Можайский произвел большое количество различных расчетов, исследований и экспериментов, в результате которых в сентябре 1876 г. он построил первую летающую модель самолета.

Эта модель, названная им «летучкой», состояла из небольшой лодочки-фюзеляжа, к которой под углом 3° была прикреплена одна прямоугольная несущая поверхность. Тягу модели создавали три воздушных винта, один из которых располагался в носу лодочки, а два других – в специально сделанных прорезях крыла. Винты приводились в движение заведенной часовой пружиной. Рулевые поверхности (горизонтальная и вертикальная) были вынесены назад. Для взлета и посадки модель имела четыре колеса, расположенных под фюзеляжем. Модель совершала устойчивые полеты со скоростью свыше 5 м/сек с дополнительной нагрузкой около 1 кг.

Известный инженер-кораблестроитель, член Морского технического комитета, полковник П.А. Богословский писал по этому поводу: «Изобретатель весьма верно решил давно стоящий на очереди вопрос воздухоплавания. Аппарат, при помощи своих двигательных снарядов, не только летает, бегает по земле, но может и плавать. Быстрота полета аппарата изумительная; он не боится ни тяжести, ни ветра и способен летать в любом направлении… Опыт доказал, что существовавшие до сего времени препятствия к плаванию в воздухе блестяще побеждены нашим даровитым соотечественником».

После того как полеты модели показали, что путь, которым шел изобретатель, был правильным, он приступил к детальной разработке проекта своего летательного аппарата в натуральную величину.

Однако, если предшествующие работы Можайский мог выполнить на собственные ограниченные средства, то сооружение самолета в его натуральную величину требовало затраты значительных денежных сумм, которыми он не располагал.

Поэтому в начале 1877 г. он решил «подвергнуть свое изобретение суду научной критики, предложив военному министерству использовать свой проект для военных целей в предстоящей войне с Турцией».

В начале 1877 г. Можайский обратился к председателю воздухоплавательной комиссии военного министерства графу Тотлебену с просьбой исходатайствовать ему необходимые средства «для дальнейшего производства изысканий и опытов как над движением проектированного… снаряда, так и для определения различных данных, необходимых для рационального и правильного устройства всех составных частей такого снаряда».

20 января 1877 г. по распоряжению военного министра графа Милютина для рассмотрения проекта Можайского была образована особая комиссия. В состав этой комиссии вошли крупнейшие представители русской науки и техники: Д.И. Менделеев, Н.П. Петров (автор всемирно известной гидродинамической теории трения), генерал-лейтенант Зверев, полковник Богословский и военный инженер Струве.

После двух заседаний комиссия представила Главному инженерному управлению подробный доклад о проекте Можайского. В докладе было указано, что изобретатель «в основание своего проекта принял положения, признаваемые ныне за наиболее верные и способные повести к благоприятным конечным результатам».

Благодаря поддержке Д.И. Менделеева было решено отпустить изобретателю 3000 рублей на дальнейшие работы и обязать его представить программу опытов над аппаратом.

14 февраля 1877 г. Можайский представил Главному инженерному управлению свою программу опытов над моделями летательного аппарата. Она предусматривала исследование воздушных винтов, определение размеров и форм рулевых и несущих поверхностей, удельной нагрузки на крыло, разрешение вопроса управляемости и прочности самолета.

В одном из пунктов программы говорилось об испытании действий «маленьких площадей на задней части крыльев, на повороты аппарата», т.е. предусматривалось испытание элеронов или, иначе говоря, органов поперечной устойчивости и управляемости самолета.

Колоссальное значение этих испытаний станет ясным, если вспомнить, что Можайский исследовал действия элеронов за 31 год до француза Фармана, который якобы их изобрел в 1908 г., а братья Райт, построившие свой первый аэроплан в 1903 г., не имели о них никакого представления.

Опыты Можайского над большим воздушным винтом, приводимым е движение паровой машиной, были первыми в мире опытами такого порядка.

Получив лишь часть обещанной суммы (2192 рубля), изобретатель взялся за осуществление своей программы. Работать ему приходилось в очень трудных условиях. Материальное положение его было крайне тяжелым.

Невзирая на трудности и крайнюю нужду, Можайский построил новую модель аэроплана. Эта модель, по свидетельству современников, «летала совершенно свободно и спускалась очень плавно; полет происходил и тогда, когда на модель клали кортик, что представляет груз весьма значительного размера. Изобретение г. Можайского было уже на испытании нескольких известных специалистов и заслужило их одобрение… самое изобретение держится в секрете».

В результате новых проведенных исследований Можайский в начале 1878 г. пришел к выводу, что можно использовать сопротивление воздуха для создания подъемной силы.

Эта формулировка одного из важнейших законов аэродинамики – о значении скорости для создания подъемной силы – была дана Можайским за 11 лет до опубликования подобных работ Марея и Лилиенталя, которые пришли к тому же выводу только в 1889 г. Математическое обоснование возникновения подъемной силы, как известно, впервые было дано в 1905 г. русским ученым Н.Е. Жуковским в его труде «О присоединенных вихрях», в котором он вывел теорему о подъемной силе крыла.

3. Строительство первого в мире самолета

Весной 1878 г. А.Ф. Можайский решил перейти к постройке самолета в натуральную величину. 23 марта 1878 г. он обратился в Главное инженерное управление с докладной запиской, в которой указывал, что «требуемые для разрешения вопроса данные могут быть получены только над аппаратом таких размеров, на котором силою машины и направлением аппарата мог бы управлять человек» и просил об отпуске средств на строительство аэроплана, стоимость которого им была определена в 18895 рублей.

Предложение Можайского рассматривалось специальной комиссией, которой были представлены подробные чертежи самолета, обоснованные расчетами, и пояснительная записка, содержащая описание аппарата. В описании говорилось, что самолет состоит:

1) из лодки, служащей для помещения машины и людей;

2) из двух неподвижных крыльев;

3) из хвоста, который может подниматься и опускаться и служить для изменения направления полета вверх и вниз, равно через движущуюся в нем вертикальную площадь вправо и влево получать направление аппарата в стороны;

4) из винта большого переднего;

5) из двух винтов малых на задней части аппарата;

6) из тележки на колесах под лодкою, которая служит для того, чтобы аппарат, поставленный площадью своих крыльев, и хвоста наклонно, около 4 градусов к горизонту, переднею частью вверх мог сперва разбежаться по земле против воздуха и получить ту скорость, которая необходима для парения его;

7) из двух мачт, которые служат для укрепления его крыльев и связи всего аппарата по его длине и для подъема хвоста.

В качестве двигателей предусматривалась установка двух паровых машин общей мощностью 30 л.с. Одна из машин должна была работать на носовой тянущий винт, а другая – через передачу на два задних толкающих винта.

Аппарат, по замыслу изобретателя, мог совершать посадку и на воду, для чего фюзеляжу была придана форма лодки.