莱特兄弟是根据鸟类的翅膀发明飞机的。
他们常常仰面朝天躺在地上，一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行，研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理。当年他们提出的许多新颖想法，都在以后的航空工业中得到了应用。
在吸取前人经验教训的基础上，莱特兄弟开始了飞行器的研制。在无法得到别人资助的情况下，他们用自行车生意赚来的钱进行飞机的研制。兄弟俩的配合是完美无缺的。哥哥威尔伯勤勤恳恳，扎扎实实，拥有工程师的细致和谨慎；弟弟奥维尔则富有艺术家的想象力，敢于不断创新。两颗智慧的大脑密切配合，相得益彰，正如威尔伯所说：“奥维尔和我一起生活，共同工作，而且简直是共同思维，就和一个人一样。两兄弟认为飞机能不能顺利飞行，关键就在于如何设计和控制它在飞行过程中各种受力间的平衡。维尔伯·莱特用一张水平放置的纸演示了这个问题：如果让它自由落下，在理想的平静空气当中，我们可以想象它一定是平稳落下，但理想条件是很罕见的，任何一点气流都会使得纸张翻转和飘荡。对于飞机来说，完全理想的空气条件下，要实现上天并不难，但是天空中总是存在风，这就使得实现飞机飞行的关键，在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡，特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系。 早期由于担心机翼过大，会使得飞机难于操纵，因此一般机翼面积都不是太大。例如李廉萨尔的机翼面积
维尔伯·莱特为151平方英尺，皮歇尔的为165平方英尺，查卢特的为143平方英尺。这就使得飞机所能够获得的升力并不充裕，相比之下，驾驶员的重量就占了升力的很大部分，那么在这种受力情况下，驾驶员自身的位置变化将严重地影响飞机的重心，而当时一般的设计思路就是顺势利用这点，由驾驶员改变身体位置来控制飞机的飞行姿态。然而正是这样一种思路严重制约了飞机操纵性能的提升，因此莱特兄弟决定改变这个技术思路。 他们首先仔细研究了前人的试验数据，再通过大量风筝、滑翔机以及风洞试验做验证，设计出了最佳的机翼剖面形状和角度，以便获得最大的升力；然后决定把一般大小的机翼增大一倍，达到308平方英尺。最重要的是，他们设计了通过直接控制机翼来操纵飞机飞行姿态的机构，同时，在飞机整体的升力增加后，飞机对于驾驶员自身位置的变化也不那么敏感了，这就使得飞机尽管机翼面积大大增加，但可操纵性能并没有比小机翼飞机降低！ 兄弟俩认为要建造一架飞行机器，有三个主要的障碍：（1）如何制造升力机翼；（2）如何获得驱动飞机飞行的动力；（3）在飞机升空之后，如何平衡以及操纵飞机。前两个问题在某种程度上已经获得解决。
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