达·芬奇在1485年绘制了已知最古老的人力飞机设计图。然而，直到1977年，第一架飞机才真正实现了飞行。飞行需要升力，即向上的净空气压力抵消了飞行器的重量。多年来，许多人认为飞行需要的升力和动力远远超出人体本身所能提供的（尽管这些警告并未阻止无数次的失败尝试）。但发明家们坚持不懈。
飞行器有三种基本构型：固定翼、扑翼和旋翼。在过去的50年里，发明家们征服了固定翼和扑翼飞行。现在，他们正处于克服迄今为止最大挑战的边缘：垂直起飞。
曼彻斯特大学航空工程师安东尼奥·菲利皮内（Antonio Filippone）表示，要驾驶一架人力驱动的直升机，飞行员可能需要输出500瓦的功率。即使是最健康的飞行员也无法维持如此大的输出。他已经发表了两篇分析理论人力直升机的论文。“你可以起飞，”他说，“但超过几秒钟就不可能了。”我们以前听过这样的话。
飞机
固定翼飞行
挑战：固定翼飞行需要高效的翼型，例如顶部弯曲、底部平坦的机翼。当翼型向前移动时，空气在其上方流速比下方快，产生压力差。当飞行器下方的压力克服了其上方的压力时，就会产生净向上的力。大多数飞机使用发动机来获得足够的向前速度，但人类无法以如此快的速度推进飞行器。
解决方案：一般来说，机翼越长，升力越大。在20世纪60年代初，南安普顿大学的本科生建造了一架重130磅、翼展80英尺的飞行器，配备了自行车式传动系统连接到螺旋桨。它飞行了三分之一英里，但有严重的转向问题。1977年，工程师保罗·麦克雷迪（Paul MacCready）设计了“戈萨默·孔多尔”（Gossamer Condor），这是一架重70磅的铝塑混合飞行器，带有一个鸭翼——一个位于机身前方的吊杆上的翼型。它比之前的飞行器更具机动性，并围绕着相距半英里的标记绕出了一个“8”字形，赢得了英国皇家航空学会颁发的首次受控和持续人力飞行奖。仍有改进的空间。例如，工程师们翻新了90年代的“Airglow”（此处可见），为其增加了弯曲的翼尖和更弯曲的机翼——这些改进使其在转弯时更稳定。
扑翼机
扑翼飞行
挑战：蜂鸟等小型动物的翅膀扇动速度足够快，可以完全依靠扑动来保持飞行，它们向下拍打的空气比向上拍打的多，从而产生净向上的压力。但在大型飞行器上，很难以足够快的速度扇动翅膀来保持在空中。因此，较大的扑翼飞行器需要前进推力的辅助。想象一下，一架带有发动机的扑翼飞机，或者扑翼机。
解决方案：大型鸟类的翅膀会扇动，但它们也会向前和向后扭转，就像拧门把手一样，这会产生额外的向前推力。因此，作为多伦多大学的研究生，航空工程师托德·赖克特（Todd Reichert）和他的同学们设计了他们的飞行器，名为“Snowbird”，其翅膀既可以上下扑动，也可以扭转10度。他们使用计算机模拟来微调设计。他们为“Snowbird”配备了宽达105英尺的翼展，并使用碳纤维和凯夫拉尔材料来保持其轻巧。在这架重94磅的飞行器中，一个人通过类似于健身房的腿部推举器产生动力。
2010年8月2日，在安大略省的一个田野里，一辆汽车将飞行器向前牵引，直到它滑翔进入空中。然后汽车停止牵引。当赖克特踩动腿部推举器时，“Snowbird”扇动翅膀，自主飞行了19.3秒，高度达到11英尺，飞行了475英尺。
直升机
旋翼飞行
挑战：直升机通过旋转的旋翼将空气向下推，从而降低了飞行器上方的气压并增加了下方的气压来飞行。与飞机和扑翼机不同，直升机不能依靠前进运动，这使得飞行更具挑战性。直升机还会产生可能导致严重稳定问题的湍流。几个团队正试图通过赢得美国直升机学会的西科斯基奖来证明他们能够克服垂直飞行。该奖项提供25万美元的奖金，奖励能够悬停一分钟并达到至少三米（9.8英尺）高度，同时保持在10米（33英尺）方格内的人力直升机。
竞争者：马里兰大学团队的“Gamera II”直升机是一款四旋翼飞行器，拥有四台连接到自行车式传动装置的、翼展42.6英尺的旋翼。地面附近的小型旋翼比单个大型旋翼更容易起飞。它们还能相互平衡以提高稳定性。他们对设计的每一次调整都带来了更好的结果——6月份，一名飞行员通过手脚并用踩踏，将“Gamera II”抬升了约一英尺，持续了49.9秒，8月份，另一名飞行员则达到了八英尺的高度。
航空工程师尼尔·赛基（Neal Saiki），设计了1989年第一架成功起飞的人力直升机，现在他带着一款新飞行器“Upturn”卷土重来。飞行员踩踏踏板来驱动其单台、翼展85英尺的四叶旋翼，其中两片叶片末端带有螺旋桨，有助于提高稳定性。每片叶片还有一个可调节的襟翼和一个传感器来检测振动和平衡，赛基的软件会实时调整襟翼角度以补偿摇摆。6月份，一名飞行员将“Upturn”抬升了两英尺，飞行了约10秒。
竞争仍在升温。“Snowbird”的联合设计者托德·赖克特（Todd Reichert）今年7月正式注册参加直升机奖项的角逐，他组成了一个新团队，但尚未发布其四旋翼飞行器的完整设计。马里兰大学团队正在继续改进他们的飞行器。赛基的目标是使用更强壮的飞行员。而“Team Gravity”团队也将全力以赴与他们竞争。
