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萊特兄弟（英語：Wright brothers），即奧維爾·萊特（Orville Wright，1871年8月19日—1948年1月30日）和威爾伯·萊特（英語：Wilbur Wright，1867年4月16日—1912年5月30日），是美國的航空先驅，他們因發明、製造並駕駛世界上第一架成功的飛機而聞名。[3][4][5]於1903年12月17日在北卡羅來納州基蒂霍克以南四英里（約6公里，今屠魔崗）處使用萊特飛行器進行首次受控、持續的發動機驅動重於空氣的飛行。1904年，萊特兄弟研發了萊特飛行器二號，實現了更長的飛行，並首次完成了圓形飛行。隨後在1905年，他們推出了第一架真正實用的固定翼飛機－萊特飛行器三號。
| 萊特兄弟 Wright brothers | |
|---|---|
1905年的奧維爾（左）和威爾伯·萊特（右） | |
| 國籍 |  美國 |
| 別名 |
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| 知名於 | 發明、製造和駕駛世界上第一架成功的飛機「萊特飛行器」，該飛機開創了有效的飛行控制系統的使用。 |
| 父母 |
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| 親屬 | 凱瑟琳·萊特（妹妹）[註 1] |
| 奧維爾·萊特 Orville Wright | |
| 出生 | 1871年8月19日 美國俄亥俄州代頓 |
| 逝世 | 1948年1月30日（76歲） 美國俄亥俄州代頓 |
| 死因 | 心臟病[1] |
| 教育程度 | 高中3年 |
| 職業 | 印表機/出版商、自行車零售商/製造商、飛機發明家/製造商、飛行員培訓師 |
| 簽名 |  |
| 威爾伯·賴特 Wilbur Wright | |
| 出生 | 1867年4月16日 美國印地安納州米爾維爾 |
| 逝世 | 1912年5月30日（45歲） 美國俄亥俄州代頓 |
| 死因 | 傷寒[2] |
| 教育程度 | 高中4年 |
| 職業 | 編輯、自行車零售商/製造商、飛機發明者/製造商、飛行員培訓師 |
| 簽名 |  |
萊特兄弟的突破性發明在於他們創造了三軸控制系統，使飛行員能夠有效地操縱飛機並保持平衡。他們的飛行控制系統使固定翼動力飛行成為可能，並且至今仍是各種飛機的標準配備。[6][7][8][9][10][11]（p. 183）他們的第一項美國專利並沒有宣稱發明了飛行機器，而是操縱飛行機器表面的空氣動力學控制系統。[12]從他們開始航空工作的那一刻起，威爾伯和奧維爾就專注於開發可靠的飛行員控制方法，認為這是解決「飛行問題」的關鍵。[13]這種方法與當時其他實驗者顯著不同，後者更強調開發強大的引擎。透過使用自製的小型風洞，萊特兄弟收集了比以往任何人都更準確的數據，使他們能夠設計出更有效率的機翼和螺旋槳。[11]（p. 156）[14]（p. 228）
兄弟倆透過在俄亥俄州代頓的商店裡從事印刷機、自行車、引擎和其他機械多年的工作，獲得了他們成功所需的機械技能。他們在自行車方面的工作尤其影響了他們的信念，即飛行器等不穩定的車輛可以透過實踐來控制和平衡。[14]（p. 169）這在當時為普遍趨勢，許多其他航空先驅也都是熱心的自行車愛好者，並以各種方式參與了自行車業務。[15]從1900年到1903年末進行首次動力飛行之前，萊特兄弟進行了廣泛的滑翔機測試，這也培養了他們作為飛行員的技能。他們的店鋪技師查爾斯·泰勒成為團隊的重要成員，與兄弟倆緊密合作，製造了他們的第一台飛機引擎。[16]
萊特兄弟作為飛機發明者的地位受到許多反對主張的質疑。關於聲稱首次動力飛行的眾多競爭性主張仍存在許多爭議。代頓航空遺產國家歷史公園的歷史學家愛德華·羅奇（Edward Roach）認為，萊特兄弟是優秀的自學成才的工程師，能夠經營一家小公司，但沒有業務技能或氣質來主導日益增長的航空業。[17]
威爾伯·萊特1867年出生在印地安那州米爾維爾鎮附近；奧維爾則於1871年出生在俄亥俄州的代頓市。父親米爾頓·萊特（Milton Wright，1828－1917年）是英裔美國人和荷蘭人的後代。母親蘇珊·凱薩琳·科納（Susan Catherine Koerner，1831－1889年）則是德國人和瑞士人的後代[18]。
萊特兄弟是七兄妹中的兩位，他們的兄弟姐妹有瑞赫琳（Reuchlin，1861－1920年）、洛林（Lorin，1862－1939年）、凱薩琳（Katharine，1874－1929年）、以及雙胞胎歐提斯（Otis）和艾達（Ida。兩人生於1870年，在襁褓中便不幸雙雙夭折）。
萊特兄弟的父親是基督教協基會的主教，因此常常出門旅行。1878年，旅行歸來的父親給年幼的孩子們帶回一個新奇的手信：一個像是直升機的玩具。這個玩具根據法國航空先驅阿爾馮斯·潘瑙的發明設計而成，大約一英尺長，用紙、竹子以及軟木製成，並附有一個橡皮圈用來驅動它的螺旋槳。兩兄弟興高采烈地把玩這件新奇的玩意，把它弄壞以後還試著自己仿製了一個。萊特兄弟日後曾回憶說是這個玩具激發了他們對飛行的濃厚興趣[19]。在小學讀書期間奧維爾非常調皮搗蛋，以至於曾一度被學校開除。[20]
萊特兄弟兩人都讀過高中，卻都沒能獲得畢業文憑。其中威爾伯本已完成了高中四年的學業，可是萊特一家在1884年倉促地從他就讀的里奇蒙搬回了他們在70年代的老家代頓，讓他與那張文憑失之交臂。
1885年至1886年間的一個冬日，威爾伯外出跟朋友們溜冰玩耍，卻不料樂極生悲——一根曲棍球棍意外揮到他臉上打掉了他的門牙。雖然傷勢沒有大礙，但事故的打擊卻讓他性情大變。原本活潑好動的他從此一下子變得孤僻寡言，最終竟沒有按計劃到耶魯大學繼續自己的學業——這是他人生中的一個重要的轉捩點——若他當時選擇了繼續學業，日後便極有可能不會跟奧維爾一道去追逐他們的飛行之夢了。在接下來的幾年裡，他為了照顧肺結核病晚期的母親而足不出戶，一有時間就躲進父親的藏書室孜孜不倦地閱讀。在協助父親調解基督教協基會的內部爭端時[21]，他的社交和組織能力開始初露鋒芒。但在這段日子裡，他對自己胸無大志虛度時光的現狀感到焦慮不安，並在跟別人交流時不經意地流露出來[22]。
1889年，讀到高三的奧維爾輟學開辦了一家印刷廠，而威爾伯也擺脫了困擾他多年的抑鬱加入了弟弟的公司，兄弟倆一道設計並打造了屬於自己的印刷機。在奧維爾主辦《西邊新聞周報》（West Side News）期間威爾伯擔任過該報編輯，後來又為《每日晚報》（Evening Item）工作了幾個月。奧維爾的高中同學兼好友，蜚聲國際的非洲裔美國詩人保羅·勞倫斯·鄧巴也是他們的客戶之一，他在萊特兄弟發行《代頓閒談周報》的時候還給該報做過一段時間的編輯。[23]
隨著安全型自行車的發明，一股自行車熱潮席捲了美國上下。1892年，嗅到了商機的萊特兄弟也跟風開辦了一家自行車銷售和維修店（萊特自行車交易所，後改名為萊特自行車公司），並在1896年開始生產自有品牌的自行車，以此作為資金來源來支持自己對飛行愈發濃厚的興趣[24]。
萊特兄弟最早大概在1890年代前期就從新聞、雜誌或者照片上領略過德國航空先驅奧托·李林達爾和他研製的動力滑翔機的風采。而1896年對萊特兄弟來說是重要的一年，因為在這一年裡航空界發生了三件大事。該年五月，史密森尼學會的書記塞繆爾·蘭利成功試飛了一架蒸汽動力的無人飛機模型。同年夏天，芝加哥工程師、航空界權威奧克塔夫·沙努特領隊在密西根湖湖畔的沙丘上試飛了多架不同類型的滑翔機。八月，兄弟倆崇拜的李林達爾在試飛他的滑翔機時不幸機毀人亡，為人類的飛行之夢獻出了寶貴的生命[25]。航空先驅們的事跡激勵著兄弟倆將想法付諸實踐。1899年5月，威爾伯致函史密森尼學會[26]索要了一些關於航空的資訊和出版物[27]。兩兄弟參考喬治·凱利、沙努特、李林達爾、達·文西和蘭利的設計繪製了草圖，並於該年開始著手進行飛行實驗。
