フライト

空を飛ぶものの中には、空気抵抗による推進力を必要としないものもある。例えば、ムササビなどだ。これは滑空と呼ばれる。猛禽類（滑空時）や人工のグライダーのように、上昇気流を利用して上昇するものもある。これは滑空と呼ばれる。しかし、ほとんどの鳥類や動力飛行機は、上昇するために推進力を必要とする。これは動力飛行と呼ばれる。

動力飛行を利用する生物のグループは鳥類、昆虫類、コウモリ類のみであり、多くのグループは滑空を進化させてきた。恐竜と同時期に生息していた爬虫類の目である絶滅した翼竜も非常に優れた飛行動物であった^{[ 3 ]} 。また、飛行する恐竜も存在したようだ。これらのグループの翼はそれぞれ独立して進化し、昆虫類が最初に飛行を進化させた動物グループである^{[ 4 ]} 。飛行する脊椎動物グループの翼はすべて前肢に基づいているが、構造は大きく異なっている。昆虫の翼は、他のほとんどの節足動物グループで鰓を形成する構造が高度に変化したものであると仮説が立てられている^{[ 3 ]}。

コウモリは水平飛行を維持できる唯一の哺乳類です（コウモリの飛行を参照）。^{[ 5 ]}しかし、肉質の膜を四肢の間に使用して木から木へと滑空できる滑空哺乳類がいくつか存在し、中には高度をほとんど落とさずに数百メートル移動できるものもいます。空飛ぶカエルは、同様の目的で大きく発達した水かきのある足を使用し、可動性の肋骨を折りたたんで一対の平らな滑空面を作るトカゲもいます。 「空飛ぶ」ヘビも可動性の肋骨を使用して体を空気力学的な形状に平らにし、地上で行うような前後運動を行います。

トビウオは翼のような大きなヒレを使って滑空することができ、数百メートルも上昇する様子が観察されている。この能力は水中の捕食者から逃れる効果的な手段であったため、自然選択によって選ばれたと考えられている。トビウオの最長飛行記録は45秒である。^{[ 6 ]}

例外はあるものの、ほとんどの鳥は飛ぶことができる。最大の鳥であるダチョウやエミューは、地上を歩く飛べない鳥であり、新生代に南アメリカ大陸を支配していた絶滅したドードーやフォルスラコス科の鳥も同様である。飛べないペンギンは水中での使用に適した翼を持ち、他のほとんどの鳥が飛行に用いるのと同じ翼の動きを泳ぐために用いる。小型の飛べない鳥のほとんどは小さな島に生息しており、飛行がほとんど利点とならないような生活を送っている。

飛ぶことができる現存動物の中で、ワタリアホウドリは翼幅が最大で3.5メートル（11フィート）にもなり、オオノガンは体重が最大で21キログラム（46ポンド）にもなる。^{[ 7 ]}

ほとんどの昆虫は成虫になると飛ぶことができます。昆虫の飛行には、2 つの基本的な空力モデルのいずれかが利用されます。1 つはほとんどの昆虫に見られる前縁渦の生成、もう 1 つはアザミウマなどの非常に小さな昆虫に見られる拍手と投げつけです。^{[ 8 ] [ 9 ]}

クモ、ハダニ、チョウ目昆虫の多くの種は、風や大気中の電場によって持ち上げられる極細の糸を露出させることで、上昇気流などの気流に乗るためにバルーニングと呼ばれる技術を使用します。

機械飛行とは、機械を使って飛ぶことです。これらの機械には、飛行機、グライダー、ヘリコプター、オートジャイロ、飛行船、気球、オーニソプターなどの航空機や宇宙船が含まれます。グライダーは動力なしで飛行できます。機械飛行のもう1つの形態はパラセーリングで、パラシュートのような物体をボートで引っ張ります。飛行機では、翼によって揚力が発生します。飛行機の翼の形状は、希望する飛行の種類に合わせて特別に設計されています。翼には、強化翼、半強化翼、後退翼、長方形翼、楕円翼など、さまざまな種類があります。航空機の翼は、空気が翼面を通過するときに揚力を発生させる装置である翼型と呼ばれることもあります。

