vignette|Les drapeaux de l'aviation et de l'aéronautique française à l'Aéroport de Lyon-Bron, en 1917 par René Fonck et le capitaine Battle. vignette|Autochrome couleur d'un chasseur Nieuport 17 dans l'Aisne, en 1917. L'aviation durant la Première Guerre mondiale va évoluer rapidement. Environ vingt ans après le premier vol de Clément Ader en 1890, il y avait encore beaucoup de choses à améliorer. Du fait de la faible puissance des moteurs de l'époque, la charge utile pouvant être emportée par un avion était extrêmement limitée. Les appareils étaient construits à base de bois avec des ailes en toile. Ce matériel rudimentaire et le manque d'expérience des ingénieurs aéronautiques firent que ce type d'appareil était structurellement fragile et il n'était pas rare qu'il se brise en vol, particulièrement lors de violentes manœuvres de combat.
Prélude vignette|Giulio Douhet (1869-1930) Dès 1909, ces machines volantes évoluant à grande vitesse furent considérés non plus comme des jouets mais comme des armes :
En 1911, Le capitaine Bertram Dickson, le premier militaire britannique à avoir volé, prophétisa correctement l'usage militaire de l'aviation. Il prédit que les avions seront d'abord utilisés pour la reconnaissance mais cela forcera chaque camp à essayer de , ce qui finira par tourner en une bataille pour le contrôle des airs. Ce fut exactement la séquence d'événements qui eut lieu quelques années plus tard.
Le premier usage opérationnel d'un avion eut lieu le au début de la guerre italo-turque, lorsque le capitaine Carlo Piazza réalisa le premier vol de reconnaissance près de Tripoli à bord d'un Blériot XI. Le , toujours lors de ce conflit, le pilote italien Giulio Gavotti, à bord d'un Etrich Taube, largua une bombe pour la première fois en opération de guerre. Le premier avion abattu au combat est un monoplan Nieuport abattu par une batterie de mitrailleuses le ..
Premières années de la guerre vignette|Un Rumpler Taube allemand.
Forces en présence en 1914 Au tout début de la guerre, il y avait encore des débats sur l'utilisation (ou l'utilité) de l'aviation dans la guerre. De nombreux officiers parmi les plus âgés étaient en effet sceptiques. Les armées de l'air ne contiennent souvent aucun aviateur digne de commander, et cette arme nouvelle est souvent délaissée par les dirigeants.
En Allemagne, les succès des premiers Zeppelins ont largement éclipsé l'importance des appareils plus lourds que l'air. D'après un rapport de 1914, l'armée allemande disposait de 230 appareils en , dont seulement 180 étaient utilisables. Il s'agit principalement d'Etrich « Taube » (colombe en français), un monoplan très stable conçu par l'autrichien Igo Etrich et construit en Allemagne sous licence. Le reste des forces se composent de LVG, d'Aviatik et d'Albatros, des biplans à hélice tractive. Le major Wilhelm Siegert est responsable des forces aériennes (Inspection der Fliegertruppen ou inspection de l'aviation militaire).
Les exercices militaires français de 1911, 1912 et 1913 avaient expérimenté la coopération entre l'aviation, la cavalerie et l'artillerie mais la coordination manquait de rapidité et de souplesseJohn Terraine, Ibid., . La Grande-Bretagne avait pris du retard et reposait largement sur l'industrie aéronautique française, en particulier pour les moteurs. La contribution britannique au début de la guerre ne se montait qu'à trente appareils. L'armée américaine était complètement dépassée et même lorsqu'elle entra en guerre en 1917, elle était totalement dépendante des industries aéronautiques françaises et britanniques .
En 1914, la France compte 138 avions, répartis dans 23 escadrilles. Il s'agit principalement de Blériot, de Deperdussin, de Farman, de Morane-Saulnier et de Voisin. Contrairement à l'Allemagne, la France privilégie l'agilité avec des monoplaces légers et agiles.