萊特兄弟總是以二位一體的形象示人，平等地分享發明帶來的榮耀，但這種關係並非一開始便是如此。根據傳記作家的說法，威爾伯一開始曾在1899年到1900年間用「我的」機器和「我的」計劃來記錄自己的工作，在奧維爾深入參與以後行文才變成了「我們」和「我們的」了。為此作家詹姆斯·托賓（James Tobin）談到：「雖然奧維爾也很聰明能幹，可他再能幹也只是一個人。為了維持計劃的運轉一邊在俄亥俄州的一家小店倉庫里廢寢忘食地工作，另一邊還要分身出來跟資本家、總統和國王們會面顯然是不可想像的。而這一部分的事情就由威爾伯一手包辦了。他畢竟是兄弟倆裡面的老大哥[28]。」
萊特兄弟認為困擾航空先驅們的飛行難題有三點，前兩點分別是機翼和發動機。他們認為在這兩點上前人已經有相當豐富的技術累積，目前問題不大。而他們將最後一點歸結為如何控制飛機[29]。1899年英國航空先驅帕西·皮爾策在一次懸掛式滑翔機試飛時失控墜亡的事件更是讓他們堅信，要想成功飛行，更重要的是能安全地飛行，關鍵在於要有可靠的飛行控制系統。相比之下，和他們同時代的其他先行者們——大名鼎鼎如阿德爾、馬克沁和蘭利等人——還在醉心於打造大馬力引擎。這些人常常把自己綁在控制系統還尚未經過驗證的飛機上，在沒有任何飛行經驗的情況下就草率起飛，祈求好運會將自己和飛機帶上天空。
儘管李林達爾墜機身亡，但萊特兄弟依然青睞他在進行動力飛行之前先通過滑翔機試飛來培養操縱技巧的策略。但他們在贊同李林達爾務實做法的同時也注意到了他光靠轉移操縱者體重來控制滑翔機平衡的辦法有致命的缺陷[30]。兩人決心要找到比這更好的解決方案。威爾伯通過觀察鳥類的飛行，認為鳥類是通過改變翅膀後端羽毛的角度來控制身體左右滾轉的[31]。兄弟倆覺得這種方式或許也能對航空器適用——讓飛機在轉彎的時候像鳥兒一樣向彎位的內滾轉斜——而這恰恰也是自行車轉彎的方式，而經營自行車生意的兩人對這個是再熟悉不過了。自行車並不是一件穩定的交通工具，但通過足夠的訓練人們完全能掌握它，他們相信飛行也一樣如此。同時他們也寄望於這種方法能控制機身在被側向氣流干擾後恢復其平衡（側平衡）。為了讓人造機翼也能達成上述的效果兩兄弟冥思苦想卻始終不得要領。一天，威爾伯百無聊賴地在自行車店裡擺弄用來包裝自行車內胎的小紙盒。在他來回扭動紙盒的時候，突然靈光一閃——翹曲機翼的點子就此誕生[32]。
1899年7月，威爾伯製作了一架長5英尺，形似雙翼飛機的箱型風箏用來測試他們的翹曲機翼技術。它的原理是當一側的機翼翹曲和扭轉的時候，它會得到更多的升力而升高，並讓機身朝機翼較低的一側轉向。機翼的翹曲由連接著風箏的4根纜繩操控，這些纜繩被固定在操縱者手裡的兩根操縱杆上。只要將兩根操縱杆同時扭到相反的方向，風箏便會隨之左右轉向。
反觀當時其他的航空研究者，他們大多認為飛行跟平面運動相差無幾，不同之處僅僅是航空器所處的平面會升高而已。於是他們總是預先假定航空器會保持在一定的高度，然後把船舶依靠船舵轉向、汽車依靠前輪轉向的理論套用過去，通過傾斜機身來轉向的想法根本無法進入他們的法眼[33]。包括蘭利和沙努特在內的研究者們一直以來都在盲目追求飛機固有的穩定性。因為在他們看來，駕駛員根本不可能在遇到氣流干擾時還能有足夠的時間去操作機械做出及時有效的應對。而萊特兄弟則不然，他們要讓駕駛員對飛機擁有絕對的控制能力[34]。也正因如此，他們在早期的設計里沒有採取過如二面角機翼等任何有利於固有穩定性的妥協。他們還刻意把自己的第一架動力航空器設計成具有一對下垂的機翼——這樣的飛機相當不好控制，但也不那麼容易受到來自側面氣流的干擾。
1900年萊特兄弟來到北卡羅來納州的小鷹鎮開始他們的載人滑翔機試驗。這次選址是威爾伯根據奧克塔夫·沙努特給自己的首封回信的內容而確定的。在信中沙努特告訴他們試飛場最好要有穩定的微風和便於著陸的沙地，而他推薦的地點裡包括了小鷹鎮所處的大西洋沿岸。威爾伯為選址事宜專門申請並仔細查閱了美國國家氣象局的相關數據，在致信當地政府氣象台的氣象學家了解情況後最終選定了小鷹鎮作為他們的試飛場。該鎮的地理環境較為偏僻，在當時的交通條件下要轉乘許多次火車和渡輪才能到達。但比起沙努特的其他建議（如加利福尼亞州、佛羅里達州等）來說小鷹鎮更靠近他們的大本營代頓市，而且這裡遠離塵囂，他們可以免受多事記者們的騷擾——這些人曾在1896年把沙努特於密西根湖畔的試驗攪得一塌糊塗，活像是馬戲團在演出。沙努特在1901年到1903年間每個季度都會到萊特兄弟在小鷹鎮的帳篷里拜會他們，並觀看過他們的滑翔機試驗，但並未見證兩兄弟的動力飛行。
萊特兄弟參考了許多當時的新進滑翔機來設計他們第一架全尺寸滑翔機（也包括他們在1899年的那架風箏）。其中最主要的是沙努特-海陵雙翼懸掛式滑翔機（萊特兄弟叫它「雙層甲板」）——這架滑翔機在1896年的密西根湖試飛中表現良好。
兩兄弟將機翼的上表面設計成具有外凸的弧度。弧面機翼相對扁平的機翼能提供更多的升力的現象最早被喬治·凱利爵士科學地探討過，而李林達爾在他的滑翔機上亦採用了弧面機翼的設計。萊特兄弟仔細研究了李林達爾的設計——儘管他們當時沒搞清楚其中的原理，但還是決定要利用這項技術。最終他們的作品證明了弧面機翼要優於扁平機翼。他們還參考了李林達爾出版的關於升力的航空學數據。萊特兄弟在滑翔機的機翼梁柱之間用斜拉的鋼線進行補強，這是一個常見於鋼橋建築中的普臘桁架式的設計。沙努特曾在1896年的滑翔機里應用過這種結構的變體，而兩兄弟則將其學為己用。
萊特兄弟將飛機的水平升降舵安裝在機翼的前方而不是後方，利用它產生的降落傘效應來避免像李林達爾那樣因為失速而俯衝到地上被摔死[35]。因為這種布局的飛機看起來像是一隻飛行的野鴨，後來在1906年巴西航空先驅桑托斯·杜蒙在巴黎試飛同樣設計的14-bis飛機時，法國報紙把這種航空器布局戲稱為「鴨翼（canard）」，並被業界一直沿用下來[36]。由於威爾伯錯誤地以為機尾是沒有必要的[37]，他們最初研製的兩架滑翔機都沒有尾部。
根據一些為萊特兄弟寫過傳記的學者的研究，兩兄弟在1902年之前所有的滑翔機很可能都是由威爾伯一人試飛的。他或許是在行使自己的大哥權威來讓自己獨自承擔試飛的風險，以避免弟弟奧維爾在試飛中受傷[38][39]。
| 翼展 | 翼面 | 翼弦 | 翼弧 | 展弦比 | 長度 | 重量 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1900年款 | 17英尺6英寸（5.33公尺） | 165 sq ft（15 m2） | 5英尺（2米） | 1/20 | 3.5 | 11英尺6英寸（3.51米） | 52磅（24公斤） |
| 1901年款 | 22英尺（7米） | 290 sq ft（27 m2） | 7英尺（2米） | 1/12,*1/19 | 3 | 14英尺（4米） | 98磅（44公斤） |
| 1902年款 | 32英尺1英寸（9.78米） | 305 sq ft（28 m2） | 5英尺（2米） | 1/20-1/24 | 6.5 | 17英尺（5米） | 112磅（51公斤） |
* （試飛時原設計的翼弧會造成嚴重的俯仰現象，於是莱特兄弟現場修改了翼弧）
在1900年間，萊特兄弟在小鷹鎮只進行了為期數天的滑翔機試飛活動。為了進行試飛，兩人要從鎮裡往南遠行6公里（4英里）爬上屠魔崗——一堆最高有30米（100英尺）的沙丘。在接下來的三年裡他們每年都到此處露營。
