Воздухоплаванием он заинтересовался в начале 1870-х. Он строил и испытывал воздушные змеи, исследуя влияние различной формы крыльев на подъемную силу. Тут он, надо сказать, опередил и Хенсона, и дю Тампля: они пытались скопировать форму птичьего крыла (мол, птицы-то летают), Можайский же отказался от идеи подражания и предположил, что для создания подъемной силы нужно скорее рассчитывать, чем копировать. В этом его прорыв — он одним из первых построил машину, крылья которой вообще ничем не напоминали птичьи. Как значительно позже докажут братья Райт, он был в своем начинании прав.
В 1876 году Можайский уволился со службы и поселился в семейном имении под Вологдой. В первую очередь ему нужно было время и спокойная обстановка для того, чтобы строить самолет. Настоящий самолет.
Несомненно, Можайский знал о самолете Феликса дю Тампль де ла Круа. Если не в момент начала собственных работ, то после Всемирной выставки 1878 года уж точно. Сам он в Париж не ездил, но выписывал всевозможные технические книги и периодику со всего мира, а самолет дю Тампля (как и модель Стрингфеллоу, и планер Ле Бри) был значимым событием, замеченным всеми техническими журналистами.
Можайский шел ровно той же дорогой, что и все прочие. В 1876-м построил первую модель. У нее было три пропеллера, приводящихся в движение заводным двигателем — сперва от скрученного резинового жгута, во втором поколении — от часовой пружины. Модели успешно летали. Можайский подготовил всю необходимую документацию и направил проект на рассмотрение графу Эдуарду Ивановичу Тотлебену, знаменитому военному инженеру и председателю воздухоплавательной комиссии Военного министерства.
А в то время как раз назревала Русско-Турецкая война 1877–1878 годов, и потому военные разработки были в чести. Идея Можайского навела комиссию на мысль о воздушном наблюдении за позициями противника, и изобретатель получил 3000 рублей — немалую сумму — на дальнейшие исследования и разработки. Другое дело, что значительная часть этой суммы ушла на содержание семьи и имения, поскольку Александр Федорович тогда не состоял на службе и стабильных доходов не имел. Он продолжал заниматься изобретательством, разработал конструкцию рулей высоты и вообще первым в истории придумал механизацию крыла в виде, более или менее близком к современному.
Но вот дальше Можайскому не повезло. Он запросил новый грант в 18 895 рублей на строительство и испытания полноразмерного самолета. Прошение рассматривала комиссия под руководством механика и инженера Германа Егоровича Паукера, известного консервативным подходом и повышенным уважением к зарубежным авторитетам в ущерб отечественным. В итоге проект был отклонен по той самой причине, которую я описывал выше как прорыв Можайского. Все иностранные конструкции тогда тяготели или к орнитоптеру с машущим крылом, или хотя бы к имитации птичьего тела. Плоские, минималистические крылья самолета Можайского с точки зрения комиссии были изначально неверным направлением мышления. Можайский обивал пороги, писал письма во все более высокие инстанции, но впустую. И тогда он решился на рисковый, но единственно возможный шаг: построить самолет на собственные средства. Которых, в общем-то, не было.
В 1879 году Можайский вернулся на военную службу и устроился преподавателем в то самое Морское кадетское училище, которое некогда сам окончил. Это позволило ему продолжить движение вверх в табели о рангах, а также начать копить деньги на строительство. Параллельно он продолжал ходатайствовать о выделении ему материальной помощи. Его поддерживали авторитетные люди: на стороне Можайского был морской министр Степан Степанович Лесовский, благодаря которому министерство финансов выделило 2500 рублей на покупку силовых агрегатов. Можайский лично ездил в США, а затем в Великобританию для обсуждения заказа с потенциальными подрядчиками, и в итоге 21 мая 1881 года два английских паровых двигателя — Ahrbecker, Son & Hamkens мощностью 10 и 20 лошадиных сил соответственно — были доставлены в Санкт-Петербург. В том же году Можайский получил привилегию на свой самолет и во второй раз уволился со службы. Надо сказать, что, не будь этого патента, мы бы вообще почти ничего не знали о конструкции самолета; привилегия до сих пор служит основным источником информации, поскольку все сведения о настоящей машине армия аккуратно засекретила.