Изобретателю во время плаваний на море неоднократно приходилось наблюдать, как воздушные змеи использовались для спасательных целей. Можайский решил построить змей с большой подъёмной поверхностью. Он испробовал различные конструкции змеев. После многочисленных попыток увеличить подъёмную площадь Можайский пришёл к мысли построить коробчатый змей прямоугольной формы. Каркас змея он соорудил из прямослойной сосны, а обтяжку — из шёлковой материи. Чтобы придать поверхности большую жёсткость, Можайский сделал распорки из тонких сосновых реек. Из крепкой верёвки он изготовил «уздечку»— крепление змея к буксиру. Самое важное при этом было найти правильный угол наклона. Из наблюдений над полётами птиц изобретатель установил, что наивыгоднейший угол для птиц меньше 15°, и сделал угол, равный 10°.
Когда простейший летательный аппарат — змей — был готов, исследователь сам поднялся на нём в воздух. Опыт этот был проделан так: буксирную верёвку одним концом прочно привязали к телеге, а другим — к уздечке змея. В телегу впрягли тройку лошадей. Лошади бежали, тянули верёвку, и змей, врезаясь в воздух, поднимался всё выше и выше. По свидетельству современников, изобретатель поднимался не раз и «летал с комфортом».[3]
Так Можайским была одержана первая победа в его стремлении создать аппарат, который мог бы поднимать человека в воздух. Этими опытами русский изобретатель опередил зарубежных исследователей на 10–12 лет. В сущности, Можайским впервые в мире были заложены основы буксирного планеризма.
Первые опыты и многочисленные эксперименты прославили имя А. Ф. Можайского. Ему удалось найти исходные данные для постройки летательного аппарата.
Изобретатель нашёл размеры подъёмной поверхности аппарата, которая может удержать в воздухе человека. Теперь он поставил перед собой другую задачу: освободиться от верёвки, связывающей змея с землёй. Надо найти способ создавать тягу аппарату, взмахи крыльев птицы заменить силовой установкой. Можайский анализировал путь развития морской техники. Паруса заменялись на судах сначала вёслами, затем колёсами, приводимыми во вращение машиной, позднее колесо заменили винтом.
В России в то время изучением проблем воздухоплавания занимались такие деятели, как М. А. Рыкачёв, В. Д. Спицин, Барановский, Д. Печковский и другие. Руководил их работой знаменитый русский учёный Д. И. Менделеев. Их опыт, дружеские советы помогали в работе А. Ф. Можайскому. Д. И. Менделеев, внимательно наблюдавший за опытами Можайского и ободрявший его, постоянно требовал, чтобы изобретатель как можно больше экспериментировал и сам проверял каждый свой шаг.
Но какую необходимо придать тягу, чтобы обеспечить нужную для полёта скорость? В этом Можайскому помогли глубокие теоретические знания и опыт постройки морских судов.
Скорость эта, несомненно, находится в зависимости от величины несущей поверхности, «ибо птицы, имеющие большую площадь крыльев при лёгком корпусе, парят лучше, чем птицы сравнительно тяжелее, с небольшими крыльями». Так утверждал изобретатель в те дни. Чтобы решить практически эту задачу, нужны дополнительные опыты. Изобретатель приступает к новым изысканиям, к новым опытам.
Исследования работы гребных винтов на паровых судах привели Можайского к мысли, что в качестве двигательной установки на летательном аппарате можно применить паровую машину. Гребной винт изобретатель нашёл возможным использовать как агрегат, создающий тягу летательному аппарату. Приобретённые им знания и практический опыт по расчёту и постройке морских судов позволили ему выбрать наиболее рациональную конструкцию летательного аппарата. Задуманный аппарат должен иметь форму лодки с крыльями, т. е. за образец была взята парящая птица с распростёртыми крыльями. Но чтобы построить аппарат, требовалось ещё вложить много труда на дополнительные опыты и теоретические расчёты, потому что никаких научных данных по этому вопросу в то время не было.
Учёный решился на смелый шаг: он оставил казённую службу и полностью посвятил себя созданию аппарата тяжелее воздуха: «Я желал быть полезным Отечеству и решил заняться разработкой моего проекта, — пишет изобретатель. — Для чего я оставил место своего служения, отказался от другого, тоже выгодного по содержанию и карьере».