu maszynowego. Same prace badawcze trwały trzy lata i kosztowały go ogromną kwotę 20 tys. funtów. W tym czasie konstruktor wybudował mechaniczne ramię, zataczające koło o średnicy niemal 20 m - do badania sprawności profili skrzydeł - oraz tunel aerodynamiczny (oba wynalazki nie były nowe - pierwsze latające ramię zbudował XVIII-wieczny matematyk Benjamin Robins, a tunel aerodynamiczny Frank H. Wenham w 1871 r.). Zaprojektował też wysokosprawny i bardzo lekki silnik parowy o mocy 180 KM. W efekcie prac Maxima powstała wielka dwupłatowa maszyna latająca, z kadłubem spawanym z rur stalowych (to rozwiązanie zastosowano po raz pierwszy), z dwoma śmigłami o ponadpięciometrowej średnicy, napędzanymi przez dwa silniki, z dwoma sterami wysokości (za to bez steru kierunku), o masie startowej przekraczającej 3,5 tony!
Na pokaz zaproszono księcia Walii i wiele innych znakomitości, wśród nich Herberta Wellsa, który trzy lata później, pisząc „Wojnę światów", umieścił w powieści marsjańskie latające machiny, bardzo podobne do samolotu Maxima. 31 lipca 1894 r. rozpędzony do prędkości 67 km/godz. aeroplan wzbił się w powietrze, przeleciał 60 m i rozbił o ziemię, na szczęście nie zabijając żadnego z trzech członków załogi.
Może dziwić, że Maxim użył silników parowych, skoro od 1879 r. znany był już tłokowy silnik spalinowy, opracowany przez Karla Benza, charakteryzujący się znacznie mniejszym obciążeniem mocy. Wynalazek ten rozwiązał największy problem konstruktorów lotniczych. Pozostało pytanie, kto zdobędzie palmę pierwszeństwa. Wśród konkurentów faworytami byli bezsprzecznie Francuzi, najwybitniejsi specjaliści z dziedziny lotnictwa - Victor Tatin, Clement Ader i mieszkający w Paryżu Brazylijczyk Alberto Santos-Dumont.
Maszyna braci Wright
Sukces Francuzów wydawał się przesądzony, jednak zwycięstwo w wyścigu odebrali im dwaj Amerykanie - właściciele małej fabryki rowerów w Dayton w stanie Ohio, bracia Orville i Wilbur Wright. Decyzję o budowie aparatu latającego podjęli w 1896 r. Cztery pierwsze lata poświęcili na przeczytanie wszystkiego, co do tej pory napisano o teorii lotu (szczególne znaczenie miała dla nich praca Ottona Lilienthala „Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst" - Ptasi lot jako podstawa awiacji), oraz na własne obliczenia i eksperymenty. Zbudowali nawet prymitywny tunel aerodynamiczny, w którym badali właściwości różnych profili skrzydeł. Następnie, starając się utrzymać swoje prace w ścisłej tajemnicy, zajęli się budową szybowców i nauką pilotażu. Pod koniec 1902 r. rozpoczęli budowę swojego samolotu. Flyer, bo tak nazwali maszynę, był dwupłatem z kratownicowym kadłubem i sterem wysokości umieszczonym z przodu. Pokrycie skrzydeł wykonano z muślinu, a układ napędowy składał się z dwóch śmigieł, połączonych z silnikiem za pomocą łańcuchów rowerowych. Silnik z blokiem odlanym z aluminium, o mocy 12 KM, bracia Wright wykonali sami.
Największego odkrycia w dziedzinie mechaniki lotu dokonał Wilbur, który bawiąc się pustym kartonowym pudełkiem na rowerowej dętce wpadł na pomysł skręcania elastycznych końcówek płatów, dzięki czemu ich Flyer (inaczej niż wszystkie samoloty konkurentów, które - i to nie wszystkie - miały tylko stery kierunku i wysokości) mógł przechylać się na skrzydła i zachowywać równowagę poprzeczną.
