最近兩次確鑿無疑的實驗失敗——亨森先生和喬治·凱利爵士的實驗失敗,應該說在很大程度上削弱了公眾對航空學的興趣。亨森的設計(這個設計一開始甚至被科學家們都認為非常可行)是一個傾斜的翼麵,通過外力的推動從高處起飛,持續飛行則是通過從中心連接著的葉片旋轉產生的推進力所實現,而這種葉片的形狀和數目都類似風車葉××。但在阿德萊德展覽會場進行的所有模型試驗中,人們發現這些葉片的運轉並不僅僅是不能推動飛行器,實際上,它居然給飛行造成了阻力。實驗中唯一體現的推進力僅僅是這個翼麵在下降中獲得的加速度,這種推進力在槳葉停止時可以把飛行器帶得比槳葉轉動時更遠—實際上完全證明了這種平板的葉片其實是沒用的。
××這種機器,或至少是一種類似的,在凡爾納的航空小說《征服者羅比爾》中被提到並被凡老列舉在十九世紀三類較成功的重於空氣的飛行器之中。
在缺乏同時又作為提升力的推進力的時候,整個構造也就必然會墜落。在這種考慮下,喬治·凱利爵士想到了可以把這種推進器裝到不要動力就能保持上升的機器上—也就是裝到氣球上。而喬治爵士這種新穎而原創的想法,無論如何,當然要經過實踐所檢驗才能被證明有用。他在工學院展示了他發明的一個模型。模型的推進原理也是通過互相之間被隔開的葉片旋轉。這些葉片有四片,但被發現並不能推進氣球或增加它的升力。整個工程於是完全失敗。
正是在這個節骨眼上,蒙克·梅森先生(他駕駛拿騷號氣球於1837年完成了由多佛飛至威爾堡的轟動航行)想到了能用阿基米德螺杆×××的原理來獲得在空氣中的推進力—他正確的把亨森先生的設計缺點及喬治·凱利爵士實驗的失敗原因歸於葉片是被截斷的。他的第一次麵對公眾的實驗是在威利斯實驗室進行的,但後來便把模型試驗場移到了阿德萊德展覽會場。
他自己的模型氣球就像喬治·凱利爵士的設計,是一個橫的橢圓體。這個橢圓形氣球的長度是13英尺6英寸,高度則是6英尺8英寸,其氣體容積約為320立方英尺。如果充純氫氣並且氣體沒有損失或泄漏,這個氣球在首次充氣時的浮力就為21磅。整個飛行器的氣囊和附屬設備重17磅,也就是說還剩4磅才能達到平衡。在氣球中心下麵,一個輕質木料製成的框架以氣球上通常的方式用一個覆在球表麵上的繩網吊著,氣球繩網的作用是分散吊籃重量。在這個長度約9英尺的框架下懸吊著柳條編成的吊籃。
推動氣球前進的阿基米德螺杆的軸是一根18英寸長的空心黃銅管,其兩頭各有一個支承點。圍繞著這個軸心,一連串2英尺長的鋼線沿15度的斜角組成了螺杆槳葉的半徑,鋼線向外延展的頭共同連成的半螺線外沿,由兩條壓製過的金屬線所固定形狀;這一切就這樣形成了螺杆的框架,而螺杆框架上還得蒙上一層裁成三角形的油綢以作為槳葉的葉麵,油綢葉麵被繃緊成為一個被框架所限定的形狀。從軸兩端的支承點,螺杆被吊在從係索框下來的空心黃銅撐條上,撐條最下麵的小洞就是螺杆的軸穿過的孔,螺旋形的連貫葉片就是圍繞著這個軸心旋轉的。從靠近吊籃的那一頭,一根鋼杆把螺杆軸連到固定在吊籃裏的一個發條裝置的小齒輪上。依靠發條裝置產生的動力,螺杆能以極大的速度轉動,螺旋形的葉片向後攪動空氣,給予整個飛行器向前的推進力。通過舵麵,氣球能夠容易地轉向任何方向。用來產生動力的發條裝置擁有與其尺寸不相稱的強大力量,它的直徑隻有4英寸,但發條擰上第一轉就能產生45磅的推進力,並且推進力隨著擰轉發條可以逐漸增加。發條裝置重八磅六盎司。氣球的舵則是覆上綢布的藤條做成的輕質結構,舵麵形狀多少有點像羽毛球拍,長約3英尺,最寬處有1英尺寬。舵的重量大約2盎司。舵麵可以轉平,也能轉向上下和左右—因而可以使氣球駕駛員通過轉移頂風時氣球兩邊空氣阻力的大小,來自由控製氣球的飛行方向。