Premières missions de reconnaissance sur le Front de l'Ouest vignette|Stéphane de Bissy, officier français et pilote, accompagné de trois mécaniciens, devant son Caudron G.3 dans le nord de la France fin 1917. Les premières batailles de 1914 ont prouvé que la cavalerie ne pouvait plus réaliser les missions de reconnaissances du fait de la puissance de feu très élevée des armées du . Les états-majors réalisèrent vite que les avions pouvaient localiser l'adversaire, même si les premières reconnaissances étaient handicapées par la nouveauté des technologies utilisées. Le scepticisme initial et les faibles attentes se transformèrent rapidement en demandes irréalisables pour les appareils de l'époque. Malgré tout, les reconnaissances aériennes jouèrent un rôle crucial lors de la « guerre de mouvement » de 1914 en aidant les alliés à stopper l'invasion de la France. Le , le capitaine britannique et le lieutenant V.H.N. Wadham rapportèrent que l'armée du général allemand Alexandre von Klück se préparait à encercler le BEF, contredisant ainsi toutes les autres sources de renseignement. Le haut-commandement britannique se fia à ce rapport et retira les du corps d'armée. Par la suite, lors de la première bataille de la Marne, les avions d'observation découvrirent les points faibles et les flancs exposés de l'armée allemande, permettant aux alliés de prendre l'avantage. De même, les reconnaissances allemandes repérèrent l'avancée des armées russes et permirent la victoire allemande à la bataille de Tannenberg en 1914.
À la fin de 1914, les lignes de ravitaillement allemandes s'étiraient de la Mer du Nord à la Suisse. La guerre de mouvement initiale était terminée et le front s'était stabilisé. Les trois missions principales des escadrons de reconnaissance émergèrent à partir de : Des missions de reconnaissance photographiques permettant de construire une carte du réseau des tranchées ennemies. Les premiers dispositifs photographiques utilisaient des plaques photographiques (les pellicules photographiques existaient déjà mais ne disposaient pas de la résolution suffisante). Des missions de reconnaissance permettant à l'artillerie de tirer sur des cibles invisibles depuis la position de tir. La radio sans fil à bord des avions n'était pas encore très répandue ce qui posait des problèmes de communication. À partir de , des appareils biplaces furent équipés de radios primitives permettant de communiquer à l'aide du code Morse mais ne disposaient pas de récepteur. Des missions permettant de communiquer avec l'infanterie durant l'offensive en survolant le champ de bataille. La technologie ne permettant pas de contact radio, les méthodes de communication étaient nécessairement primitives et incluaient le largage de messages depuis l'avion. Les soldats rechignaient souvent à révéler leurs positions car il était difficile de distinguer les appareils alliés ou ennemis.
Premières missions de bombardement vignette|Marcel Courmes, officier français et pilote, groupe de bombardement, Voisin III équipé pour un bombardement de nuit. août 1915. C'est en France qu'est créé le premier groupe de bombardement au monde, le . Les Voisins III étaient les seuls avions disponibles pour cette mission. Ceux-ci ne pouvaient emporter que des chargements très légers (entre 55- de bombes), les bombes étaient rudimentaires et les systèmes de visée restaient à développer. Néanmoins, les débuts des bombardements tactiques et stratégiques eurent lieu dès les premiers jours de la guerre. Ainsi, le Royal Naval Air Service (RNAS) mena des missions de bombardement des hangars des aéroports de Düsseldorf, Cologne et Friedrichhafen durant l'automne 1914. La formation du Brieftauben Abteilung Ostende (« Détachement des pigeons voyageurs d'Ostende », nom de code des premières unités de bombardement allemandes) réalisa des missions de bombardement au-dessus de la Manche en .