他們把試飛時間安排在了初秋，最初的幾次試飛大概是在10月3日進行的。威爾伯擔任試飛員，駕駛著滑翔機在離地面不遠的高度飛翔，而地上的人員則像放風箏一樣用纜繩牽引著滑翔機[41]。而在當時，大多數的風箏試飛都是以無人駕駛的形式進行的。人們僅僅是用沙袋、鐵鏈、甚至是從附近找個男孩來充當壓艙物。威爾伯在當天進行了十幾次自由滑翔。他們從地面用控制纜繩來對機翼的翹曲進行了操作測試，還搭建了一座小塔，把滑翔機懸掛起來進行無人駕駛狀態下的測試。
儘管滑翔機得到的升力小於預期，使得他們的大多數測試不得不在無人狀態下完成，但滑翔機的前置升降舵表現良好，整個試飛過程也沒有發生事故，這讓兩兄弟信心百倍。但在這次試飛中自由滑翔的次數太少，使他們沒能對翹曲機翼的工作情況進行徹底的檢驗。
按照萊特兄弟原本的設想，駕駛員在飛行時要平躺在下層機翼上面以降低空氣阻力。當滑翔結束時，駕駛員要抱緊機身框架，從下層機翼預留的開口處把自己懸在半空最後雙腳著地。然而幾次試飛下來他們發現駕駛員可以頭部朝前保持俯臥姿勢著陸，沒有必要像前面所說的那樣冒著不必要的危險著陸。在接下來的五年裡他們都是以這種姿態試飛他們的航空器的。
1901年萊特兄弟在小鷹鎮試飛了他們的新型滑翔機。試飛被安排在了7月到8月間，一共進行了50到100次滑翔測試，飛行距離在6到22米不等（20到400英尺）。為了提高升力，他們在這架滑翔機上配置了比前作大得多的翼面，然而它卻讓兄弟倆大失所望。新型滑翔機只產生了理論數據約三分之一的升力，而翹曲機翼也不聽使喚了，總是讓機身向相反的方向偏轉（後來這個問題被稱作逆偏航）。在試飛中滑翔機發生了幾次失速，但前置升降舵的降落傘效應避免了機身的俯衝，從而讓威爾伯得以「像一張煎餅似的」水平安全著陸。這個的優點讓他們更執著於前翼布局，並一直堅持到1910年時才放棄。第二季的試飛活動在眾多挫折的陰影下黯然落幕，兄弟倆敗興而歸。在返回代頓的路上，難掩失望之情的威爾伯向奧維爾自嘲道雖然人類遲早會飛行——但他們估計是活不到那天了。
新滑翔機在升力上的糟糕表現讓萊特兄弟懷疑李林達爾的數據是否準確，同時也對廣受認可的升力方程中的空氣壓力係數提出了質疑。空氣壓力係數也叫斯密頓係數，當時已經被提出了100多年。
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L = 升力（單位：磅） |
萊特兄弟和李林達爾一樣，都使用上述方程式來計算不同翼型和翼面大小所產生的升力。根據他們在1901年使用滑翔風箏和自由滑翔得到的數據，威爾伯認為斯密頓係數應該非常接近0.0033，而不是人們一直沿用下來的0.0054。傳統值要比萊特兄弟的估計值大上60%，要是用它來計算升力將會得到一個被誇大的結果。
回到代頓後萊特兄弟為了驗證他們的懷疑而進行了一些簡易的露天測試。他們在自行車的把手前面水平安裝了一個可以自如旋轉的輪子，在輪子的一側安裝了一副小型的李林達爾式機翼，另一側則安裝了一塊平板。如果李林達爾的數據正確，車子在前進時這個水平的輪子應該保持靜止。他們使出吃奶的力氣騎著這輛外形古怪的自行車在住所鄰近的街道上奔馳，筋疲力盡之餘發現水平的輪子總是轉向安裝了李林達爾機翼的一側，從而證實了先前的懷疑——李林達爾出版的數據是不可靠的。於是他們決定要擴大研究的範圍。
也就是這時，他們意識到逐一建造各種翼型的全尺寸滑翔機然後進行反覆試驗的成本太高，而且過於耗時。於是他們把那輛「三輪怪車」撇到一邊，又在店裡鼓搗出了一台直徑6英尺的風洞。從1901年10月到12月間，他們利用這個風洞對各種微縮版的機翼進行了系統化的測試。[42]他們安裝在風洞裡的用來固定受測模型機翼的「平衡架」看上去簡陋無比——它是用自行車輪的輻條跟破銅爛鐵打造的。但對萊特兄弟的成功來說，這個簡陋的裝置卻發揮了如同他們的滑翔機試飛一樣重要的作用[43]。這個裝置讓萊特兄弟可以方便地控制機翼產生的升力以對抗空氣阻力，從而精確地計算出每一副機翼的效能如何[44]。他們還在風洞的頂部預留了一個玻璃窗，這樣他們就可以清楚地觀察到機翼工作時的情形。
在風洞實驗開始前，沙努特邀請威爾伯前往芝加哥，在1901年9月18日的西部工程師協會上發表演講。威爾伯在發言中詳細地介紹了他和奧維爾截至1901年秋季在小鷹鎮的滑翔機試飛活動，他還用了幻燈機來展示他們的照片。這次演講是萊特兄弟第一次對外發布他們的試驗記錄。
李林達爾只在少數幾種翼型上做過旋轉臂測試（whirling arm，一種測量升力和空氣阻力的早期手段），而萊特兄弟在一開始曾錯誤地假設他的數據也可以套用在他們形狀完全不同的機翼上。兩兄弟建造了風洞後，在李林達爾的基礎上向前邁進一大步，為200多種不同翼弧的翼型完成了初步測試，並對其中的38種做了更詳細的測試。傳記作家霍華德如此寫道[45]：「這些測試是有史以來用如此少的材料和開銷在如此短的時間裡做過的最關鍵、成果最豐碩的航空實驗。」一輪測試下來他們還得到了一大發現——那就是較長和較窄的機翼——用航空學的術語來講就是展弦比（翼展除以翼弦的值）較大的機翼——有其優勢。比起兩兄弟目前為止試用過的較寬闊的機翼，展弦比大的機翼形狀能夠提供更好的升阻比。
有了展弦比的知識和更精確的斯密頓係數助陣，萊特兄弟重整旗鼓設計了他們新的1902年款滑翔機。運用他們在風洞實驗中得到的另一個關鍵發現，他們將新機翼的翼弧設計得更平坦。而之前他們在設計1901年款的時候照搬了李林達爾的設計，讓滑翔機翼弧明顯更大卻更沒效率。現在他們做完了一系列的風洞實驗，並對得到的結果非常自信。於是兩人拋開李林達爾的數據，完全基於自己的計算數據進行設計。
萊特兄弟生性謹慎，因此他們和前兩次一樣先把1902年款滑翔機以風箏方式進行了無人試飛。結果顯示他們的風洞試驗得到了回報——新滑翔機產生了他們預期的升力。在該年的研究中他們發現副翼的翹曲會在翼尖產生一種叫做壓差阻力的現象，這讓一側機翼在獲得更高升力的同時也會受到更大的阻力，從而拖慢這一側機翼的速度，最終讓機身朝著駕駛員意圖的相反方向偏轉，也就是逆偏航現象——這也正是他們1901年的那架無尾的滑翔機飛得不正常的原因。為了解決這個問題，他們為這架滑翔機設計了一個新的功能結構——一組垂直的固定尾翼。
機翼設計的改進讓新滑翔機能飛得更遠，同時那組固定尾舵也發揮了它的功效，有效抑制了逆偏航現象的發生。可它實在是有效過頭了，結果帶來了新的問題。當駕駛員在轉彎過程中歸正時，有時候滑翔機會不聽使喚，不但無視副翼翹曲的正確操作還會反過來讓轉彎變得更急。於是滑翔機會一直向著機翼較低的一側滑行，並且不停繞圈，直至撞到地面。萊特兄弟把這種現象叫做「鑽井現象」。
奧維爾意識到是那組固定尾舵在作怪，它在轉彎歸正時抵消了副翼翹曲的修正作用。10月2日晚上，他在日記里寫道：「我設計出了一個新型的垂直尾舵。」根據奧維爾的想法，兩兄弟把尾舵做成可以左右擺動的形式[46]，並給它裝上鉸鏈連接到駕駛員用來控制副翼翹曲的操縱杆上。這樣一來駕駛員的單一動作就可以同時操縱副翼的翹曲和尾舵的擺向了。在接下來的滑翔試驗中他們證實，當副翼翹曲時，尾舵應該朝著獲得更大升力和阻力的機翼的相反一側偏轉，這樣它就會產生一個反向的壓力，使得駕駛員可以在轉彎後或者機身受到氣流干擾時對機身進行可靠的歸正操作。同時，當滑翔機轉彎的時候，尾舵受到的壓力可以抵消翼尖受到的壓差阻力，讓機鼻指向欲轉彎的一側，進而消除了逆偏航現象。
就這樣，萊特兄弟發現了垂直可動尾舵的真正用途——不是用來改變飛行的方向，而是用來在轉彎、歸正、和受到氣流干擾時對準和矯正飛行器[47]。飛機在飛行方向上的轉向依然由機翼翹曲產生的機身滾轉來控制。後來隨著航空技術的發展翹曲機翼被副翼取代，但上述原理依然適用。
採用新方法後，萊特兄弟終於在1902年10月8日完成首次真正的飛行轉向控制，這是一個重要的里程碑。在該年9月到10月間他們一共進行了700至1000次滑翔試飛，最長的一次持續了26秒，飛過了189.7米（622.5英尺）的距離。滑翔機在安裝了可控尾舵後在數百次的試飛中表現出良好的操控性，兩兄弟覺得接下來是時候建造一架有動力的航空器了。
