پس از لیلینتال، کانون فعالیت‌هاى تاریخساز صنعت هوانوردى به ایالات متحده منتقل شد. در آنجا برادران رایت با ارادهاى قوى به دنبال ساخت هواپیما بودند. ویلبر (۱۸۶۷-۱۹۱۲) و ارویل (۱۸۷۱-۱۹۴۸) رایت مهندسان برجستهاى بودند که با بهرهگیرى از تجارب پیشینیان، و به کار بستن منطق و استدلالى که امروزه هم شالوده فکرى هر مهندس هوافضایى است، و همچنین با استفاده از پیشرفتهاى فنى حاصله در ابتداى قرن بیستم، تلاش‌ها براى پرواز با توان موتور را به ثمر رساندند.
ویلبر رایت در ۶۱ آوریل ۱۸۶۷ (دو سال پس از جنگ داخلى) در روستاى کوچکى در میلویل (ایالت ایندیانا) متولد شد. چهار سال بعد، در ۱۹ اوت ۱۸۷۱، ارویل در دیتون (ایالت اوهایو) به دنیا آمد. برادران رایت از نسل یک خانواده قدیمى ماساچوست بودند، و پدرشان اسقف کلیساى یونایتدبریترن بود. دو برادر در دیتون رشد کردند، و از جو روشنفکرى حاکم بر خانوادهشان بسیار بهره بردند. پدرشان استعداد مکانیکى خاصى داشت. او یک مدل جدید ماشین تحریر اختراع کرد. مادرشان درجه دانشگاهى در ریاضیات داشت، و غالباً آشپزخانهاش را براى آزمایش، در اختیار پسرها قرار مىداد. جالب آنکه نه ویلبر و نه ارویل، هیچکدام رسماً مدرک دیپلم دبیرستانى دریافت نکردند؛ ویلبر به خودش زحمت نداد که به جشن فارغالتحصیلى برود، و ارویل هم در سال چهارم درس‌هاى خاصى را گذراند که درجهاى برایش به همراه نداشت. دو برادر به‌زودى وارد دنیاى تجارت شدند. ارویل استعداد ویژهاى در دوچرخه سوارى داشت، و این موضوع، دو برادر را برانگیخت تا در ۱۸۹۲ یک مغازه فروش و تعمیر دوچرخه را در دیتون به راه اندازند. پس از سه سال، آنها با استفاده از ابزار خانگى، تولید دوچرخههاى طرح خودشان را آغاز کردند. این اقدامات مهم و پرسود، منابع مالى مورد نیاز کارهاى بعدی‌شان در زمینه هوانوردى را فراهم کرد.
در ۱۸۹۶ لیلینتال به طور اتفاقى در حین پرواز با هواسُر کشته شد. تبلیغاتى که در این مورد شد، علاقه برادران رایت به هوانوردى را برانگیخت. ویلبر و ارویل با جدیت پیشرفتهاى لیلینتال را دنبال کردند. در واقع، مقالهاى در مورد لیلینتال، که در ۱۸۹۴ در مجله مک کلور چاپ شد، اولین محرک دلبستگى پرشور ویلبر بود؛ اما تا ۱۸۹۶ هنوز وقت آن نرسیده بود که ویلبر حقیقتا به متفکرى جدى و پیگیر درباره موضوع پرواز بشر تبدیل شود.
همانند بعضى از پیشینیان، ویلبر براى هدایت شدن در مسیر پرواز مکانیکى، به مطالعه پرواز پرندگان روى آورد. او در اثر همین مطالعات، در ۱۸۹۹ نتیجه گرفت که «هنگامیکه پرندگان در اثر یک باد ناگهانى، نامتعادل مىشوند، با پیچاندن نوک بالها، تعادلشان را به دست مىآورند». به این ترتیب، یکى از مهمترین پیشرفتهاى تاریخ هوانوردى حاصل شد: نظریه استفاده از پیچش بال براى کنترل هواپیما در حرکت جانبی (غلت زدن). این نظریه، «تاب بال» نامیده شد. در پیگیرى و آزمایش موضوع تاب بال، در سال ۱۸۹۹ ویلبر نامهاى براى موسسه اسمیت‌سونین نوشت، و کتاب‌ها و مقالاتى را در مورد علم هوانوردى درخواست کرد. او یک فهرست کتاب خلاصه در مورد پرواز دریافت کرد که کارهاى چانوت و لانگلى را هم شامل بود. مهمترین کتاب در آن فهرست، کتاب «پیشرفت در ماشینهاى پرواز» نوشته چانوت بود. در همین زمان، ارویل هم مثل برادرش به موضوع پرواز علاقهمند شد، و آن دو همه مطالبى را که در مورد هوانوردى به دست آوردند، خلاصه کردند. این کار، آنها را به طرح اولین هواپیمایشان هدایت کرد: یک سبکپر (کایت) دوباله با عرض بال ۵ فوت، در ماه اوت ۱۸۹۹. هدف از ساختن این ماشین، آزمایش مفهوم تاب بال بود، و در آن، از چهار ریسمان کنترلشونده از روى زمین استفاده شد. صحت نظریه تأیید شد.
