一個比空氣重的機器如何飛行的歷史充滿了無畏的發明者，冒失鬼和夢想追逐者的故事。它還充滿了細緻和重複的實驗，高級微積分和對硬科學的依賴的故事。政府也在飛機的發展中發揮了決定性作用，特別是在兩次世界大戰期間。
在航空的早期，飛行仍然是一個夢想，一個小但不斷增長的愛好者社區受到“如何飛行”挑戰的驅使。在此期間，航空夢想家們公開合作。提交專利的人通常是出於非貨幣原因這樣做的。（照片：maodesign / DigitalVision Vectors）。
這架飛機如何成為一個富有洞察力的例子，說明在特定經濟條件下值得注意的風險承擔者如何通過真正具有突破性的創新來實現微小和重大的技術和科學進步 - 這一創新改變了當今世界的運作方式。
但是專利制度在飛機演變中扮演了什麼角色？
答案：在商業飛行成為現實的初創階段，專利申請在這一技術奇蹟的發展中發揮了作用。但考慮到政府幹預在第一次世界大戰前一直到第二次世界大戰結束時推動航空業發展的重要影響，很難評估專利單獨影響整個行業發展的程度。 。雖然政府繼續支持航空航天業，他們的影響範圍比20上半年可以說是下個世紀。此外，在戰後時代，至今仍然沒有證據表明關鍵專利阻礙了飛機的技術發展。
追蹤飛機的發展揭示了三個重要的發展階段：開放式合作的早期階段，隨後出現了新的工業年代，最後是戰爭年代。這些階段中的每一個階段都在發明者，學術機構，政府和經濟環境中提供了不同的創新環境和動態。
早期的愛好者組成了一個開放的社區
在航空的早期，當飛行仍然是一個夢想時，一個小但不斷增長的愛好者群體被“如何飛行”的挑戰所驅使。像Francis Wenham和Lawrence Hargrave這樣的早期開拓者沒有期望從他們的努力賺錢，至少在開始時。
當時，航空業的發展主要是機械的，可以相對容易地模仿。這意味著任何對飛行感興趣並且有財務手段的人都可以屬於飛行社區。
發明者將從之前的實驗中學習，並將調整或改變他們的飛機設計並測試它們以確定它們是否有效。大多數人會將他們的發現報告給社區，從而進一步擴大飛行的知識基礎。
如今，飛機制造日益複雜，意味著製造商不太依賴專利制度來獲得適當的創新投資回報。創新現在專注於優化複雜的技術子系統的集成。資料來源：Meyer等（2016年）。
這些航空夢想家彼此公開合作，以確保每個人從對方的實驗中學到東西。在此期間，期刊，展覽和會議興起，分享飛行的最新發展和專業知識。在澳大利亞，中國，法國，德國，日本，新西蘭，菲律賓和英國等地設立了以會員為基礎的航空導航俱樂部和社團，僅舉幾例。
法國人Octave Chanute特別是一個人，通過出版“ 飛行機器的進步”（1894），促進了這個社區的協作性。他的書彙編了所有已知的航空相關實驗及其結果。它的出版有助於向公眾廣泛提供飛行知識。他還經常與其他發明家通信，就航空實驗交換意見和想法。Wilbur和Orville Wright是與Chanute交流的人之一。
在早期的航空年代，少數發明家就他們的飛行裝置申請了專利。然而，他們尋求獨家專利權的動機似乎與非貨幣原因有關 - 希望增強其聲譽或與公眾分享他們的工作。很少有人能夠從他們的專利發明中獲利。著名的德國航空先驅Otto Lilienthal僅向感興趣的買家出售了他的七個專利滑翔機。
照片：STOCKBYTE / GETTY IMAGES
創業年代：一個新興產業出現
飛行初期航空愛好者之間的協作精神開始在飛行成為現實時解開。例如，當萊特兄弟意識到他們的發明可以起作用並具有商業潛力時，他們退出了這個開放的社區。
1903年，萊特兄弟向美國專利局提交了一項專利，用於其翼翹和舵結構設計。它後來在1906年被授予美國專利號821,393.Canute對這一舉動感到沮喪，並批評兄弟們向開放社區學習，後來拒絕與之分享他們的知識。更糟糕的是，他們依靠Chanute的飛機設計。
與此同時，在德國，Hugo Junkers正在將最新的空氣動力學理論應用於機身結構，並提出了一種更穩定，可靠和高效的飛機。1910年，他向德國專利局申請了該設計的專利。他的開創性工作將塑造未來所有飛機的發展。
在此期間，全球提交的航空相關專利數量大幅增加。來自法國，德國，英國和美國的發明人以前所未有的速度提交專利申請（見圖2）。此外，在發明人本國之外提交的專利申請數量也有所增加，這表明他們打算將他們的發明商業化到自己的後院之外（見圖3）。
隨著投資者開始認識到航空旅行的真正潛力，專利申請量的增加恰逢私營和公共渠道對該部門的投資增加。這也恰好是公司數量的增加。Wright兄弟（1908年），Gabriel Voisin（1910年）和Glenn Curtiss（1916年）創立了自己的公司，以從他們的努力中獲利。1903年至1913年間，大約引進了200架飛機原型，但只生產了很少的飛機原型。其中大部分都是出售給政府使用的。
