活塞式发动机不断完善
在航空事业的初创年代，航空发动机主要是将汽车发动机改装以后装备在飞机上。前面我们说到的莱特兄弟就曾经制造过一种发动机。这种发动机也是根据汽车发动机的原理设计的，大多数都是采用市场上能买到的发动机以提供动力，没有专门为飞机使用的发动机。
1908年以前，飞机使用的发动机都是用铸铁、钢锻件、黄铜等制作的。这些发动机装在那些结构单薄的飞机上，简直是一种沉重的负担。尽管汽车的发动机也是一种活塞式发动机，但它那大型气缸不规则的点火和周期性点火，都使飞机的机体承受着过大的载荷，甚至把安装的发动机震掉。
显然，这种在汽车发动机上修修改改而制成的发动机不能满足飞机发展的需要。于是，许多人开始专门为飞机设计发动机。
用汽车发动机改装的发动机体积大、重量重的主要原因之一是发动机需要一个连续流动的水冷却系统，并配有一个大散热器和连接管道。为了克服这些缺点，有人专门为飞机设计了发动机，这种发动机去掉了水冷却系统，为了防止活塞气缸过热，在气缸上装上一些散热片，将气缸产生的热量散到周围的空气中。
活塞发动机
有人还为飞机专用发动机设计了一个简单的汽化器，以产生富油混合气，通过一个活门散发到气缸的燃烧室里。这时活塞活门关闭，以压缩这种混合气，然后，燃气通过在活塞顶部的一个单一排气活门排出。这种发动机很快就被许多飞机采用。很快，这种发动机的缺点暴露出来了，尽管发动机的燃油和滑油的消耗率很高，但使用这种发动机，飞机的操纵性能不好，在转弯时不是很缓慢就是像闪电一样快。
后来，经过人们不断的改进和完善，活塞式发动机终于克服了初期的那些缺点而被所有的飞机所采用。活塞式发动机是航空发动机的先驱。
在第二次世界大战以前，飞机上普遍使用这种动力装置。它的特点是在一定范围内经济性好，寿命长，维修方便。即使后来又发明了喷气式发动机，但由于上述优点，目前，在近距离运输、航空勘测、农林飞机上还广泛使用。
我们在这一章里所讲到的飞行器，动力装置都是活塞式发动机，只不过每种飞机的发动机的型号有所不同罢了。从这时起，直到1944年第二次世界大战后期，一直是活塞式飞行器的天下。
单翼机的曲折发展
在飞机发展初期阶段，为了提高飞机的升力，不得不增大机翼面积，所以采用了双翼机或多翼机的结构。
双翼机一直保持到20年代末、30年代初。双翼机的一个很主要的缺点是它的阻力大，双翼机上下两翼间的支柱和张线都会产生很大的阻力，为了提高速度，飞机开始放弃双翼向单翼机过渡。然而，这个过渡是经过了艰辛而又漫长的道路才完早期单翼机成的。
1922年10月，美国空军试制了一种单翼冷式驱逐机，也就是我们常说的歼击机。
这一天，一架PW—2A升上了天空，进行一项新的项目试飞。就在飞机拉起来的一瞬间，突然，飞机一侧的机翼掉了下来。飞机失去了一侧的机翼尤如雄鹰失去了一只翅膀，歪歪斜斜、摇摇晃晃地向地面坠落下来。试飞失败了。美国人又放弃了单翼机结构，仍旧采用双翼机。在这期间，世界上许多国家都在研究改进双翼机，努力使它的阻力变小，但种种努力的收效并不大。
1928年美国军队又把目光转向了单翼机，他们与波音公司签订了一项单翼机的研制合同。波音公司设计的新型的单翼机采用全金属蒙皮做机身，机翼装在机身背部，用支柱支撑着。这种单翼机于1930年11月开始试飞。
在试飞中，飞行员发现，驾驶舱深深地埋在机身里，飞行员向外看不了多远，视野很差，飞行员们给这种飞机起了一个绰号“捣蛋鬼”。这种型号的单翼机最终没有发展起来。
在第一次世界大战期间，歼击机飞行员主要是与敌机周旋格斗，所以飞行员喜欢结实的、比较机动灵活的双翼机，阻力大、速度慢的缺点被掩盖了。单翼机最先被轰炸机所采纳。
30年代初，出现了一种新型的单翼轰炸机，这种轰炸机采用全金属结构，起落架可以收放，这样的结构使速度得到了提高，每小时可飞333千米，这个速度比当时任何一种双翼机的速度都快。人们终于认清了单翼机的优点，这就迫使歼击机也要采用单翼机的布局。
1931年，美国洛克希德公司又设计了一种单翼歼击机，编号为YD—24，这架飞机在同年10月的一次试飞中坠毁。美军并没有就此罢休，他们又开始试飞一种全金属结构的双座单翼机，这架飞机速度达到每小时400千米，不过这架飞机的命运也不佳，它在1933年1月的一次飞行中坠毁。屡败屡试，在人类的航空史上，这样的例子实在太多了。
尽管单翼机不断失败，但是事实上，正是在这种屡败屡试、不折不挠的奋斗中，开始了单翼机的时代。
机载雷达问世