با دلگرمى به این پیروزى، برادارن رایت متقاعد شدند که قبل از نهادن موتور بر روى هواپیما، باید هوا را تجربه کنند. آنها با نوشتن نامهاى براى اداره هواشناسى ایالات متحده محل مناسبى را براى هواسُرش پیدا کردند: منطقهاى در حوالى کیتى هاوک (ایالت کارولیناى شمالى)، که بادهاى شدید دائمى در آن مىوزید. در ماه سپتامبر ۱۹۰۰ هواسُر دو بالهاى آماده شد، و در ماه اکتبر در کیتى هاوک مورد آزمایش قرار گرفت. در شکل زیر، هواسُر شماره ۱ رایتها دیده مىشود. عرض بال آن هواسُر ۱۷ فوت بود، و سکان افقى در جلوى بال‌هایش قرار داشت، و با ریسمان‌هایى از روى زمین کنترل مىشد. تنها چند پرواز کوتاه سرنشیندار با این هواسُر انجام شد.
هواسُر شماره ۱ برادران رایت در کیتىهاوک، ۱۹۰۰
پس از موفقیت‌هایى، ویلبر و ارویل هواسُر شماره ۲ را هم ساختند که در شکل بعدی دیده می‌شود. آنها بعد از انتقال محل کارشان به کیل دویل هیلز در چهار مایلى جنوب کیتى هاوک، هواسُر شماره ۲ را در ماههاى ژوئیه و اوت ۱۹۰۱ آزمایش کردند. این پروازها غالباً سرنشیندار بود، و یکى از آن دو بر روى بال پایینى و رو به باد به صورت درازکش سوار مىشد. این هواسُر قدرى بزرگتر بود، و عرض بال آن، به ۲۲ فوت مىرسید. همانند همه ماشینهاى برادران رایت، سکان افقى این هواسُر هم در جلوى بال‌هایش بود؛ دو برادر احساس مىکردند که وجود یک سکان در جلو و در بین ادوات دیگر، از وقوع یک شیرجه ناگهانى و خطرناک، شبیه به حادثهاى که باعث مرگ لیلینتال شد، جلوگیرى مىکند.
هواسُر شماره ۲ برادران رایت در کیل دویل هیلز، ۱۹۰۱
هنگامى که برادران رایت پس از آزمایش‌هاى ۱۹۰۱ با هواسُر شماره ۲ به دیتون بازگشتند، بدگمانی‌شان نسبت به اطلاعات موجود در زمینه هوانوردى آغاز شد. تا آن زمان آنها به اطلاعات آئرودینامیکى مشروح دستآورد لیلینتال و لانگلى وفادار و مطمئن بودند؛ اما اکنون تدریجاً به دقت این اطلاعات مشکوک مىشدند. ویلبر چنین نوشت:
با شروع به کار، با اتکاء مطلق بر اطلاعات علمى موجود، یکى پس از دیگرى به تردید گرفتار شدیم، تا آنکه سرانجام پس از دو سال آزمایش، تمام آنها را کنار نهادیم، و تصمیم گرفتیم که فقط به تجربیات خودمان تکیه کنیم.
