Начало авиации как науки ведется обычно с середины XV века, с Леонардо да Винчи, который первый попытался научно обосновать авиацию и доказать ее возможность. Леонардо да Винчи изучал полет птиц и пришел к заключению, что они при полете опираются на воздух, делая его более густым под крыльями. По сохранившимся наброскам и рисункам видно, что он работал над конструкцией летательного аппарата, первый дал идею воздушного винта на геликоптере и парашюта. Гениальная идея Леонардо да Винчи настолько опережала свое время, что в течение последующих трех столетий никем не разрабатывалась. Один только Борелли пытался развить мысли Леонардо да Винчи об искусственных крыльях в своей книге, напечатанной по латыни в Лейдене в 1685 г. В XVIII в. перуанец де Кардонас, наблюдавший парящие полеты кондоров, предложил строить для человека не бьющие по воздуху, а скользящие крылья. Однако до XIX в. авиация не сделала никаких успехов со времени Леонардо Да Винчи и оставалась попрежнему в зачаточном состоянии. Возникшее гораздо подзднее, в конце XVIII в., воздухоплазание на много опередило авиацию и своими успехами отвлекло от нее внимание.
Попытки проектирования и постройки моделей летательных машин с двигателем и винтами начались в 40-х годах XIX столетия, после появления паровозов и пароходов. В 1843 г. англичанин Генсон (Henson) сделал проект первой большой летательной машины, состоящей из гондолы, где должны были помещаться паровая машина, топливо и пилот, и из неподвижных деревянных бамбуковых плоскостей, наподобие распростертых крыльев, покрытых материей или промасленным шелком. Сзади крыльев должны были находиться два вертикальных колеса с лопастями, наподобие пароходных, приводимых в движение приводом от паровой машины. Модель этой летательной машины Генсона разбилась при испытании, большая же машина не была построена.
В 1842 г. другой англичанин, Филиппс (Phillips), построил небольшую модель паровой летательной машины, с вращающимися лопастями, которая, по его словам, взвилась высоко на воздух и пролетела через два поля. Небольшие модели летательных машин с поддерживающими плоскостями и винтами построил Стрингфеллоу, в 1847 г. и дю Тампль (Du Temple) в 1857 г. При испытании эти модели летали, но неправильно, и оказались совершенно неустойчивы в воздухе.
В 1868 г. на выставке Воздухоплавательного общества Великобритании демонстрировалась небольшая модель паровой летательной машины Понтон д Амекура (Ponton d'Amecourt), которая при испытании оказалась неудачной.
Проект большой летательной машины, целого воздушного корабля с рядом вертикальных винтов на палубе, с паровой машиной и рулями, сделал де ла Ландель (Dе la Landelle) в 1863 г. По образцу этой летательной машины де ла Ланделя создал Жюль Верн фантастический воздушный корабль Робура-завоевателя в своем романе.
Наибольшего успеха с моделями небольших летательных машин достиг француз Пено (Penaud) благодаря тому, что ему удалось разрешить до некоторой степени проблему продольной устойчивости изобретением особого, как он его назвал, автоматического руля. Этот руль состоял из второй пары небольших поддерживающих плоскостей помещаемых сзади главных поддерживающих плоскостей — крыльев. Поддерживающие плоскости ставились горизонтально, под небольшим углом вверх, задние рулевые с несколько большим углом. Модель Пено походила на современный моноплан и приводилась в движение пропеллером сзади, который заводился, так же как у геликоптера, натянутой под рамой резиной. Этот игрушечный моноплан поднимался на высоту трех метров и пролетал расстояние около 36–40 метров в течение 10–11 секунд.
В 1866 г, Уинем (Wenham) попытался построить небольшую летательную машину, способную поднять человека. Аппарат Уинема состоял из ряда поддерживающих горизонтальных, слегка поднимаюцихся под углом кверху плоскостей, расположенных ярусом друг над другом в форме этажерки. Вместо винтов на концах верхних поддерживающих плоскостей были устроены пропеллеры-крылья, приводимые в движение ножной педалью. На этом аппарате Уинему удалось однажды отделиться от земли при сильном порыве ветра, но для полета аппарат оказался непригодным.