雷达，人称“飞机的眼睛”，雷达在航空史的发展中起着十分重要的作用。
雷达这词是个外来语，它是根据英文名词音译过来的，英文名词的原意是“无线电探测和测距”的意思。从这个英文的名词中，我们多少可以了解雷达的作用，它的主要作用就是用无线电来探测目标。
在飞机发明之初，飞机的速度不快，机上的飞行员可以用眼睛来观察周围的目标，地面上的观察员则用眼睛看和耳朵听来发现飞机的行踪。
后来，飞机的速度不断增大，特别是飞机投入了战争，战争中的情况千变万化，飞机需要有一种仪器能远距离发现目标，而地面上的人员为防备敌方的空击，也需要及早发现从空中飞来的飞机。
人们想到了蝙蝠。
原来早在1793年，意大利生理学家斯帕兰札尼在研究蝙蝠的夜间视力时，发现夜晚飞行出来捕捉蚊虫等小飞虫吃的蝙蝠，视力极差，它的视力差却照样能自由行动，于是他推测蝙蝠不是靠眼睛而是靠耳朵来辨认周围的事物。
这个发现当时提不出足够的论证，又不能被动物学方面的权威们所接受。
一直到100多年后的20世纪初，物理学界发明了“声波检测器”，能够测出各种听不见的声波，这才证实了蝙蝠确实是靠耳朵来辨认周围事物的：蝙蝠一边飞行，一边张大着嘴发出一种人耳听不见的超声波，超声波传到蝙蝠飞行前方的物体上，被物体反射回来，蝙蝠的耳朵接受到这些反射回来的声波，就辨认出周围的物体了。
现代机载雷达
根据这个发现，人们发明了“超声波回声检测仪”，它不断向四周发出声波，再根据接收到的回波去检测水下是否有鱼群、有潜艇、有冰山等等。
根据这个原理，人们想到，无线电电磁波也是一种波，也具有遇到障碍物就反射回来的特性，而且电波的传递速度为每秒30万千米，声波传递的速度才只有大约每秒340米。电波在空气中传播的距离也比声波要远得多，采用无线电波来代替声波，效率不是更高更快吗？于是发明了“无线电探测和测距”仪器，它就是雷达。
雷达由发射机不断向空中发出无线电波，电波在前进时遇到障碍物后会反射回来，通过天线被接收机接收，显示在类似电视的屏幕上。
雷达的研制是从20世纪初开始的。1904年，德国的一位科学家提出了一种雷达设计方案，并申请了专利。但一直到30年代才研制出作用距离大于声波探测器的雷达。
在1936年之前，只有一种办法可以发现视距（眼睛能看到的距离）之外的飞机，就是使用声波定位器。这种定位器体积庞大，如果工作正常，最大作用距离为13千米，这个距离对于老式的双翼机来说，也只要4分多钟就能飞到。
单翼机的发展，使飞机的设计发生了革命，许多飞机都提高了速度。很显然，防御者要使自己的飞机尽快地进入作战位置，截击前来袭击的敌机，就需要提前预警。
1936年6月，一个英国的研究小组在罗伯特·沃森·瓦特的领导下，研制出第一部试验型地面雷达，探测飞机的作用距离为27千米。几经改进，同年9月，雷达的作用距离达到88千米。
1939年，英国在地面部署了由20部雷达组成的雷达网，这就是最早的预警网。这时，雷达的最大作用距离达到177千米，发现飞行高度为4570米。这些雷达每部都重达数吨，发射天线塔高达100多米。这样的雷达效率虽高，却不能在飞机上使用。为了减少雷达的体积，减轻雷达的重量，早就有人开始了不懈的努力。
1937年底，第一部机载雷达安装到英国的“安森”型侦察教练机上，它可以探测到16千米之外的舰船。这种机载雷达经过改进之后，称为AI机载截击雷达，并于1940年夏天开始服役。
1940年7月23日凌晨，大地正处在黎明前的黑暗之中，英国中尉飞行员阿什费尔德和雷达操纵员拉·莱兰中士，驾驶“布伦海姆”战斗机起飞了。
很快，莱兰中士从雷达的荧光屏上发现了情况，他立即向中尉飞行员报告：“发现敌机，是轰炸机，航向××，高度××。”阿什费尔德向莱兰提供的航向和高度飞去，果然发现了一架轰炸机，一阵猛烈的炮火向敌轰炸机射去，顿时，轰炸机冒出了一股浓烟，向地面坠去。
这是世界上第一次飞机借助于雷达的帮助击落敌机。
随着战争的发展，雷达的使用更为广泛，英国的飞机装有空对地、空对海雷达，后者用于发现潜艇。在大西洋作战中，飞机借助雷达，击沉了敌方40多艘潜艇。
1944年6月8日，一位飞行员和他的机组驾驶装有雷达的“解放者”飞机，在20分钟内连续击沉了两艘德国潜艇。机载雷达初试锋芒就显示出了强大的威力。英国空军还用装有雷达的飞机为轰炸机群指示目标的位置。代号“鹰攻击”雷达的出现，使许多国家建立起了很好的防空体系，这个体系一般包括严密的空袭预报系统和战斗机控制系统。