W grudniu 1903 r., z samolotem zapakowanym w skrzynie, bracia Wright udali się do Kitty Hawk w Północnej Karolinie. 17 grudnia 1903 r. maszyna stała gotowa do startu. Kwestię, który z braci usiądzie (a raczej położy się) za sterami, rozstrzygnął rzut monetą. Dokładnie o godz. 10.30 Flyer, pilotowany przez Orville'a, oderwał się od ziemi i w 10 s przeleciał 36 m na wysokości nieco ponad 4 m. W czwartym locie maszyna przeleciała już 260 m. Lot Orville'a uznaje się za pierwszy w pełni kontrolowany lot maszyny cięższej od powietrza, napędzanej silnikiem. Marzenie się spełniło. Tylko że nikt, nie tylko we Francji, ale nawet w Stanach Zjednoczonych, nie uwierzył w sukces braci Wright.
Europejczycy musieli czekać jeszcze trzy lata na pierwszego zdobywcę przestworzy. Został nim niemal nieznany Duńczyk, zegarmistrz i wynalazca maszyny z kranami do piwa, Jacob Ellehammer. 12 września 1906 r. na skonstruowanej przez siebie maszynie przeleciał 41 m na wysokości 50 cm. Już 23 października drugi śmiałek, Alberto Santos-Dumont, znany z udanego przelotu sterowcem własnej budowy wokół Wieży Eiffla, przeleciał 60 m na wysokości 3 m, zdobywając wielką sławę i nagrodę Ernesta Archdeacona - 3 tys. franków dla pilota, który pokona dystans 25 m.
Wreszcie i francuscy piloci odnieśli sukcesy - maszyna braci Voisin w 1908 r. przeleciała 300 m, a samolot Henri Farmana aż 500 m, za co pilot odebrał 50 tys. franków nagrody! W końcu zapobiegliwi bracia Wright, bliscy uzyskania patentu, o który starali się od marca 1903 r., postanowili zaprezentować swój samolot w Europie. W 1908 r. we Francji pojawił się Wilbur; na samolocie Wright Model A przeleciał ponad 100 km! Wywołało to zdumienie w lotniczym światku; nikt już nie śmiał negować pierwszeństwa Amerykanów ani ich osiągnięć. Co więcej, pokazany w końcu publicznie Flyer wywarł ogromny wpływ na ówczesne konstrukcje lotnicze. Nie przypadkiem maszyny braci Voisin czy Henri Farmana bardzo przypominały aeroplan Wrightów.
Lot na wyspę
Louis Bleriot to jeden z tych francuskich pionierów lotnictwa, którzy zamiast kopiować koncepcję Wrightów, postanowili stworzyć oryginalną konstrukcję. Bleriot na swoim jednopłacie próbował wielokrotnie, choć bez powodzenia, konkurować z takimi sławami jak Santos-Dumont czy Farman, szczególnie z tym ostatnim tocząc boje o pobicie kolejnych rekordów. Wydatki związane z budową 11 (!) samolotów doprowadziły go niemal do bankructwa, kiedy więc dziennik „Daily Mail" ufundował nagrodę w wysokości 1000 funtów za przelot nad kanałem La Manche, Bleriot postanowił podjąć wyzwanie. Wiele ryzykował, gdyż mały silnik jego samolotu mógł pracować bez przegrzania około 20 min - za krótko, by pokonać kanał. Francuz jednak nie mógł czekać. Jego rywal, Brytyjczyk Latham, próbował już raz przelecieć do Anglii. Wyłowiony z morza zaledwie 10 km od Dover, czekał tylko na odpowiednią pogodę, by ponowić próbę. Bleriot zapobiegliwie wyposażył swoją maszynę w trzy zbiorniki z powietrzem, mające w razie wodowania utrzymać ją na powierzchni, i 25 lipca 1909 r. o godz. 4.35 rano, nie bacząc na niesprzyjającą pogodę, wystartował. Zgodnie z przewidywaniami silnik przegrzał się i kiedy wydawało się, że nic nie uchroni maszyny przed wodowaniem, spadł deszcz, który schłodził cylindry. Po locie trwającym 37 min Bleriot wylądował na łące nieopodal Dover. Prasa pisała z pewną przesadą, że tego dnia „Anglia przestała być wyspą".
Były to prorocze słowa. Najpotężniejsza na świecie flota nie mogła już zapewnić bezpieczeństwa Albionowi. Pięć lat po locie Bleriota na Brytanię posypały się z nieba pierwsze bomby. Zaledwie 37 lat po próbnym locie braci Wright Brytyjczycy musieli w powietrzu stoczyć walkę o życie.