Работавший раньше вместе с Генсоном Стрингфеллоу (Stringfellow), использовав опыт Уинема, построил вторую модель летательной машины, которую он демонстрировал на выставке Воздухоплавательного общества Великобритании в 1868 г. Вместо мультиплана Уинема летательная машина Стрингфеллоу имела форму триплана, с хвостом сзади и двумя пропеллерами между нижними поддерживающими плоскостями. На модели был поставлен легкий паровой двигатель в одну треть лошадиной силы, за сооружение которого изобретатель получил премию в 100 фунтов стерлингов. Вес всей модели вместе с водой и топливом составлял 12 фунтов, подъемная же сила поддерживающих плоскостей была 36 кв. футов. При испытании модель с большой быстротой скользила по натянутой проволоке, но так и не смогла подняться на воздух, несмотря на свой небольшой вес и сравнительно мощный двигатель.
Начавшееся в 40-х годах строительство летательных машин и моделей с паровыми двигателями не разрешило, да и не могло разрешить, проблему авиации. Паровые машины с котлами, водой и топливом оказались слишком тяжелым грузом для летательных аппаратов. Изобретение в 1877 г. германским инженером Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания и появление вслед за тем, в конце 80-х годов, первых автомобилей с легкими двигателями дало новый мощный толчок авиации и окрылило надеждами новых изобретателей: Максима в Англии, Клеман Адера во Франции и Лэнгли в Америке. Все они пользовались значительными денежными средствами, Адер и Лэнгли правительственными субсидиями, а Максим своими собственными, и смогли поэтому осуществлять свое изобретательство в большом масштабе.
Наиболее грандиозен и расточителен был опыт Хайрема Максима (Hiram, Maxim, 1840–1916), изобретателя известной скорострельной, носящей его имя, пушки. Максим, так же как и Лэнгли, пользовался целым штатом искусных инженеров и механиков, и с их помощью построил огромную летательную машину, имевшую в длину 21,6 метра, в ширину 31,5 метра и в высоту 10,6 метра, с паровым двигателем в 363 л. с. и весившую 3600 кило.
Машина состояла из платформы, где помещался паровой котел, баки для воды и топливо, и ряда поддерживающих плоскостей, расположенных, как у Уинема, друг над другом, под небольшим углом кверху. Особое внимание было обращено на устройство парового котла, который казался шедевром изобретательства того времени. Вода содержалась в 2000 тонких изогнутых медных трубочках, согреваемых струями газа, выпускаемого из 7000 отверстий. Топливом служили нефть или газолин. Движущая сила давалась двумя двухцилиндровыми двигателями, расположенными на расстоянии 6 футов друг от друга. Каждый из двигателей управлялся независимо один от другого, и вдвоем они давали 363 л. с. (более одной лошадиной силы на кило). Два гигантских вертикальных пропеллера были сделаны по образцу морских, но с концами прямоугольной формы. Длина каждого из них была 16 футов, а ширина на концах 5 1/2 футов. Площадь поддерживающих поверхностей равнялась 2700 кв. футов. Кроме главных несущих поверхностей, имелись еще боковые и передние, служившие для вертикального управления. Скорость должна была быть 40 километров в час.
При испытании громоздкая машина должна была прокатиться на своих четырех колесах по рельсам, проложенным на расстоянии 1800 футов, и затем подняться на воздух. Однако сам изобретатель сомневался в устойчивости своей гигантской машины, и поэтому для безопасности, чтобы помешать ей подняться на воздух, над колесам на расстоянии одного дюйма была устроена вторая деревянная колея. Метка краской, оставляемая на верхней колее колесами, должна была служить указанием того, где машина отделилась от нижней колеи и «полетела».
Хайрем Максим был по рождению американцем, но натурализовался в Англии и принял британское подданство. Испытание его летательной машины происходило в Бэксли, в графстве Кент. Ни при одном из испытании летательная машина Максима не отделялась от земли, а только катилась между нижней и верхней колеей. При последнем решительном испытании в 1894 г., по данному сигналу машина с тремя пассажирами была пущена и покатилась с большой, все возраставшей скоростью по рельсам. Когда машина прокатилась около 1000 футов, переднее левое ее колесо соскользнуло с верхней предохранительной колеи, а правое колесо вскоре затем проломило верхний деревянный рельс. Машина, в которой успели закрыть пар, упала зарылась колесами глубоко в песок. Пассажиры, к счастью, не пострадали, но машина пришла в полную негодность. Хайрем Максим, разочарованный своими опытами, на, которые он потратил более 20000 фунтов стерлингов, прекратил дальнейшие попытки.
