Das erste Gleitflugmodell seiner Art

Im Jahre 1804 baute Cayley sein erstes Gleitflugmodell. Es war das Erste seiner Art in der Geschichte der Luftfahrt. Eine starke Anlehnung an die Drachenkonfiguration war nicht zu leugnen. Es folgten viele Modelle dieser Bauart, welche mit ihrer Zahl auch immer größer wurden. Diese Modelle zeigten allesamt sehr gute Flugeigenschaften und wurden in unzähligen Tests bei jeden  nur erdenklichen Wetterlagen erprobt.

Sein größtes Modell hatte eine Flügelfläche von rd. 30 m² und wog 60 kg. Auch dieses Modell war sehr flugstabil und wurde mit Ballast von der Spitze eines Berghügels   erprobt. Nach Überlieferungen soll sogar ein   Jugendlicher einige Meter weit von dem Gleiter getragen worden sein.

Die drei Merkmale der Flugstabilität 

Im Jahr 1809 veröffentlichte Cayley eine wissenschaftliche Niederschrift mit dem Titel „On Aerial Navigation“. Alle seine Erfahrungen, die er mit den Flugmodellen machte, alle seine Erkenntnisse fasste er in dieser Arbeit zusammen. Er unterschied erstmalig die Längst-, Quer- und Richtungsstabilität und gab Empfehlungen für die Bauart der Tragflächen.

Er erkannte den Zusammenhang von Form und Wirkungsweise dieser Bauteile und definierte  die drei Merkmale der Flugstabilität wie folgt: die Querstabilität, zu erreichen durch eine leichte positive V-Stellung der Tragflächen, die Längsstabilität durch die Installation eines „Höhenleitwerks“ und die Richtungsstabilität durch die Verwendung eines „Seitenleitwerks“. Diese drei von ihm erkannten Merkmale der Flugstabilität interpretierten gewisser Maßen schon die noch heute gültigen Grundprinzipien der Flugmechanik. 

Stromlinienform und gewölbter Flügel

Weiterhin führte er Versuche zur Ermittlung des Druckmittelpunktes und des Schwerpunktes durch und fand mit Hilfe eines einfachen Rundlaufgerätes heraus, dass gewölbte Flügelprofile, wie bei den Vögeln, bedeutend mehr Auftrieb erzeugten als gerade Flächen. Mit einem Satz gesagt; er hat mit diesem Werk den Grundstein für die weitere Entwicklung der Aerodynamik gelegt.

Er fand die ideale Form eines sich in der Luft bewegenden Flugkörpers heraus, die Stromlinienform, und entdeckte, dass gewölbte Tragflächen höheren Auftrieb erzeugten als gerade geneigte Flächen. In  seinen zahlreichen Versuchen stellte er schon die unterschiedlichen Luftströmungen an   tragenden Flächen fest.

Cayley dachte sicherlich auch an die Verwendung eines  Antriebsaggregates  um sein Fluggerät in die Luft zu befördern, erkannte aber auch, dass die bis dahin entwickelten Dampfmaschinentypen noch zu schwer für seine Konstruktionen waren.

Der erste bemannte Gleitflug 

Bis 1853 hat Cayley mehrere Versuche mit Gleitern unternommen von denen einer mit Zuladung 180 m weit geflogen sein soll. Ein weiterer bemannter Flug ist überliefert. Cayley, im hohen Alter von 80 Jahren, baute einen  Doppeldecker-Drachengleiter und transportierte ihn auf einen Hügel nahe bei Brompton. Er setzte seinen Kutscher hinein und ließ ihn den Hügel hinab schieben bis dieser abhob und ca. 130 m weit flog. Dies war, wenn es  so gewesen ist, der erste bemannte Gleitflug in  der Geschichte der Luftfahrt und das Jahre vor Otto Lilienthals ersten Versuchen. Alle seine Modelle, auch die großen Apparate die Cayley baute, hatten eine ausgezeichnete Flugstabilität. 

Richtungweisend für alle nachfolgenden Pioniere 

Oft auch als „Vater der britischen Luftfahrt“ bezeichnet, bewiesen seine verschiedenen Schriften, dass sein ganzes Leben der Luftfahrt gehörte.

Durch die Veröffentlichung seiner Theorien und praktischen Versuche in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Magazinen, zum Beispiel dem Mechanic`s Magazine, dem  Nicholsons Journal oder dem Philosophical Magazin, konnten seine Erfahrungen international für jedermann zugänglich gemacht werden und viele nachfolgende Luftfahrt-Pioniere konnten ihre Arbeiten darauf aufbauen.

Cayley baute die ersten einwandfreien flugfähigen Gleitflugmodelle und war unbestritten der erste richtungweisende Gelehrte in der Entwicklung der Flugtechnik.

Fast visionär äußerte er schon 1809, dass  die Luftfahrt ein überaus hervorragendes Merkmal im Fortschritt der Zivilisation sein wird.

Es dauerte aber fast 40 Jahre bis die Entwicklung des Gleitflugapparates ihren Fortlauf nahm.