Aube du combat aérien
Comme Dickson l'avait prédit, au début du conflit, les combats aériens furent extrêmement rares : il existe de nombreux exemples de rencontres entre des appareils de reconnaissance rivaux dont les équipages échangèrent uniquement des sourires et des signes. Cette candeur initiale disparut rapidement et les pilotes commencèrent à s'échanger des briques, des grenades et d'autres objets dont des cordes destinées à s'emmêler dans les hélices. Le premier appareil détruit au combat est un Avro 504 de reconnaissance britannique le abattu à coups de fusil en Belgique.. Le premier avion abattu par un autre fut un appareil austro-hongrois abordé le par le pilote russe Piotr Nesterov lors de la bataille de Lemberg sur le Front de l'Est (les deux appareils s'écrasèrent et il n'y eut aucun survivant). Finalement les pilotes commencèrent à utiliser des armes à feu. Le , le mécanicien Louis Quenault abattit un avion allemand avec une mitrailleuse Hotchkiss Mle 1914 fixée à l'arrière de l'avion que pilotait Joseph Frantz. Il s'agit de la première victoire aérienne de l'histoire à être officiellement homologuée. L'ère du combat aérien commença réellement lorsque de plus en plus d'appareils furent équipés de mitrailleuses.
Problèmes posés par l'installation de mitrailleuses
Solution de l'hélice propulsive Dès 1912, les concepteurs de la firme britannique Vickers expérimentèrent des appareils équipés de mitrailleuses. Le premier résultat concret fut le Vickers EFB.1, qui fut présenté à un show aérien en 1913 et amélioré sous la forme du Vickers F.B.5 en . Ces pionniers de l'avion de chasse comme le Royal Aircraft Factory F.E.2 et le Airco DH.1 possédaient une configuration propulsive. Cette disposition où le moteur et l'hélice se trouvent derrière le pilote offrait une position optimale pour la ou les mitrailleuses qui pouvaient tirer directement vers l'avant sans être gênées par l'hélice. Cependant, cette configuration offrait moins de puissance qu'une disposition « classique » car les éléments nécessaires à maintenir la queue, plus difficiles à positionner du fait de l'hélice, augmentaient la traînée. Cela n'empêcha pas le FE.2d, une version plus puissante du FE.2b d'être un adversaire redoutable bien qu'à partir de 1917 les appareils de ce type étaient trop lents pour rattraper l'adversaire.
Synchronisation de la mitrailleuse vignette|upright=1.4|Diagramme du système de synchronisation Fokker. Tirer la poignée verte abaisse la bielle rouge sur la roue à came associée à l'axe de l'hélice. Lorsque la came soulève la bielle, la tige bleue est abaissée contre la gâchette. Ainsi lorsque le bouton de tir violet est pressé, la tige bleue pousse la gâchette permettant à la mitrailleuse de tirer.
Sur un appareil dont l'hélice est située à l'arrière, la mitrailleuse à l'avant offre une capacité offensive tandis que sur un appareil biplace de conception classique, la mitrailleuse arrière donne une capacité défensive à l'avion. Il y avait donc une forte demande pour un dispositif permettant de placer la mitrailleuse et l'hélice à l'avant, en particulier pour les appareils monoplaces qui réalisèrent la majorité des combats aériens de la guerre. Il semblait naturel de placer la mitrailleuse entre l'hélice et le poste de pilotage pour que le pilote puisse viser et la relancer au cours d'un combat aérien. Cependant, cette configuration présentait un problème évident, une partie des balles touchaient l'hélice et la détruisaient rapidement.
Les premiers essais de tir interrompu furent menés avant-guerre par de nombreux pays. , l'ancien concepteur de chez Nieuport rejoignit la Luftverkehrsgesellschaft et breveta un système de synchronisation le . Un système similaire fut développé par le russe Poplavko et les frères Edwards conçurent le premier dispositif britannique. Tous ces dispositifs ne réussirent pas à attirer l'attention des officiers supérieurs du fait d'une certaine inertie et des résultats terrifiants des échecs qui incluaient des balles ricochant vers le pilote et la destruction de l'hélice.