極超音速

極超音速飛行とは、空気中を移動する際に発生する空気の圧縮熱によって空気が化学変化を起こす、非常に高速な飛行のことである。極超音速飛行は主に、スペースシャトルやソユーズなどの宇宙船の再突入によって実現される。

物体によっては、揚力がほとんど、あるいは全く発生せず、運動量、重力、空気抵抗、場合によっては推力のみ、あるいは主にそれらの作用によって移動するものがあります。これを弾道飛行と呼びます。例としては、ボール、矢、弾丸、花火などが挙げられます。

本質的には弾道飛行の極端な形態である宇宙飛行は、宇宙技術を用いて宇宙船を宇宙空間へ、あるいは宇宙空間を通過するように飛行させることである。例としては、弾道ミサイル、軌道宇宙飛行などが挙げられる。

宇宙飛行は宇宙探査だけでなく、宇宙旅行や衛星通信といった商業活動にも利用されています。その他、宇宙飛行の非商業的な用途としては、宇宙天文台、偵察衛星、その他の地球観測衛星などが挙げられます。

宇宙飛行は通常、ロケットの打ち上げから始まり、ロケットは重力に打ち勝つための最初の推力を提供し、宇宙船を地球の表面から推進します。^{[ 11 ]}宇宙空間に入ると、宇宙船の運動（推進されていないときと推進されているときの両方）は、宇宙力学と呼ばれる研究分野で扱われます。宇宙船の中には、宇宙空間に永久に留まるもの、大気圏再突入中に分解するもの、惑星や月の表面に到達して着陸または衝突するものなどがあります。

2018年、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者たちは、電気空力推力としても知られる「イオン風」によって推進される、可動部品のない飛行機を飛ばすことに成功した。^{[ 12 ] [ 13 ]}

固定翼航空機は、飛行方向とは逆方向に空気を押し出すことで前進推力を発生させます。これは、プロペラの回転するブレード、ジェットエンジンの後部から押し出される膨張する排気、またはロケットエンジンからの高温ガスの噴射など、いくつかの方法で行うことができます。^{[ 23 ]}前進推力は、気流の質量と気流の速度の差に比例します。着陸後のブレーキを補助するために、可変ピッチプロペラブレードのピッチを反転するか、ジェットエンジンの逆推力装置を使用することで、逆推力を発生させることができます。回転翼航空機と推力偏向V/STOL航空機は、エンジンの推力を使用して航空機の重量を支え、この推力の前後方向のベクトル和を使用して前進速度を制御します。

飛行物体に対する空気の流れの文脈では、揚力は流れの方向に垂直な空力力の成分です。[ 24 ]翼が周囲^の空気を偏向させることで空力揚力が発生し、ニュートンの運動の第三法則に従って、空気が翼に反対方向の力を加えます。

揚力は一般的に航空機の翼に関連付けられますが、回転翼機（実質的には回転翼であり、航空機が空中を前進する必要なく同じ機能を果たす）のローターによっても揚力が発生します。一般的に「揚力」という言葉は重力に逆らうものとして捉えられがちですが、空力揚力はあらゆる方向に発生する可能性があります。例えば、航空機が巡航しているときは、揚力は重力に逆らいますが、上昇、下降、または旋回しているときは、揚力は角度をつけて発生します。高速自動車では、車体を路面で安定させるために、揚力は下向き（「ダウンフォース」と呼ばれる）に作用します。

流体中を移動する固体物体の場合、抗力は、移動方向と逆向きに作用する正味の空力または流体力の成分です。 ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}したがって、抗力は物体の運動に抵抗し、動力付き車両では、推力によって抗力を克服する必要があります。揚力を生み出すプロセスは、ある程度の抗力も引き起こします。

