Делая первые шаги в воздухоплавании, Лилиенталь в прямом смысле слова двигался от пешего движения к полету, от разбега к прыжку, переходящему в парение. По его мысли, будущий авиатор должен был обладать чутьем на восходящие потоки, абсолютным знанием розы ветров, навыком нахождения центра подъемной силы и, наконец, совершенным владением как своим телом, так и аппаратом, на котором он совершает полет. Речь в данном случае шла, разумеется, о планере — устройстве тяжелее воздуха и не оснащенном двигателем.

Получая стартовый разгон, планер входил в толщу воздуха и, маневрируя в нисходящих и восходящих потоках, парил, имея при этом возможность совершать повороты и даже различные фигуры пилотажа.

Первые теоретические исследования аэродинамики безмоторного полета проводил, как известно, профессор Московского университета, член-корреспондент Императорской академии наук Николай Егорович Жуковский, который привез в Москву подаренный ему Отто Лилиенталем планер и даже организовал первый в России кружок планеристов-экспериментаторов.

В своих трудах «К теории летания» и «О парении птиц» ученый, наблюдая за поведением животных, способных к воздухоплаванию, делает выводы о том, насколько это может быть применимо к деятельности человека, в частности к его попыткам взлететь.

Отправной точкой данной аналитики становится парение, то есть вид полета птицы, при котором она не машет крыльями, потому что работа крыльями предполагает вертикальное перемещение птицы между горизонтальными потоками, но не вдоль этих потоков. Рассуждая далее, Жуковский приходит к выводу, что существует два рода парения: парение с теряемой высотой или скольжение птицы по воздуху и парение с сохраняемой высотой, переходящее к набору этой высоты.

В таком случае ключевым инструментом движения по воздуху становится неподвижное крыло, которое особым образом взаимодействует с воздушным потоком, теоретически приравниваемым к несжимаемой жидкости и действующим по физическим законам несжимаемой жидкости.

Итак, по утверждению Николая Егоровича, сила давления воздуха находится в прямой зависимости от скорости его движения. Горизонтальный поток, обтекающий крыло планера или аэроплана, оказывается разделен (разрезан) на две воздушные струи, разница давлений которых на плоскость сверху и снизу и создает подъемную силу, что уравновешивает в полете силу тяжести. При этом изменение угла расположения крыла по отношению к встречному потоку воздуха, так называемого угла атаки, позволяет регулировать подъемную силу, что, в частности, играет решающую роль при взлете или при посадке аэроплана.

Из газеты «Одесские новости» от 1909 года: «Третьего дня на беговом ипподроме состоялись испытания планера, на котором поднимался С. И. Уточкин. Планер был прикреплен к автомобилю господина Руссо „Мерседес“ 70 сил, который тащил планер на буксире, временами планер поднимался на высоту 7–8 саженей и пролетал расстояние 100–120 саженей. В результате во время опыта автомобиль рванул очень сильно, планер не выдержал и сломался надвое. С. И. Уточкин полетел вниз, но упавши, к счастью, на полотно и бамбук планера, отделался лишь легкими ушибами».

Таким образом, речь идет об изначальной неспособности планера начать самостоятельное движение навстречу воздушному потоку.

Именно это обстоятельство и натолкнуло Н. Е. Жуковского на мысль об оснащении летательного аппарата двигателем, который не только выведет планер из состояния покоя, но и позволит ему преодолеть силу лобового сопротивления, а также, что и понятно, ускорит поток встречного воздуха.

И как следствие — мощность двигателя становится во многом определяющей характеристикой подъемной силы, делая полет аэроплана более стабильным, предсказуемым и безопасным в воздухе.

Теоретически планерные (аэродинамические) качества самолета должны преобладать над его техническими характеристиками (что на заре авиации происходило априори) в том смысле, что и при выключенном двигателе аэроплан сохранит свою статическую устойчивость и не рухнет камнем на землю.

Анализируя далее поведение аэроплана (планера) в воздухе, Николай Егорович Жуковский обратил внимание на безусловные качества аппарата, без которых его полет невозможен в принципе.

В частности, речь идет именно об устойчивости самолета.

Так, при незначительном повороте (возмущении) корпуса аэроплана в вертикальной плоскости должен возникать «возвращающий» момент, то есть полное восстановление кинематических параметров невозмущенного движения без вмешательства пилота, своего рода «саморегуляция». Роль стабилизатора в данном случае должно играть хвостовое оперение, которое и производит «доводку» летательного аппарата до исходного, стабильного положения, разумеется, при условии абсолютного вписывания корпуса самолета и его крыльев в аэродинамическую схему полета. Нарушение этой схемы приводит в конечном итоге к разрушению аэроплана.

Важно понимать, что устойчивость летательного аппарата тяжелее воздуха также не исключает его свободного перемещения в воздушном потоке. Воздухоплавание, таким образом, предполагает шесть степеней свободы, которые обусловливают маневренность (фигуры высшего пилотажа в том числе) самолета.

Итак, речь идет о перемещениях вверх-вниз, вправо-влево, вперед-назад, а также о вращательных движениях: курс — в горизонтальной плоскости, тангаж — в вертикальной плоскости, крен — в плоскости, перпендикулярной оси летательного аппарата.

Визуальная «беспомощность» аэроплана, висящего в воздухе, на самом деле, по мысли Жуковского, является заблуждением обывателя, потому как знание непреложных законов аэродинамики и следование им являются залогом летной стабильности, устойчивости и, разумеется, безопасности.

При этом интересно заметить, что сам Николай Егорович не любил летать (исключение составил единственный полет на воздушном шаре, во время которого ему сделалось дурно), но теоретическое видение проблемы имел необычайно острое и ясное.

Известно, что в это же время в Петербурге контр-адмирал, изобретатель, этнограф, естествоиспытатель Александр Федорович Можайский с опорой на динамику речных и морских судов работал над созданием летающего моторизированного устройства, во многом творчески переосмысляя труды Жуковского и находя им применение на практике.

В частности, именно ему принадлежит прикладное уравнение существования летательного аппарата, известное как формула Можайского, которое позволило вычислить взлетную массу летательного устройства тяжелее воздуха с учетом его конструктивных, летных и эксплуатационных свойств (дальность, максимальная скорость, «потолок», грузоподъемность, продолжительность полета).

Разумеется, данные вычисления носили весьма приблизительный характер, но даже исходя из этих показателей можно было рассчитать количество членов экипажа, тип силовой установки, объем топлива и количество пассажиров.

Более того, в начале 80-х годов XIX столетия Александр Федорович построил «воздухоплавательный снаряд» собственной конструкции, о котором газета «Кронштадтский вестник» от 12 января 1877 года восторженно писала: «Изобретатель весьма верно решил давно стоявший 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».

По сути, в этой заметке речь идет об экраноплане, теоретическое обоснование и практическое воплощение которого спустя десятилетия будет принадлежать конструктору и кораблестроителю Ростиславу Евгеньевичу Алексееву.

При этом следует заметить, что самолет Можайского потерпел крушение во время первого же испытания, едва оторвавшись от земли.

Но сколь же, однако, оказалась на рубеже XIX — ХХ веков сильна вера в новые достижения сверхчеловека, способного покорять «пространство