В 1863 году при сокращении флота, начавшемся после Крымской войны 1853 –1856 годов, был отправлен в отставку. Внезапно бывшим моряком, безвыездно находившимся в своём имении в селе Вороновица Подольской губернии, овладела страсть к полётам. Как человек образованный, А. Ф. Можайский не просто мечтал, следя за полётами птиц, а размышлял и учился. Он начал строить крылатые модели, попутно усваивая новые для себя термины: «подъёмная сила», «лобовое сопротивление», «аэродинамическое качество», «угол атаки».

В 1880 году А. Ф. Можайский смог добиться заграничной командировки для заказа в Англии паровых двигателей мощностью 10 и 20 л. с. В 1881 году они были доставлены в Россию. Замысел обретал все более конкретные очертания. В том же году изобретатель получил «привилегию», то есть право на строительство самолёта. Ему отвели участок на Красносельском военном поле под Петербургом, однако этим содействие властей ограничилось. По сообщениям одного из очевидцев, «дождь часто поливал и портил машину… Работы шли очень медленно, по случаю безденежья, чего господин Можайский и не скрывал. Никто и не интересовался его работами, и помощи ниоткуда не было».

«Воздушный корабль» Можайского представлял собой лодку, сосновый каркас которой был обтянут шёлковой материей, пропитанной для прочности лаком. К бортам крепились два крыла. Двигатели располагались в передней части, больший из них управлял двумя винтами, установленными в прорезях крыльев, а меньший – ещё одним, размещённым на носу. «Корабль» имел два руля – вертикальный и горизонтальный, которые приводились в движение тросами из кабины пилота.

Решающее испытание машины состоялось, по-видимому, осенью 1884 года. её пилотировал механик А. Ф. Можайского, которому удалось поднять самолёт над землей, однако при попытке набрать высоту тот завалился на крыло и начал падать.

Можайский увидел причину неудачи в недостаточной мощности двигателей. Он собирался дополнить больший из них ещё двумя. Первый был собран в 1887 году на Обуховском сталелитейном заводе. Работы над вторым сильно затянулись.

В 1882 году Александр Можайский недалеко от Красного Села создал и испытал моноплан с двумя паровыми машинами, который, по некоторым сообщениям, оторвался от земли после разбега. Однако сам «полёт» был неудачным: через какое-то время после отрыва самолёт потерял скорость и рухнул на крыло. Для продолжения исследований денег у А. Ф. Можайского не нашлось.

Исследования, проведённые в ЦАГИ в 1980-х годах, показали, что самолёт Можайского не был способен к устойчивому горизонтальному полёту ввиду недостатка мощности силовой установки, а кроме того – не имел никаких органов управления для компенсации возникающего в полёте крена, то есть был частично не управляем; тем не менее не исключается возможность того, что при определённых обстоятельствах он мог после разбега оторваться от земли благодаря экранному эффекту, а после этого резко потерять подъёмную силу и свалиться на крыло, что соответствует описаниям испытаний очевидцами. Так или иначе, за А. Ф. Можайским остается приоритет в создании первого самолёта в натуральную величину в России, обладавшего всеми основными конструктивными особенностями современных самолётов: корпусом, неподвижным крылом, оперением, шасси, системой управления и силовой установкой.

В 1890 году изобретатель ушёл из жизни. Так и закончились попытки русского моряка подняться в небо.

В 1881 году Гастон Тиссандье применил для вращения пропеллера динамо-машину Сименса, соединив её с винтом через зубчатые колёса. Скорость вращения винта выросла до 120 –180 об/мин, а скорость движения всей машины составила 3 м/с. Слабым местом конструкции, равно как и всех подобных устройств, оставалось то, что при встречном ветре, достигавшем более высокой скорости, она не могла тронуться с места.