空気力学の原理：気流、揚力、抗力、乗り物の設計

主な空気力

飛行で主に考慮される力は、揚力と重量である。重力（航空機の重量）は下向きに働き、揚力は上向きに働く。この両者のつり合いにより、航空機が上昇するか、降下するか、あるいは高度を維持するかが決まる。

揚力は、翼のような翼型の形状と向きによって生じる。翼が空気中を進むと、近傍の分子が加速され、進行方向を変えられることで、流れの圧力と運動量が変化する。翼の周囲の空気の運動は、表面の上下に圧力差をつくる。この圧力差と、それに伴う運動量の変化が合わさって揚力を生む。説明には、ベルヌーイ型の圧力に基づく議論と、ニュートン力学の力・運動量に基づく考え方の両方がよく用いられる。この見方の一部については、ベルヌーイの原理を参照。

揚力が重力による下向きの力を上回れば航空機は上昇し、揚力が重力より小さければ降下する。

推力、抗力、抵抗の要因

前進運動は、推力と抗力のつり合いによって制御される。推力は、プロペラやジェットエンジンなどの装置によって与えられる。空気力学的抗力は前進運動に逆らう力であり、空気と表面の間の粘性せん断による表面摩擦抗力、流れの剥離による圧力（形状）抗力、揚力の発生に関連する誘導抗力など、複数の成分がある。表面摩擦は、特に亜音速で飛行・走行する長く滑らかな物体において重要な寄与要因である。

技術者は風洞、数値流体力学、飛行試験を用いて力を測定し、望ましくない力を低減する。また、操縦性を最適化し、想定される飛行包絡線の全域で安定性を確保する。