空気力学的揚力は、空気中を移動する空力物体（翼）によって発生します。翼はその形状と角度によって空気を偏向させるためです。水平直線飛行を維持するためには、揚力は重量と等しく、かつ逆向きでなければなりません。一般的に、細長い翼は低速でも大量の空気を偏向させることができますが、翼が小さい場合は、同量の空気を偏向させ、同量の揚力を発生させるために、より高い前進速度が必要となります。大型貨物機は、迎角の大きい長い翼を使用する傾向がありますが、超音速機は、短い翼を持ち、揚力を発生させるために高い前進速度に大きく依存する傾向があります。

しかし、この揚力（偏向）プロセスは必然的に抗力と呼ばれる抵抗力を引き起こします。揚力と抗力はどちらも空力力であるため、揚力と抗力の比は航空機の空力効率の指標となります。揚抗比はL/D比と呼ばれ、「LオーバーD比」と発音されます。航空機は、大きな揚力または小さな抗力を発生させる場合、高いL/D比を持ちます。揚抗比は、揚力係数を抗力係数で割ることによって求められます（CL/CD）。^{[ 29 ]}

揚力係数 Cl は、揚力 L を (密度 r × 速度 V の 2 乗 × 翼面積 A) で割った値に等しい。[Cl = L / (A * .5 * r * V^2)] 揚力係数は空気の圧縮性にも影響され、圧縮性は高速になるほど大きくなるため、速度 V は線形関数ではない。圧縮性は航空機の表面形状にも影響される。 ^{[ 30 ]}

抗力係数 Cd は、抗力 D を (密度 r × 速度 V の 2 乗 × 基準面積 A) で割った値に等しい。[Cd = D / (A * .5 * r * V^2)] ^{[ 31 ]}

実用的な航空機の揚抗比は、翼が比較的短い車両や鳥類では約4:1から、グライダーのような翼が非常に長い車両では60:1以上まで幅広く変化する。前進方向に対する迎角が大きいほど偏向角も大きくなり、揚力も増加する。しかし、迎角が大きいほど抗力も増加する。

揚抗比は滑空比と滑空距離も決定します。滑空比は航空機に作用する空力力の関係のみに基づいているため、航空機の重量は影響しません。重量が及ぼす唯一の影響は、航空機が滑空する時間を変化させることです。より重い航空機がより高い対気速度で滑空すると、同じ着陸地点に短時間で到着します。^{[ 32 ]}

空気中の物体に作用する気圧は、上から物体を押し下げる圧力よりも大きい。どちらの場合も、浮力は物体によって排除された流体の重量に等しい。アルキメデスの原理は、水の場合と同様に空気の場合にも当てはまる。

通常の気圧と室温における1立方メートルの空気の質量は約1.2キログラムなので、その重さは約12ニュートンです。したがって、空気中の1立方メートルの物体は、12ニュートンの浮力を受けます。1立方メートルの物体の質量が1.2キログラムより大きい場合（つまり、重さが12ニュートンより大きい場合）、放すと地面に落ちます。この大きさの物体の質量が1.2キログラムより小さい場合、空中に上昇します。質量が同体積の空気の質量より小さい物体は、空中で上昇します。言い換えれば、空気より密度が低い物体は上昇します。

推力重量比とは、その名の通り、瞬間推力と重量の比のことです（ここで重量とは、地球の標準加速度における重量を意味します）。${\displaystyle g_{0}}$）。^{[ 33 ]}これはロケットやその他のジェットエンジン、およびそのようなエンジンで推進される乗り物（典型的には宇宙打ち上げロケットやジェット機）に特徴的な無次元パラメータです。

推力重量比が局所的な重力強度（g sで表される）よりも大きい場合、前進運動や空力揚力を必要とせずに飛行が可能となる。

推力重量比と揚抗比の積が局所重力よりも大きい場合、空力揚力を利用した離陸が可能である。

航空機の場合、航空交通は航空交通管制システムによって制御される。

衝突回避とは、宇宙船の衝突を防ぐために宇宙船を制御するプロセスである。