Хотя первенство в воздухоплавании не принадлежало русским, в России было немало изобретателей, которым только внешние обстоятельства помешали стать первыми покорителями неба. Ломоносов и Менделеев — в их числе.
Ещё до прорывов, совершённых такими знаменитостями, как Можайский или Сикорский, в России работали над тем, чтобы дать человеку крылья. Причём довольно давно, и поначалу речь шла о крыльях в буквальном смысле слова. Технологии ведь ещё не доросли до производства «пламенных моторов». В 19-м в. ещё ходили легенды о тех или иных кузнецах или стрельцах, пытавшихся, подобно Дедалу и Икару, смастерить крылья и полететь. Некоторые из этих легенд и слухов находят и документальное подтверждение. Например, в одной из рукописей древнего просветителя Даниила Заточника (13-й в.) есть описание увеселений славян, и среди прочего сказано, что «иные слетают с церкви или с высокого дома на шёлковых крыльях».
От более поздних времён остались и описания поподробнее. Например, в 1762 г. некий тобольский «колодник расстрига» Фёдор Мелес загорелся идеей, что «может человек […] подобно птице по воздуху, куда похочет летать». Фёдор сбежал из дома митрополита, при котором служил, и двое суток мастерил крылья, спрятавшись на островке недалеко от города. Обтянуть он хотел их обычными мешками. Но работу не закончил из-за ударившего мороза: пришлось ему вернуться, попасть на допрос и признаться, что «намерен был отсель, из Тобольска […] улететь прямо в Малороссию». Митрополит Павел был в гневе и решив, что «диавол … показал ему безумный способ к летанию», приказал «за содеянное безумие Мелесу каждую пятницу на неделе по сорок ударов плетями или лозами отсчитывать вместо поклонений земных». Так невесело закончился замысел «авиатора» Мелеса.
Первая достоверно известная попытка изготовить в России летательный аппарат более серьёзный, чем крылья принадлежит М. В. Ломоносову. В 1754 г. он задумал машину, способную поднимать в воздух приборы для наблюдения за погодой. Аппарат напоминал вертолёт. Интересно, что Ломоносов не был знаком с похожими на вертолёт чертежами летательного аппарата Леонардо да Винчи (1475 г.), а сам пришёл к похожей идее. Два винта должны были поднимать коробку с приборами в воздух, приводимые в движение пружиною часового механизма. Модель Ломоносова испытали, но хотя она и создавала подъёмную силу, в воздух подняться не могла. Доработки не дали желаемого эффекта. Другие конструкторы, повторявшие попытки использовать часовые пружины как двигатели, тоже терпели неудачи. Всё-таки этот механизм не мог дать должной энергии. В итоге первый вертолёт, который смог подняться в воздух, был создан только в 1907 г. французами.
А вот первый воздушный шар был изготовлен во Франции и полетел уже в 1783 г., что вдохновило русских новаторов. Воздушный шар был прорывным изобретением, но его широкому применению сильно мешала его неуправляемость. К середине 19-го в. в России было уже немало изобретателей, стремившихся создать управляемый аэростат, который бы не так сильно зависел от ветра, как обычный воздушный шар. Лучшими умами (Снегирёв, Соковнин, Третесский, Константинов и др.) предлагались разные решения — крылья, паруса или реактивное действие выпускаемых газовых струй. В 1852 г. омич И. Ерковский выдвинул идею воздушного винта (то, что впоследствии станет способом приведения в движение самолётов).
Интересный проект предложил военный моряк, капитан Н. М. Соковнин. В 1866 г. он предложил использовать реактивный алюминиевый двигатель со сжатым воздухом: «Воздушный корабль должен летать способом, подобным тому, как летит ракета». Выпускаемый из изогнутых поворотных труб воздух приводил воздушное судно в движение. Летать аэростат весом до 2,5 т должен был на высоте около 200 м. В то время летали уже и намного выше, но тут Соковнин пожертвовал высотой ради безопасности — использовался аммиак, не дающий очень большой подъёмной силы, но не горючий.
Но Военно-научный комитет Генерального штаба отклонил этот достаточно затратный проект. Вообще, русским изобретателям летательных аппаратов тогда и позднее очень не везло с финансированием. Пострадал от этого и оригинальный проект Д. И. Менделеева. Он охотно летал на воздушном шаре и использовал его для научных наблюдений. А когда он узнал, что одному англичанину удалось подняться на 9 тыс. метров, то загорелся идеей превзойти этот рекорд. Как он признавался, ни о чём другом и думать не мог, кроме как об аэронавтике. Очень скоро, в 1875 г., Менделеев предложил идею управляемого стратостата (аэростата, способного выйти в стратосферу) и соответствующие чертежи.
Поднявшись в стратосферу, Менделеев хотел «постичь закон наслоения воздуха». По проекту, управляемый при помощи винта аппарат снабжался герметичной капсулой для наблюдателя, защищавшей его от непригодных для жизни условий большой высоты. Позднее в первом построенном швейцарцем стратостате (1930 г.) была использовала та же идея. Проект Менделеева, несомненно, мог бы при осуществлении стать выдающимся достижением, но не вышло — правительство решило не выделять денег. Оболочки и газ для аэростатов обходились дорого. Но вклад учёного в аэронавтику всё равно немалый. Помимо нескольких используемых в авиации изобретений, Менделеев много помогал молодым новаторам (в том числе Можайскому), потом осуществившим успешные полёты.
Тогда же, в 1870-е гг., ещё один аэростат разработал тоже моряк, капитан О. С. Костович. Это был проект крылатого аэростата «Россия» (с машущими крыльями). Потом предлагал он и винтовое управление с использованием двигателя внутреннего сгорания и даже приступил к строительству аппарата. К началу 1889 г. все детали и двигатель были готовы. Нужно было только его собрать и подготовить к испытаниям. Это требовало еще 55 000 руб. Но военное министерство не стало субсидировать проект, отдав возможность стать через несколько лет первыми создателями управляемых аэростатов иностранцам (Цеппелин, Сантос-Дюмон и др.). Не поддерживали долго и другие проекты (в том числе Циолковского).
Своим разработчикам в военном министерстве не доверяли. Получить первый управляемый аэростат в России правительство пыталось, заказав его за границей (казалось, там больше опыта), но из нескольких попыток 1890-х гг. ничего не вышло. Так что первый такой русский аппарат появился довольно поздно, когда уже открывалась эра летательных аппаратов тяжелее воздуха. Дирижабль «Учебный» А. И. Шабского с двумя винтами был построен и полетел в 1908 г. недалеко от Царского села. Ещё один дирижабль, «Кречет», был изготовлен под руководством Н. Л. Кирпичева и совершил первый полёт в 1910 г.
В следующие предвоенные годы было построено ещё несколько дирижаблей. К сожалению, немецким по качеству они сильно уступали — недостаток опыта и готовности правительства тратить ресурсы на отечественные разработки дали о себе знать. Во время Первой мировой войны некоторые из этих дирижаблей всё же использовали для бомбардировки немецких позиций (почти без успеха). Таким образом, так как почти все перспективные проекты времени аппаратов легче воздуха не реализовались, то звезда русского авиастроения взошла уже в следующую эпоху.