برادران رایت از سپتامبر ۱۹۰۱ تا اوت ۱۹۰۲ یک برنامه زیربنایى تحقیقات هوانوردى را ترتیب دادند. آنها در فروشگاه دوچرخهاى که در دیتون داشتند، یک تونل باد ساختند، و بیش از ۲۰۰ شکل مختلف هوابُر را در آن آزمایش کردند. همچنین آنها یک ترازوى نیروسنج طراحى کردند، تا بتوانند نیروهاى برآ و پسا را با دقت اندازه بگیرند. تحقیقات هوانوردى این دوره، برادران رایت را به هواسُر شماره ۳ رهنمون شد که در ۱۹۰۲ پرواز کرد. این پرواز چنان موفقیتآمیز بود که ارویل چنین نوشت: «جدولهاى فشارى که ما با تونل باد خودمان به دست آوردیم، به ما کمک کرد تا عملکرد ماشین را با دقت زیادى محاسبه کنیم.» این اولین نمونه در تاریخ است که آزمایشات تونل باد با پیشرفتهاى پروازى یک ماشین مشخص کاملاً به هم آمیخت.
هواسُر شماره ۳ نمونه کلاسیکى بود که بین ماههاى اوت تا سپتامبر ۱۹۰۲ ساخته شد، و در ۲۰ سپتامبر ۱۹۰۲ براى اولین بار در کیل دویل هیلز پرواز کرد. این ماشین پرنده دوباله، با عرض بال ۳۲ فوت و ۱ اینچ، بزرگترین هواسُر برادران رایت تا آن زمان بود. چنانکه در شکل زیر دیده مىشود، پس از چند مرحله اصلاحات، برادران رایت در این طرح، یک سکان در پشت بال قرار دادند. این سکان، متحرک بود، و هنگامى که هماهنگ با تاب بال حرکت مىکرد، هواسُر را در یک گردش جانبى ملایم قرار مىداد. به این‌ترتیب، برادران رایت به عملىترین و موفق‌ترین هواسُر تمام طول تاریخ رسیدند.
هواسُر شماره ۳ برادران رایت، ۱۹۰۲
در طول سال ۱۹۰۲ آنها بیش از ۱۰۰۰ پرواز کامل انجام دادند، و به رکورد مسافت 622.5 فوت و رکورد زمان ۶۲ ثانیه رسیدند. با این پروازها، ویلبر و ارویل خلبان‌هاى ماهر و زبردستى شدند.
برادران رایت با دلگرمى به موفقیت‌هاى به دست آمده، به دیتون بازگشتند، تا با آخرین مسئله باقیمانده رودررو شوند: پیشرانه. آنها هم مثل لانگلى نتوانستند موتور اقتصادى مناسبى پیدا کنند؛ بنابراین، در طول ماههاى زمستان ۱۹۰۳ به طراحى و ساختن یک موتور مناسب مشغول شدند. این موتور، ۱۲ اسببخار توان تولید مىکرد، و حدود ۲۰۰ پوند وزن داشت. بهعلاوه، آنها در ادامه تحقیقات‌شان، یک ملخ کارآمد ساختند. برادران رایت کارهایى را انجام مىدادند که دیگران براى یک قرن از انجامشان اجتناب کرده بودند.
با وجود همه مشکلات، ویلبر و ارویل در تابستان ۱۹۰۳ رایت فلایر ۱ را ساختند. این ماشین، به هواسُر شماره ۳ شباهت داشت؛ اما عرض بال آن، ۴۰ فوت و ۴ اینچ بود، و به یک سکان دوگانه در پشت بالها و یک سکان افقى دوگانه در جلوى بالها مجهز بود. همچنین آنها از یک موتور گازوئیلى ساخت خودشان، که با زنجیرى شبیه به زنجیر دوچرخه، دو ملخ رانشى را مىچرخاند، استفاده کرده بودند. این موتور با توان ۱۲ اسببخار بر روى بال زیرین، اندکى در سمت راست مرکز آن، نصب شده بود. در سمت چپ این موتور، جایگاه خلبان قرار داشت. تصویر سهنماى رایت فلایر ۱ در شکل زیر دیده مىشود.
سهنماى رایت فلایر ۱، ۱۹۰۳
از ۲۳ تا ۲۵ سپتامبر، برادران رایت فلایر را به کیل دویل هیلز منتقل کردند؛ اما اردوگاهشان به تعمیر نیاز داشت. بهعلاوه، هواسُر شماره ۳ هم در طول ماههاى زمستان، دچار خرابی‌هایى شده بود. بنابراین، ابتدا دو برادر به کار تعمیر مشغول شدند، و سپس هفتههاى متمادى را به تمرین با هواسُر شماره ۳ گذراندند. در ۱۲ دسامبر، وقتى که همه چیز آماده شده بود، وضع نامساعد هوا اولین آزمایش رایت فلایر ۱ را به تأخیر انداخت. در ۱۴ دسامبر برادران رایت از چند نفر درخواست کردند که به عنوان شاهد به اردوگاهشان بیایند. فلایر ۱ به خلبانى ویلبر با کمک توان موتور بر روى ریل پرش به راه افتاد، سرعت گرفت، و به‌خوبى از ریل کنده شد؛ اما صعود تندى کرد، گرفتار واماندگى شد، و سقوط کرد. این اولین مورد ثبت شده اشتباه خلبان در پروازى با توان موتور بود. ویلبر اقرار کرد که بیش از حد با سکان افقى کار کرده، و نتیجتاً نوک هواپیما زیاده از حد بالا رفته بود.