在萊特兄弟的不懈努力下，三軸控制（three-axis control）系統演化成型：用翹曲機翼控制滾轉（左右）、用前置升降舵控制俯仰（上下）以及用尾舵控制偏航（橫移）。1903年3月23日，萊特兄弟申請了著名的「為飛行機器而設計」的專利。這項專利的內容基於他們1902年成功試飛的成果。一些航空歷史學家認為在1902年款萊特滑翔機上應用的三軸控制系統有著舉足輕重的意義，相比起1903年在飛行者一號上安裝的動力系統來說毫不遜色，甚至更為關鍵。史密森尼協會的彼得·加卡巴更是主張萊特兄弟對1902年款滑翔機的完善工作在實質上代表了飛機的發明。[48][49]
1903年萊特兄弟用雲杉木來建造他們配備有動力裝置的飛行者一號。雲杉木是一種高強度的輕質木材，以細布表面覆蓋材料，也是兩兄弟打造飛行器時的首選用料。他們在自行車店裡自主設計並雕刻出木質的螺旋槳，還專門為了飛行者一號特製了一台汽油發動機。他們原本以為設計一副螺旋槳沒啥難度，甚至打算直接把機動船的螺旋槳的數據給套用過去就好了。可沒想到他們把圖書館給翻了個底朝天也沒找到水下螺旋槳的既定公式，更別提航空螺旋槳了。兩兄弟一下傻了眼。在毫無頭緒的情況下，兩人一邊討論一邊爭吵，最終得出結論：航空螺旋槳的葉片基本上就是在垂直平面上旋轉的機翼[50]。於是他們便進行了更多風洞測試，把得到的數據用來設計螺旋槳。他們最終做出來的是二葉式螺旋槳，葉片長8英尺多一點，用三層雲杉木薄片粘合壓制而成。他們採用了兩組推進式（後朝向）的螺旋槳配置，兩組螺旋槳轉向相反以中和扭矩。與轉速相對緩慢單發單槳相比，單發雙槳的配置能與驅動更多空氣，朝後旋轉的推進式螺旋槳也不會擾亂機翼前緣的空氣流動。
威爾伯於1903年3月在他的筆記本上標註他們製作的螺旋槳原型有66%的效率。現代風洞測試顯示該螺旋槳的複製品在他們首次試飛的條件下有超過75%的效率，而實際峰值效率甚至高達82%。這是一項了不起的成就——要知道現代的木製螺旋槳的效率最高也不過85%而已[51]。
萊特兄弟致信多家發動機製造商尋求合作，但沒有一家企業能給他們提供重量足夠輕巧的發動機。於是他們找來自己店裡的機械師查理·泰勒，讓他來打造這台發動機。查理和萊特兄弟保持著密切的溝通，只花了六個星期就把這台發動機給造好了。為了減輕重量，他們為這台發動機採用了鋁鑄缸體，這在當時來說是相當罕見的。萊特·泰勒發動機是一台原始的燃油噴射發動機，它沒有配備化油器和燃油泵，燃料箱被安裝在機翼梁柱上，汽油在重力的作用下流入曲軸箱內。發動機通過鏈條傳動來驅動螺旋槳。雖然這些鏈條看上去跟自行車用的差不多，但其實它們是由一家專門生產重型汽車傳動鏈條的製造商供應的。
萊特兄弟的飛行者一號翼展12米（40.3英尺），重274公斤（605磅）[52]，配備一台8.9千瓦（12匹馬力），重82公斤（180磅）的發動機[53]。這架飛機只花了他們不到1000美金就造好了。而美國政府資助蘭利建造飛機場號的預算高達50,000美金，可它卻一頭栽進了河裡[54]。
1903年冬，萊特兄弟把飛行者一號推上屠魔崗的沙丘上準備試飛。這時意想不到的事情發生了：螺旋槳軸在引擎測試時不慎損壞，為了更換損壞的部件他們不得不在小鷹鎮和代頓之間來回跑了兩趟，造成了好幾個星期的延誤。1903年12月14日兩兄弟通過擲硬幣來決定誰來試飛飛機，結果威爾伯獲勝。可是由於天候不佳，飛機只飛行了三秒便失速墜地，還造成了一些輕微損傷。（本來12月13日天氣不錯，可當天是星期天，兩兄弟就沒有在當天試飛，結果推遲到14日就出了事）在給家人發去的電報中威爾伯稱試飛「只有部分成功」，並表示「（飛機的）動力充足，只是（我們）缺乏操作它以這種方式起飛的經驗所以遇到了些小問題，要不然飛機一定會飛得很漂亮。」[55]在接下來的幾天裡萊特兄弟為受損的飛行者一號進行了檢修。
1903年12月17日是一個歷史性的時刻——在時速43公里（27英里）的刺骨寒風中飛行者一號終於成功起飛了。首飛的駕駛員是奧維爾，他飛行了12秒，航程36.5米（120英尺），時速只有每小時10.9公里（6.8英里）。這次飛行被拍成了左圖所示的那張著名的照片。在接下來的兩次試飛中，威爾伯飛行了53米（175英尺），奧維爾飛行了61米（200英尺）。他們的飛行高度約為離地3米（10英尺）[56]。奧維爾親筆記錄下了當天最後一次飛行的情況：
「在12點左右威爾伯開始了第四次也就是最後一次試飛。最初的幾百英尺飛得起起伏伏，但飛過了300英尺後飛機變得好操作了一些。在接下來400到500英尺的航程里只有少許的顛簸。可到了差不多800英尺的時候它又開始了起伏，最後在一次俯衝中撞到了地面。測量顯示的地表距離是852英尺（260米），飛行時間為59秒。支撐前舵的支架損壞的較嚴重，但飛機的主要部件完全沒有受損。我們估計一兩天後就可以把它修復至可以再度飛行的狀態。」[57]
1985年時弗雷德·E.C.·庫里克（Fred E. C. Culick）教授和亨利·R·傑克斯（Henry R. Jex）通過現代分析指出1903年的萊特飛行者一號實際上非常不穩定，當時除了萊特兄弟之外根本沒人有本事駕馭它。而兩兄弟的飛行員素養正是在1902年的滑翔機試飛中訓練出來的[58]。
有5個人有幸見證了此次試飛：亞當·埃瑟里奇（Adam Etheridge）、約翰·T·丹尼爾斯（就是他用奧維爾預先架設好的照相機抓拍到了那張著名的「首次飛行」照片）和威爾·道，這三人是美國政府海岸救生隊隊員。還有本地商人W·C·布林克雷（W. C. Brinkley）和住在附近的少年強尼·摩爾（Johnny Moore）。這次試飛也因此成為飛行者一號的第一次公開飛行。第四次試飛結束後人們把飛機拖回來時，一陣強風突然襲來，儘管人們用盡全力想把它按住，可是大風依然一次又一次把它吹翻。結果飛行者一號嚴重損壞，從此再也沒有起飛過。萊特兄弟將它運回家裡，幾年後奧維爾把它修好，先是借給美國的一些地方展示，然後就一直被存放在一家英國博物館裡（詳情見下文史密森尼學會爭端）。最後在1948年它被安放到華盛頓特區的史密森尼學會，一直至今。
萊特兄弟給父親發去電報報喜，並讓他「通知媒體」。然而代頓日報卻拒絕刊登這則消息，理由是這次飛行時間太短，因而不夠重要。而與兩兄弟想法相反的是，一個電報員卻在當時將消息洩露給一家維吉尼亞州的報社，結果這家報社炮製出了一則極度失真的報道，而這則報道又被幾家其他報紙轉載，包括代頓的報紙[59]。萊特兄弟在1月份向媒體發表了事實聲明。儘管如此他們的飛行在當時沒有激起公眾的興趣，人們甚至連兩兄弟是誰都不知道。於是這則新聞很快淡出公眾視野。然而在巴黎的航空俱樂部，人們在之前已經受到過沙努特關於萊特兄弟滑翔成功的消息刺激，因此對待該消息的態度也更為認真，同時也開始加倍努力以追趕萊特兄弟。
1904年萊特兄弟又建造了新的飛行者二號。考慮到長途旅行的巨大開銷和把物資千里迢迢運到外灘地區實在是不划算，同年他們把試飛場轉移到了霍夫曼草原——在他們大本營代頓市8英里（13公里）處的一片牧場。牧場的主人是托倫斯·霍夫曼（Torrance Huffman），聽說萊特兄弟要在這裡搞試飛，這位當地的銀行家便大方地免除了他們的場地租金。
該年5月23日他們把記者邀請到牧場觀看他們該年的首次試飛活動，但不許拍照。然而在試飛時引擎故障和風速過低讓他們無法起飛。好幾天過去了，兩兄弟只成功起飛了一次，而且距離還非常短。於是在場的記者也越來越少。一些研究萊特兄弟的學者推測萊特兄弟是故意試飛失敗，好讓記者們對他們的試驗失去興趣[60]。儘管真相無從得知，但在試飛中的糟糕表現的確讓當地的媒體在接下來長達一年半的時間裡對他們視而不見。