初創年份也更多地使用專利制度來獲得適當的投資回報; 首先，防止他人搭乘創新; 第二，幫助企業保持競爭力。萊特兄弟和容克斯都成功地針對他們的幾個競爭對手提起訴訟，特別是在他們的國內市場。例如，容克斯（Junkers）對德國的克勞德·多尼爾（Claude Dornier），威利·梅塞施密特（Willy Messerschmitt）和阿道夫·羅爾巴赫（Adolf Rohrbach）等飛機制造競爭對手強制執行了專利權。對於他們來說，萊特兄弟對美國的格倫柯蒂斯和其他人實施了他們的權利。航空公司利用其專利權將其技術許可證作為產生進一步收入流的一種方式。一些航空技術許可合同需要支付數百萬美元。
戰爭年代及以後
萊特兄弟在美國和Hugo Junkers在德國的重要專利受到各自政府在世界大戰期間的密切關注。
有兩個因素可以解釋原因。首先，飛機被視為戰略武器 - 創造更好武器的一方可以贏得戰爭。因此，這些機器的快速發展成為首要任務。其次，製造飛機的公司 - 無論是在國內還是在國外 - 在技術優勢方面的差異意味著生產最好的飛機的資源集中在少數人的手中。隨著戰爭需求需要快速生產和部署數千架戰機，這必須改變。
圖2：當航空旅行的可能性變為現實時，專利申請量顯著增加。資料來源：2015年世界知識產權報告 - 突破性創新和經濟增長，日內瓦，WIPO。
圖3：發明人開始在許多國家為其發明申請專利申請，以保護他們在國外的發明。資料來源：2015年世界知識產權報告 - 突破性創新和經濟增長，日內瓦，WIPO。
注：所有申請和首次申請之間的差異反映了隨後在其他司法管轄區提交的專利申請數量。
在美國，一些人認為授予萊特兄弟的專利權範圍廣泛，阻礙了該國的飛機發展。美國政府在第一次世界大戰中使用歐洲設計的飛機表明情況就是這樣。為了糾正這種情況，美國政府於1917年成立了製造商飛機協會（MAA），這是一個貿易協會，積極鼓勵其成員通過專利池交叉許可其飛機技術，以支持該國的戰爭努力。在德國，隨之而來的是類似的發展。同樣在1917年，德國飛機制造商協會成立，以彙集來自不同國家發明者的所有重要飛機專利。然而，由於容克斯不願意與其他飛機制造商分享他的專利，因此協會沒有按預期運作。然而，在第二次世界大戰期間，容克斯被迫向納粹政府的協會提供專利。
政府在飛機開發中發揮著關鍵作用
戰爭雙方政府為提高戰機生產所做的重大投資為飛機的發展提供了重要的推動力。Junkers，Dornier和Messerschmidt等發明家被迫合作生產最好的德國設計戰機。在美國，為建立公共研究組織提供了資金，例如國家航空諮詢社區（NACA）。在德國，類似的組織彙編了最新的航空發展，並通過Technische Berichte der Flugzeugmeisterei等出版物進行傳播。所有這些努力都試圖加速航空研究人員和製造商的進步。
專利制度所發揮的作用隨著多年來影響飛機發展的政治，經濟和技術現實的變化而發生變化。
到第二次世界大戰結束時，飛機創新生態系統經歷了另一次動態轉變，這種轉變在很大程度上延續至今。有些事情改變了。首先，與初創年代形成鮮明對比的是，現在生態系統具有重要的政府存在，儘管可以說比戰爭期間的程度要小。其次，該行業經歷了相當大的整合，兩個主要的全球競爭對手波音和空中客車公司正在崛起，主導全球航空業。第三，雖然航空相關技術的專利申請數量再次增加（儘管尚未達到初創期間提交的專利申請總數），但飛機制造商開始依賴其他方法來獲得適當的回報。他們的投資。
隨著時間的推移，隨著飛機變得越來越複雜，行業的創新生態系統也越來越複雜。供應鏈變得越來越複雜，需要更加註重以最佳和成本效益的方式協調許多不同技術的整合。這涉及與一系列技術提供商的密切合作，這些技術提供商通常需要簽署由飛機制造商的規格和標準支持的長期獨家合同。這就解釋了為什麼在1945年之後，所採用的技術的複雜性和專業性 - 這意味著它們不容易被複制 - 足以使飛機制造商能夠適應大部分（如果不是全部）創新投資。
隨著飛行成為現實的前景，早期飛行愛好者之間的合作讓位於競爭，全球專利申請數量大幅增加（圖片來源：yuelan / iStock / Getty Images Plus）。
小貼士
專利制度所發揮的作用隨著多年來影響飛機發展的政治，經濟和技術現實的變化而發生變化。在早期，很少有發明者為他們的發明尋求專利權，當他們這樣做時，這樣做的原因通常是非貨幣性質的。這可以部分解釋為缺乏所開發的航空相關發明的任何實際應用。
然而，隨著航空運輸成為現實主張，發明者似乎依賴專利制度來適應其投資回報。專利所有人強制維護其競爭力的權利，並開始許可其技術以創造新的收入來源。在創業期間，航空相關專利的數量增加，與航空相關公司的數量增加相吻合。
世界大戰期間的緊急狀態再一次影響了飛機制造商對專利制度的使用。鼓勵發明人加入專利池，以加速飛機的開發和部署。政府投入大量資金投入發展中的戰機，導致航空技術的進步，這些技術已經蔓延到商業航空領域。
如今，與初創公司相比，該行業似乎對專利制度的依賴程度較低。這在很大程度上是由飛機創新系統日益專業化的特性所解釋的，該系統主要致力於優化複雜的技術子系統的集成，從新的輕質材料到複雜的電子和軟件系統。更實惠，環保，高效的航空旅行。
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