پس از تعمیرات جزئى و با فراهم شدن وضعیت مساعد جوى، در روز پنجشنبه ۱۷ دسامبر، و در شرایطى که تپههاى شنى کیل دویل هیلز به وسیله باد جارو مىشد، فلایر ۱ دوباره آماده پرواز شد. این بار ارویل کنترل‌ها را در دست گرفت. مجدداً ریل پرش بر روى سطح شنى زمین قرار داده شد. یک دوربین آماده بود تا زمانى که ماشین به انتهاى ریل رسید، از آن عکس بگیرد. در حدود ساعت ۱۰:۳۵ صبح، موتور با آخرین توان به کار افتاد. طناب نگه‌دارنده رها شد، و ماشین در حضور پنج نفر شاهد محلى به راه افتاد. فلایر بهطور نامتعادلى پرواز کرد، و پس از یک صعود یکباره به ارتفاع ده فوتى، ناگهان به سمت زمین شیرجه رفت. در این پرواز ناپایدار، که فقط ۱۲ ثانیه طول کشید، از محل برخاستن از روى ریل تا محل فرو رفتن درون زمین ماسهاى، مسافت ۱۲۰ فوت پیموده شده بود. ارویل رایت درباره این پرواز تاریخى چنین گفت:
براى نخستین بار، یک ماشین سرنشیندار فقط با کمک توان خودش در میان هوا پرواز کاملى را انجام داد، بدون افت سرعت به پیش رفت، و نهایتاً در جایى به بلندى همان نقطه آغاز حرکت، به زمین نشست.
پس از اولین پرواز ارویل در ۱۷ دسامبر، در همان صبحگاه سه پرواز دیگر هم انجام شد، و در آخرین آنها، مسافت ۸۵۲ فوت در مدت ۵۹ ثانیه پیموده شد. در همان روز، ارویل خبر این موفقیت را با تلگرامى به شرح زیر به پدرش اطلاع داد:
چهار پرواز موفقیتآمیز صبح پنجشنبه در مقابل بادى با سرعت بیست و یک مایل شروع حرکت در روى زمین فقط با کمک توان موتور سرعت متوسط در میان هوا سى و یک مایل طولانىترین ۵۷ ثانیه جراید را خبر کن کریسمس خانه.
عکس تاریخى اولین پرواز، در شکل زیر دیده مىشود:
اولین پرواز یک ماشین پرنده سنگین‌تر از هوا در طول تاریخ، رایت فلایر ۱، به خلبانى ارویل رایت، ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳
هیچکس بدون درک هیجان آن روزگار، نمىتواند اهمیت این رخداد تاریخساز را درک کند. پرواز در آن روز سرد هفدهم دسامبر، رخداد بسیار مهمى بود؛ تحقق رؤیاهاى صدها ساله و تولد روش نوینى براى زندگى. ویلبر رایت ۶۳ سال داشت؛ ارویل 32 ساله بود. آنها کارى را کردند که هیچکس قبل از آنها انجام نداده بود. برادران رایت با تلاش‌هاى پیگیر، تحقیقات دقیق، و مهندسى برتر توانستند اولین پرواز موفق با یک دستگاه سنگین‌تر از هوا را انجام دهند، و همه ملاک‌هاى ضرورى وضع شده توسط تاریخنگاران هوانوردى را برآورده کنند. با این حال، بر خلاف تصور عامه، حقیقتاً برادران رایت هواپیما را اختراع نکردند؛ بلکه آنها تلاش‌ها و پیشرفتهاى قبلى در زمینه هوانوردى را به ثمر رساندند. نبوغ، از خود گذشتگى، و سماجت برادران رایت باعث شد که آنها اولین باشند.