萊特兄弟對於能夠擺脫記者的騷擾感到非常高興。從最初讓父親「通知媒體」自己試飛成功到現在想方設法擺脫記者，他們的轉變是有理由的。在小鷹鎮成功進行了第一次動力飛行試驗後，兩人決定逐漸從自行車行業撤退，把全部精力投放到建造和推廣實用化飛機的領域[61]。這個決定對於兩兄弟的財政狀況來說頗具風險，畢竟他們既沒有腰纏萬貫也得不到政府資助的垂青。而許多那個時代的先行者，如阿德爾、馬克沁、蘭利和桑托斯等人都有政府在背後資助。以前他們經營自行車來支持飛行的研究，現在反過來要靠飛行吃飯了，這自然讓萊特兄弟不希望自己辛苦研究的成果被別人輕易盜取。他們聽取了律師哈利·奧伯雷·圖明爵士的建議，加強保密工作，不讓機器設計的細節被洩露出去。沒了記者的報道，他們的技術被競爭對手學習到的機會就減小了。兄弟倆自然也樂見其成。
跟小鷹鎮所在的大西洋西海岸相比，在霍夫曼草原所在的俄亥俄州海拔和氣溫都更高，造成新試飛場的風勢較弱，而且空氣密度也較低，使得飛機的起飛變得非常困難。在小鷹鎮他們的起飛用滑軌只要18米（60英尺）就足夠了，可在霍夫曼草原他們的起飛滑軌必須有幾百英尺長。在這一年的春夏試飛活動中他們的飛機多次發生硬著陸和失控，飛行者二號遍體鱗傷，他們自己也被摔得鼻青臉腫。8月13日，在一次飛機自力起飛的試驗中，威爾伯終於打破了他們在小鷹鎮的最好記錄，一共飛行了400多米（約1300英尺）。
為了讓起飛變得容易些，他們決定建造一台由重力驅動的投射機並在9月7日做了第一次測試。1904年9月20日，威爾伯駕駛飛機完成了一次盤旋飛行，這也是人類歷史上重於空氣的載人航空器的首次成功盤旋飛行。此次飛行持續了1分半鐘，距離1244米（4080英尺）。接下來在11月9日的試飛中威爾伯駕駛著飛機繞著牧場差不多盤旋了整整4圈，創造了持續時間超過5分鐘，飛行距離超過3英里的好成績，而奧維爾在12月1日飛出的成績也不相上下。這兩次試飛是他們在該年飛得最好的兩次。截止到該年年底萊特兄弟在潮濕的霍夫曼草原上進行了105次試飛，累計飛行時間50分鐘。這片占地0.34平方公里（85英畝）的小牧場後來成為了代頓航空遺產國家歷史園區的一部分，至今還保留著兩兄弟試飛時的原貌。而萊特·帕特森空軍基地就坐落在它的旁邊。
雖然他們在1904年取得了不小進展，但他們的飛行者二號還是會時常失去控制[62]。一年的試飛下來這架飛機一次又一次被摔得七零八落。見這架可憐的飛機已經千瘡百孔，補得不能再補了，於是萊特兄弟只好將它報廢，只留下了發動機。他們緊接著在1905年新造了飛行者三號，在設計上做出了一處重要的改良。它的尾舵控制系統從機翼翹曲控制系統中分離出來，這樣飛機的俯仰、滾轉和偏航都有了獨立的控制系統。但儘管如此這架飛機一開始的表現依然比它的兩架前輩好不了多少。在1905年6月23日的首航中，它的最初幾次試飛都沒能持續超過10秒[63]。在7月14日的試飛中它一頭栽到地上，差點就要了奧維爾的命。在奧維爾的慘痛經歷後，兩兄弟重新打造了更大型前置升降舵和尾舵，並把它們與機翼之間的距離增加了幾英尺。
上述的改進大大地提高了飛機的穩定性，也讓它更好控制，為日後兩兄弟飛出更好的成績打下了基礎。在9月26日到10月5日期間，他們在環繞霍夫曼草原的航道上做了6次在當時來說距離超長的飛行。這幾次的飛行持續時間在17到38分鐘之間，單次航程在11到24英里（39公里）之間。最後一次試飛由威爾伯進行，這也是6次試飛里成績最好的一次。這次試飛的飛行持續時間長達38分鐘03秒，航程達到了39.4公里（24.5英里），飛機在燃油耗盡後安全著陸。這次飛行的見證人有他們的父親米爾頓，被邀請來的幾個朋友和鄰近的幾個農民[64]。經過了這一系列的長距離飛行，萊特兄弟相信自己終於達成了既定目標，造出了一架具有實用價值的，可以拿來出售的飛機。
而這時記者們已經將他們打入冷宮差不多一年半了，這些人從去年5月起就沒踏進過牧場半步。可一聽說他們竟然飛了24英里，第二天便立即湧進牧場要求萊特兄弟試飛給他們看，結果兩兄弟沒答應，他們只好又灰溜溜地走了。
1904年至1905年間的試飛照片全部是萊特兄弟自己拍攝的，雖然有幾張在1913年的代頓大洪水中被毀，但大多數依然保存完好。1904年美國俄亥俄州的養蜂商人阿莫斯·魯特（Amos Root）目擊了他們的幾次試飛，包括他們的首次繞圈飛行。這人是個技術愛好者，他寫了幾篇介紹書籍發表在自己主辦的養蜂技術雜誌上。如果不計1905年5月讓記者們掃興的那幾次試飛的相關報道，那麼魯特撰寫的文章便是迄今出版過的僅有的關於萊特兄弟在霍夫曼草原試飛活動的目擊報道。魯特也給《科學美國人》雜誌寄去過一篇有關的稿子，不過該雜誌的編輯對萊特兄弟的試飛抱有成見，所以沒有刊登魯特的文章。有鑑於此，在俄亥俄州以外的地方不僅沒多少人知道萊特兄弟的成績，相反還經常有人會質疑他們的工作。1906年的《國際先驅論壇報》在它的巴黎版上就刊登了一篇有關萊特兄弟兄弟的文章，標題劈頭蓋臉地寫道：「是飛人還是騙子？（FLYERS OR LIARS?）」
代頓的本地報紙在多年以後只要一提到萊特兄弟的時候都會自豪地說本市出了個國民英雄，可想當年這兩位國民英雄在他們家門口創造歷史的時候，這些報社的記者們對他們不屑一顧，以至於錯失了見證歷史的良機。詹姆斯·M·考克斯是當時《代頓每日新聞報》的主辦人——後來還當上了該州州長和1920年民主黨總統候選人——他在後來回憶說[66]：「說真的，我們當時壓根沒人相信。」短短一句話反映了當時媒體和公眾對萊特兄弟的看法。雖然有些報紙也報道了他們的長距離試飛，可當時沒有記者和攝影師在現場目擊試飛過程。而魯特雖然撰寫了目擊報道，可他只是個無足輕重的小人物。因此美國政府、歐洲以及像《科學美國人》這種重量級期刊並不相信萊特兄弟的成就。該刊的編輯懷疑萊特兄弟的試飛是「王婆賣瓜的所謂試驗」，並質問美國報紙[67]：「它們平時那麼警覺，竟然會讓這種炒作伎倆躲過編輯的審核。」
而媒體對自己缺乏關注卻正中萊特兄弟下懷。雖然飛機是飛得不錯，可他們當時還沒能取得專利，因此生怕競爭對手會竊取自己的點子，以至於10月5日後就再也不敢試飛了。從那以後除非對方已經跟自己簽訂了死合同要購買飛機，否則他們一概拒絕進行試飛演示。他們也曾經致函美國、英國、法國和德國政府想要出售他們的飛機，可是他們先簽合同再試飛的條件實在是太難以接受，結果全部被回絕了。兩兄弟甚至不願意展示他們的飛機在空中飛行的照片。而美國軍方最近剛剛出資50000美金給蘭利建造他的飛機場號，結果造出來的兩架飛機「像兩個迫擊炮彈一樣」鑽進了波托馬克河里。在美國軍方看來，蘭利這個當時全國數一數二的航空科學家尚且搞不出什麼名堂來，更別提讓他們去相信兩個賣自行車的俄亥俄鄉巴佬說的話了[68]。於是在懷疑和輕蔑中萊特兄弟繼續悄悄進行自己的研究。而同時代的其他航空先驅，如巴西的桑托斯、亨利·法曼、里昂·德拉格蘭治和美國人格倫·柯蒂斯則逐漸進入了公眾的視野。
1906年，歐洲航空協會的人在各大出版社鋪天蓋地地發表文章對萊特兄弟進行質疑。一些歐洲的報紙，特別是法國的報紙尤其露骨，公開地說他們是在「譁眾取寵」（bluffeurs）[69]。法國航空俱樂部的創辦人歐內斯特·阿奇迪肯對兩兄弟的態度尤為不屑，他毫不在乎自己的文章是在報紙版面上公開發行的，只管大放嘴炮。他在1906年撰寫了一些文章，宣稱「法國人會首先進行動力飛行的公開演示。」[70]而這一年，巴西的桑托斯的首次公開飛行卻得到了法國航空俱樂部和國際航空聯合會的驗證[71]。
《紐約先驅報》的巴黎版把當時歐洲對萊特兄弟的看法總結成一則社論，刊登在他們1906年2月10日的報紙上：
面對歐洲航空界甚囂塵上的質疑，萊特兄弟繼續淡定地做著自己該做的事情。兩年後在阿奇迪肯先生的家門口，他們將要上演一齣好戲。
萊特兄弟在1906到1907年的整整兩年的時間裡沒有進行飛行，他們把時間都花在遊說美國和歐洲政府購買自己的飛機上了。他們還在俄亥俄河的邁阿密河段做了水上起飛實驗，但沒有成功。而1906年5月對萊特兄弟來說是一個值得興奮的月份，他們夢寐以求的飛機專利終於得到了批准，這讓他們吃下了一顆定心丸。
儘管萊特兄弟磨破了嘴皮子，但美國軍方在回信里明確表示他們對萊特兄弟聲稱的東西毫無興趣，於是兩兄弟只好把目光轉向歐洲，特別是飛行熱潮高漲的法國。1907年他們首次踏上法國的土地，跟法國的政府官員和商人們面對面地交談，然後又轉道英國和德國跟那裡的航空界代表人物會面。在啟程之前，奧維爾還將他們新造的萊特A型飛機裝箱運往法國。一年後，這寶貝就該大展身手了。
威爾伯在法國與美國陸軍通信兵團航空部的法蘭克·P·拉姆中尉進行了會面，兩人談得挺投機。拉姆致信他的上司，掃除了萊特兄弟與美軍高官之間的障礙。在華盛頓特區，威爾伯親自給美國軍械和防禦工事委員會作了陳述。與之前不同，這次委員會對萊特兄弟的發明感到很滿意。兩兄弟乘勝追擊，在1907年12月促成美國陸軍通信兵團發布第486號規格說明書，對建造一架陸軍合同的飛機進行公開招標。[72]萊特兄弟於次年1月提交了標書。該委員會本來以為只會收到萊特兄弟一家的標書，想不到意外地收到了41份。不過其他的標書都沒有提出像樣的設計，於是萊特兄弟贏得了他們第一張合同。1908年初他們又跟一家法國公司簽訂了合同。
1908年5月他們回到小鷹鎮進行熱身訓練，為兩份合同中規定的公開試飛做準備。但不知道從哪裡走漏的消息讓紐約的記者聞風而至，雖然無奈但他們也只好硬著頭皮一邊訓練一邊跟這些煩人的傢伙們打交道了。美軍和法國的這兩份合同都要求飛機能搭載一名乘客，於是兄弟倆在1905年的設計上安裝了兩個席位並配置了直立的控制杆。他們先把沙袋擺在乘客席試飛，在確定安全後於5月14日請來了他們在代頓的助手查理·馮納斯坐在上面進行了幾次短時間的試飛，而查理也就這樣幸運地成為了史上第一位固定翼航空器的乘客。威爾伯和奧維爾沒有一同登機試飛，一方面是為了保險，另一方面他們也向父親如此保證過。不過一些報紙卻把奧維爾和馮納斯的飛行誤以為是他們兩兄弟在一同飛行。當天晚些時候，威爾伯駕駛飛機訓練單飛，可飛到7分鐘的時候卻遭遇了他迄今最嚴重的事故——由於不熟悉新的雙杆操作，他似乎把其中的一根操縱杆扳錯了方向，結果飛機以四五十英里的時速撞進沙堆。雖然他除了鼻子被割破外身上只有些瘀青，不過他們的飛機卻報銷了。這一年的飛行訓練也只好告一段落。
萊特兄弟和美國陸軍還有法國財團的兩張合同能否生效取決於示範飛行是否能成功，除此以外對方還要求示範飛行要能滿足某些附加條件。兩兄弟不得不分頭行動，威爾伯乘船到歐洲，而奧維爾則留在美國準備在華盛頓特區附近做示範飛行。
1908年8月8日，面對前文提及過的法國航空界的質疑和一些報紙公然污衊自己是在「譁眾取寵」，威爾伯淡定地在法國勒芒郊外的漢努狄耶斯賽馬場進行了公開示範飛行。第一次飛行雖然只持續了1分45秒，但威爾伯毫無壓力地操作著飛機轉彎並盤旋讓在場觀眾驚訝不已。不少法國航空先驅，包括後來駕機飛越英吉利海峽的路易·布萊里奧也在現場，萊特兄弟的表現讓他們啞口無言。在接下來的幾天裡威爾伯繼續折磨他們已經到達極限的神經，連連做出一個個充滿挑戰性的高難度動作——像是飛出一個阿拉伯數字8。這些高難度動作不但展示出萊特飛機遠超同輩的高性能，更體現出威爾伯作為一個飛行員的精湛技巧。
威爾伯的震撼演出讓法國公眾雀躍不已，成千上萬的觀眾湧入賽馬場想要觀看他的示範飛行。萊特兄弟一舉成名。而之前質疑過他們的人不但紛紛道歉，還對他們大加讚賞。《航空愛好者》雜誌編輯喬治·貝賽松寫道：「（他們的飛行）驅散了所有的質疑。（現在）沒有一個之前貶低過他們的人敢質疑，他們之前的飛行試驗是人類第一次真正的飛行……」"[73]而之前大放嘴炮的法國航空界推手，歐內斯特·阿奇迪肯也心悅誠服，大大方方地表達了自己的歉意：「長期以來，萊特兄弟在歐洲一直被斥為是在譁眾取寵……今天他們在法國已被頂禮膜拜，而我也非常榮幸……能籍此機會表達我的歉意。」[74]
1908年10月7日，萊特兄弟在歐洲的業務代理商的妻子伊迪絲·伯格（Edith Berg）搭乘威爾伯駕駛的飛機飛上藍天，她也成為了第一位搭乘飛機的美國女性[75]。這一年的秋天威爾伯還搭載過許多其他的乘客[76]。在試飛活動中威爾伯結識了里昂·伯雷和他的家人。伯雷在自己開辦的汽車工場裡為威爾伯組裝飛機提供了場地和助手，那年秋天他也坐著威爾伯的飛機上了天。1908年6月份威爾伯到勒芒的時候伯雷夫人的孩子剛好快要出生，於是威爾伯保證會在孩子出生那天讓飛機第一次飛上歐洲的天空。1908年8月8日，也就是孩子出生的那天，飛機真的起飛了[77]。
而在美國這邊，奧維爾卻遇到了大麻煩。1908年9月3日，他用同一型號的飛機在邁爾堡為美國陸軍做了一次成功的示範飛行。接下來在9月9日他達成了自己第一次持續時間超過1小時的飛行，飛了62分15秒。可是在9月17日他搭載官方觀察員陸軍中尉湯瑪斯·塞爾弗雷奇飛行時卻遭到意外，起飛數分鐘後飛機的螺旋槳在約30米（100英尺）的空中破裂粉碎，造成飛機失控墜地。塞爾弗雷奇顱骨骨折，當晚在鄰近的陸軍醫院裡去世，成為史上第一位在飛機失事中喪生的人。奧維爾也身受重傷，當時診斷為左腳骨折，四根肋骨斷裂。12年後他感到身體愈發疼痛難忍，檢查後才發現那次事故還造成了三處頑固髖骨骨折和一處髖關節脫臼[78]。他的妹妹凱薩琳聞訊後放下教師工作從代頓趕赴維吉尼亞，在奧維爾的床前照顧了他7周時間。這段時間裡她還代表兄長與軍方協商將合同期限延長一年。當時一位前來探病的朋友問奧維爾：「事故有沒有傷到你的神經？」，「神經？」奧維爾愣了愣，「哦，你的意思是說我會『害怕』再次飛行是吧。我只害怕不能飛，身體不能儘快康復然後在明年之內完成那堆測試。」[79]
威爾伯對弟弟的事故深感震驚，這也驅使他決定要作出更傲人的飛行表演。在接下來的幾周里他連連刷新飛行高度和持續飛行時間的記錄。在1909年奧維爾和凱薩琳來到法國與威爾伯團聚，在那段日子裡他們成為了全世界關注的風雲兒。不管是王公貴族、富商巨賈、媒體記者還是普羅大眾都對他們趨之若鶩。英格蘭、西班牙和義大利國王甚至專程趕來觀看威爾伯的飛行。勒芒的演出告一段落後，萊特兄弟接著轉戰法國南部的波城，在那兒威爾伯進行了更多公開飛行。數不清的官員、記者和政客們大排長龍等著坐他的飛機，但做哥哥的顯然也沒忘記他的妹妹，2月15日凱薩琳坐著威爾伯駕駛的飛機翱翔了天際。最後威爾伯培訓出兩名法國飛行員，然後將飛機交付給簽訂了合同的法國公司。4月份時萊特兄弟又來到義大利，威爾伯在那兒組裝起一架新的飛機繼續進行演出，並培訓了更多飛行員。他還搭載一位攝像師上天，拍攝了第一卷從飛機上錄製的影像。
回到美國後，萊特三兄妹被邀請到白宮做客，時任美國總統的塔夫脫為他們授予嘉獎。代頓市也為他們的歸來舉行了整整兩天的盛大慶祝活動。1909年7月，奧維爾在威爾伯的輔助下完成了美國陸軍的驗證飛行，滿足了美軍所要求的雙座飛機搭載一名乘客續航1小時、平均時速64公里（40英里）並無損傷著陸的條件。他們以30,000美金的價格將飛機出售給美國通信兵團航空部，由於飛機的速度超過了美軍要求的規格，他們還額外得到了5,000美金的獎金。10月份威爾伯在紐約市的哈德遜-富爾頓慶典中當著100萬紐約人的面繞著自由女神像盤旋，並在曼哈頓的哈德孫河面上進行了波浪狀的飛行表演。這次飛行表演讓萊特兄弟在美國家喻戶曉，1909年也成了他們人生中特別的一年。
1910年5月25日，萊特一家回到霍夫曼草原，在那裡奧維爾進行了兩次特別的飛行。首先，他搭載了威爾伯作為乘客進行了6分鐘的飛行，這也是兩兄弟唯一一次同機飛行。這次飛行得到了他們父親的允許——為了避免釀成雙重悲劇和讓兩人的事業不至於被一場事故所中斷，他們曾向父親保證永不同機飛行。下來以後奧維爾又搭載著82歲的老父親飛上藍天，這也是米爾頓·萊特一生中第一次也是唯一一次飛行。兩人在天上飛了近7分鐘。當飛機上升到107米（350英尺）時，老萊特呼喚他兒子：「高些，奧維爾，再飛高些！」[80]
萊特兄弟曾在1903年自行提交過有關航空器的專利申請，但沒有獲得通過。於是他們在1904年聘請了專利領域律師哈利·圖爾明來為他們撰寫新的申請書。圖爾明沒有辜負兄弟倆的期望。1906年5月22日萊特兄弟終於獲得了他們夢寐以求的美國專利號821393的「飛行器專利」。該專利的說明對象是一架無動力飛行器——也就是他們的1902年款滑翔機，但該專利的厲害之處在於它主張的是對一種「新型實用飛行器控制手段」的所有權，而不管飛行器是否配備了動力。首先，專利描述了翹曲機翼技術，同時強調了「針對翼尖周圍的氣流進行機翼角度的變更」的概念，明示「任何通過改變機翼外輪廓來控制機身左右滾轉的技術」皆屬於該專利的管轄範圍。接著專利還描述了可轉向的垂直尾舵，以及如何創新地運用它讓飛機進行「協調轉向」，從而避免發生危險的逆偏航——這曾經讓他們在1901年款的滑翔機上吃盡苦頭。最後專利描述了前置升降舵，以及如何用它來控制飛機的俯仰動作。
為了迴避上述的專利，格倫·柯蒂斯和其它一些航空先驅們設計出了副翼來模擬萊特兄弟在上述專利中描述並於公開飛行中演示過的滾轉控制。在1908年7月4日，柯蒂斯駕駛著他的金龜子號完行了一次長達1公里的歷史性飛行，贏得科學美國人杯。可沒過幾天他便遭到了萊特兄弟的警告，稱他侵犯了他們的專利並要求他不得飛行或銷售任何裝有副翼的飛機。可是柯蒂斯不但拒絕支付專利許可費，還在1909年將一架裝有副翼的飛機售給紐約航空協會。於是萊特兄弟一紙訴訟將柯蒂斯告上法庭，拉開了一場長達數年的法律爭端的序幕。除了柯蒂斯以外兩兄弟還起訴了一些國外航空業者，包括法國航空界領袖路易斯·鮑爾漢。對此柯蒂斯等人當時揶揄說：「只要有人跳到空中揮揮手臂，萊特兄弟也會給他告到法院去。」[81]同時，購買了萊特兄弟專利的歐洲公司也跟著他們去起訴本國的其他飛機製造商，不過這些訴訟只能算部分成功。儘管在法國判決結果傾向支持萊特兄弟，但被訴方通過法律途徑反覆糾纏直至將官司拖到1917年專利失效為止。在德國，一家法院以當時被披露的1901年威爾伯的和1903年奧克塔夫·沙努特的談話內容為根據，裁定萊特兄弟的該專利無效。在美國，萊特兄弟則與美國航空俱樂部達成協議，對該俱樂部批准的飛行表演進行授權，不對參演的飛行員發起訴訟。而相應的，受該俱樂部批准的活動承辦人必須向萊特兄弟支付相關費用[82]。
從1910年到1912年因傷寒去世期間，威爾伯一直在他們的專利糾紛中扮演了主導角色。在他看來道義是站在自己一邊的，尤其是在他們與柯蒂斯之間——後者通過侵犯自己的權利來建立一家大規模飛機生產企業。為了與諮詢律師和出庭作證，他馬不停蹄地來回奔波最終積勞成疾。因此奧維爾和凱薩琳認為柯蒂斯對威爾伯的英年早逝負有部分責任。而兩兄弟把全副身心投放於法律糾紛上也影響了他們進行新飛機的設計，導致他們在1911年時生產的飛機被認為已經落後於歐洲的製造商。而事實上由於萊特兄弟至死不渝的訴訟，美國的航空業受到了極大的壓制，以至於在第一次世界大戰開打時美軍竟沒有本國生產的飛機可用，結果被迫向法國採購飛機。
1913年2月，萊特兄弟在與柯蒂斯之間的原始訴訟中獲勝，法院裁定萊特兄弟的專利對副翼也一樣具備效力，而柯蒂斯的公司隨即提起上訴。1914年美國巡迴上訴法院維持了有利於萊特兄弟的判決，而柯蒂斯公司則繼續通過法律策略來避免受罰。奧維爾對於判決的結果感到滿意，同時出於對自己公司執行層的不滿，他沒再竭力推動進一步的法律行動來確保對生產的壟斷。而實際上，他早就計劃將公司出售並最終在1915年付諸行動，但出售後的公司還在繼續著無休止的訴訟活動。1917年，一戰正打得熱火朝天，可是這些專利訴訟竟然攪得美軍沒有本國的飛機可用，對此表示壓力很大的美國政府終於出手干預了。由政府牽頭，航空器製造協會成立了。該協會在美國政府的批准下協調戰時美國的各大航空器製造商建成一個專利池，會員企業只要支付一筆綜合費用就可以使用這個航空業專利池中的任何專利，包括萊特兄弟的新舊專利在內[83]。與此同時，所有的航空專利訴訟自動被撤銷，專利稅也被限制在百分之一。就這樣，所有的航空企業之間開始自由地交易發明和理念。萊特-馬丁公司（前萊特公司）和柯蒂斯公司之間也通過交換專利許可的方式向對方支付了200萬美金[84]。儘管法庭上的旁枝末節讓訴訟一直持續到1920年才徹底結束，但萊特兄弟和柯蒂斯之間糾纏已久的訴訟終於走向了尾聲。頗具諷刺意味的是，萊特航空公司（前萊特-馬丁）和柯蒂斯公司最終在1929年合併成為今天的柯蒂斯-萊特公司，這兩家充滿恩怨情仇的公司的後繼者至今還在為航空業貢獻著它的高科技零部件。
對於圍繞著專利問題而發生的糾紛，支持者們認為萊特兄弟只是在保護自己的正當權益，他們有權利從自己嘔心瀝血耕耘了多年的發明里獲得應有的回報。但長年的訴訟無可避免地傷害了萊特兄弟作為民族英雄的光輝形象。批評者們認為他們過於貪婪和狡詐，並拿他們來跟歐洲那些更加開放的同行們進行對比，做出了不利於他們的評價。而他們與奧克塔夫·沙努特之間長達十年的友誼本來就因為雙方對於後者在萊特兄弟的成功中所起作用的理解不同而非常緊張，在沙努特公開批評萊特兄弟的所作所為後，這段友誼也終於走向破裂。
萊特公司成立於1909年11月22日。萊特兄弟將自己的專利以10萬美金的價格售予該公司，還另外獲得了該公司100萬美金發行股中的三分之一。另外該公司每售出一架飛機，萊特兄弟還可以從售價中抽取百分之十的專利稅[85]。公司的總部設在紐約市，由威爾伯出任總裁，奧維爾則出任副總裁。該公司在代頓建有一間廠房，試飛場則與飛行培訓學校一併設在在霍夫曼草原。
1910年代中期，萊特兄弟更改了他們飛機的設計，將原本設在機身前方的水平升降舵移動到機身後方。後置升降舵要比前置的要容易控制得多，在高航速普及以後這個優點更加明顯。他們還為機身加裝了輪子，但在起落架上保留了起落撬部分。這架新型飛機被命名為萊特B型——儘管萊特兄弟從來沒有把之前的鴨翼式飛機稱作「A型」，但美國陸軍信號兵團卻是這麼叫的[86]。
萊特兄弟的時代會購買飛機的客戶並不多，因此他們在1910年春僱傭並訓練了一支航空表演隊，用來給他們的飛機作宣傳，並為公司贏取獎金——儘管威爾伯自己對這種「騙錢的勾當」很不以為然。1911年6月13日這支9人組成的表演隊在印第安納波利斯機動車賽道上亮相。可還沒到年底，隊員拉爾夫·約翰斯通和阿奇·浩克塞就在表演中相繼失事身亡，萊特兄弟被迫在11月解散了這支表演隊。而表演隊解散後又有4位其前成員死於空難[87]。
1910年11月7日萊特兄弟公司進行了其已知最早的一次商業貨運，運送兩匹絲綢從代頓市飛到哥倫布市，航程105公里（65英里），耗時1小時06分。貨主摩爾豪斯-馬滕斯百貨公司為此支付了5000美金的運費。飛機由他們公司的飛行員菲爾·帕米利駕駛，貨物被捆在乘客座位上。這次飛行的廣告意義遠大於其實際意義，那兩匹絲綢一下飛機就被剪成碎片當成紀念品銷售一空。
在1910年到1916年間，萊特公司在它位於霍夫曼草原的飛行學校里培訓出了115名飛行員。他們皆出自奧維爾和助理之手。一些學員後來成了家喻戶曉的人物，包括當時被暱稱「小哈」，後來榮升五星上將，在二戰里率領美國空軍奮戰的亨利·阿諾德、首次從美國東海岸飛到西海岸的卡爾布雷斯·佩利·羅傑斯，他當時為了給飲料公司Vin Fiz做宣傳，駕駛了一架被冠名Vin Fiz的萊特EX型飛機橫飛美洲大陸（儘管中途墜機停滯了好幾回）和日後成立了史汀森飛機公司的艾迪·史汀森。
史密森尼學會的書記塞繆爾·蘭利從1887年到1906年逝世之前一直在用航空器模型進行飛行試驗，並在1896年和1903年成功試飛過無動力的模型飛機。不過他打造的全尺寸動力航空器飛機場號卻在1903年10月和12月的兩次試飛中遭遇徹頭徹尾的失敗。儘管如此，史密森尼學會還是在自己的博物館裡頭得意洋洋地展示了這架失敗的作品，並以「第一架有能力飛行的重於空氣的動力航空器」自居。史密森尼學會的所作所為無異於將萊特兄弟的發明貶低成次要地位，自然就引發了他們與奧維爾·萊特之間綿延數十年之久的不和。而諷刺的是，當年威爾伯正是從該學會那兒獲取了幫助才踏上了飛行的征途的。
史密森尼學會發表上述觀點的依據是格倫·柯蒂斯和他的團隊在1914年成功試飛過飛機場號。可是當時試飛的根本就不是真正的蘭利飛機場號——它已經在試飛前被偷偷摸摸地做了重大修改[88]。當時史密森尼學會希望通過證明飛機場號能夠飛行而挽回蘭利在航空界的聲譽；而柯蒂斯則希望通過貶低萊特兄弟的發明來給他們之間專利官司增添籌碼，於是兩邊合謀炮製了一場不誠實的試飛活動。雖然試飛成功了，但柯蒂斯最後還是輸掉了官司，史密森尼學會倒是達成了自己目的。史密森尼學會當然不會公開在試飛前柯蒂斯在飛機場號身上動了什麼手腳，然而世事難料——奧維爾的弟弟洛林和他的好友格里菲斯·布魯爾（Griffith Brewer）來到試飛現場目睹並拍攝了飛機的照片[89]，從而讓哥哥了解到這場鬧劇的真相。
奧維爾一再抗議史密森尼學會對飛機場號的歪曲塑造，不過該學會依然我行我素。作為回應，奧維爾以「扭曲航空器發展史」為由拒絕將自己復原後的飛行者一號捐贈給史密森尼學會，反而在1928年把它租借給了倫敦科學博物館[90]。查爾斯·林白曾嘗試從中調解但無濟於事。1942年，飽受公眾詬病的史密森尼學會在萊特兄弟傳記作者弗雷德·C·凱利的勸說下終於放下了架子，在出版物上公開羅列了當年他們對飛機場號的做過的改動，並撤回了有關1914年試飛活動的誤導性聲明[91]。史密森尼學會承認錯誤後，奧維爾私下向倫敦科學博物館要求歸還飛行者一號，但不巧二戰爆發，飛行者一號只好又被塵封在英國的倉庫里，直到二戰結束，奧維爾去世以後才被運回美國。
1948年11月23日，奧維爾的遺產執行人與史密森尼學會簽署協議，後者以象徵性的1美元買下飛行者一號。在該執行人的堅持下該協議還附帶了展示飛行者一號的嚴苛前提條件。該協議的部分內容如下：「史密森尼學會或其繼任者、受前兩者管轄的美國博物館或其他代理機構、政府機關和設施，均不得出版或允許展示任何與宣稱在1903年的萊特兄弟飛機之前便能搭載單人進行受控制的動力飛行的飛行器有關的聲明或標籤。」[92]倘若該協議未被履行，萊特兄弟的繼承人有權收回飛機的所有權。受該協議的制約，史密森尼學會拒絕調查一切早於萊特兄弟的航空先驅們進行的早期飛行，而一些航空愛好者們，尤其是擁護古斯塔夫·懷特海德的傳奇的那些人，便又開始因此控訴該協會[93]。
1948年12月17日，也就是萊特兄弟成功試飛45周年紀念日，飛行者一號終於在史密森尼學會博物館進行公開展出。萊特兄弟的侄子米爾頓（洛林的兒子）發表了一段簡短的講話後正式將飛機移交給史密森尼學會。米爾頓還是個孩子時，他曾在姑父們的自行車店裡看到過正在打造途中的飛行者一號。飛行者一號的前面豎立著一個標籤，上面刻著如下銘文：
| 萊特兄弟飛機原機
這是世界上第一架動力驅動、重於空氣、能夠自由、受控並持續飛行的人造航空器。 |
現在飛行者一號被陳列在華盛頓特區由史密森尼學會所運作的美國國家航空太空博物館。
萊特兄弟兩人最終都沒結婚。威爾伯曾開玩笑說自己「沒有同時應付一位妻子和一架飛機的時間。」[94]1912年他在前往波士頓的途中病倒，回到代頓後被確診為傷寒。在時而昏迷、時而清醒地與病魔搏鬥了幾個星期後，他在5月30日病逝於家中，享年45歲[95][96]。他的父親米爾頓在日記中這樣描述威爾伯：「他生命短暫，卻又卓越不凡。他智慧無窮卻又冷靜沉著，他無比自信卻又無比謙虛，他敏銳地洞察正道，堅定地追求真理。他隨風而生，最後隨風而逝。」[97]
奧維爾在威爾伯死後繼任萊特公司的總裁。他跟威爾伯一樣討厭做生意，但卻不像威爾伯一樣擁有一流的經營手腕。在1915年奧維爾出售了公司，然後跟凱薩琳和父親米爾頓一起搬遷到位於橡樹鎮山楂樹嶺的新建豪宅中。1917年米爾頓在睡夢中去世。1918年，奧維爾駕駛一架1911年款萊特B型飛機完成了飛行員生涯的最後一次飛行。1926年凱薩琳嫁給了在堪薩斯奧伯林讀書時的一位同學亨利·哈斯科爾（Henry Haskell），但奧維爾卻很不喜歡他，以至於拒絕出席他們的婚禮，甚至拒絕與凱薩琳通信。1929年凱薩琳在肺炎彌留之際，洛林終於說服了奧維爾前去見她最後一面。
奧維爾自商界隱退後成為航空界的活動家，並在多個官方委員會中任職，包括美國國家航空諮詢委員會（NACA，美國國家航空暨太空總署的前身）、美國航空商會（ACCA，美國航空太空工業協會的前身）等。他為美國國家航空諮詢委員會工作了整整28年。為了表彰其對航空事業的貢獻，1928年他被授予首枚丹尼爾·古根漢姆工程獎章。1936年他還被選為美國國家科學院成員。
1944年4月19日，洛克希德星座號飛機二號機由霍華德·休斯和環球航空總裁傑克·弗萊駕駛從加利福尼亞州伯班克飛往華盛頓特區。和萊特兄弟首飛時僅僅飛行了12秒，航程36.5米（120英尺），時速只有每小時10.9公里（6.8英里）的成績相比，這次飛行只花了6小時57分便飛越了2,300英里，時速接近330英里。飛機在返航時取道萊特機場接上已經兩鬢斑白的老奧維爾登機進行他人生中的最後一次飛行，這距離他的第一次飛行已經過去了40多年。傳說他在這次飛行中還曾短暫地操作星座號。事後他不無感慨地說道，星座號的翼展比他第一次飛行的距離還長[98]。
奧維爾人生中最後一次大事大概是監督完成了1905年款飛行者三號的回收和保養工作。這架飛機是人類歷史上第一架有實用價值的飛機，但它在1905年的試飛後即被拆卸。萊特兄弟為了前述的載客飛行訓練，在1908年曾經將這架飛機重新組裝並更改為雙座和加裝新型控制系統。奧維爾主持將它恢復為原始狀態。現在飛行者三號被陳列在代頓航空遺產國家歷史園區，其展示空間也是由奧維爾設計的。它是目前為止唯一一架被收入美國國家史跡名錄的固定翼航空器。
1948年1月30日，奧維爾在第二次心臟病發作後去世，享年76歲。他出生在馬車時代，親歷工業革命的洗禮，臨終前終於看到了超音速飛機的黎明。他逝世後剛好一天，拍下了兩兄弟第一次飛行的那張著名照片的約翰·T·丹尼爾斯也接著去世。萊特兄弟被埋葬在家族位於代頓的墓地[99]。
奧維爾生前曾指定在他死後將其收集的翼型和設備移交位於費城的富蘭克林研究所。該學會是第一個表彰萊特兄弟首次成就持續動力飛行的學術組織。現在富蘭克林學會科學博物館藏有來自萊特兄弟作坊的最大規模的文物。
有一些文檔記錄顯示，在1903年萊特兄弟飛行之前便有其他航空先驅曾經進行過首次飛行，包括克雷芒·阿德爾、古斯塔夫·懷特海德、理察·皮爾斯和卡爾·賈托等。也有人聲稱維亞和桑托斯·杜蒙才是進行了第一次真正飛行的人。持有上述觀點的人認為萊特兄弟在技術上並沒有造出第一架能成功飛行的飛機。首先飛行者一號沒有機輪，要藉助起飛軌道起飛；其次它必須迎風起飛或者用靠1903年設計的發射器起飛。而萊特兄弟的擁護者則認為這些都是旁枝末節的技術，更重要的是萊特兄弟的飛行得到了公證，其試驗可被重複驗證，飛機能夠進行受控並持續的飛行，因此作為首架飛機的稱號實至名歸[100]。
萊特兄弟在1903年12月17日進行的飛行作為「第一次重於空氣的航空器進行的受控的持續動力飛行」被國際航空聯合會（FAI）所認可[101]。
美國俄亥俄州和北卡羅來納州皆認為本州對萊特兄弟和他們改變世界的發明有功——萊特兄弟在俄亥俄州的代頓進行了飛機的設計，而他們又在北卡羅萊納州的小鷹鎮進行了他們的首次成功飛行。本著友好競爭的精神兩州通過了涵義存在微妙不同的本州格言。俄亥俄州的標語是「航空發祥地」，後來改為「航空太空先驅出生地」以同時紀念本州出身的約翰·格倫和尼爾·阿姆斯特朗兩位航天員。而北卡羅來納州的標語則是「首飛在天」，並將它印在本州的車輛號牌上。
北卡羅萊納州在萊特兄弟的首飛地樹立了萊特兄弟國家紀念碑，而兩兄弟在俄亥俄州的試飛場則是代頓航空遺產國家歷史園區的一部分。由於兩州都在航空史上扮演了重要的角色，它們都沒有主張自己應當獨占萊特兄弟的成就。
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