空气动力学是对气体如何与运动体相互作用的研究。因为我们最遇到的气体是空气，所以空气动力学主要与拖动力有关，这是由于空气通过固体和周围的空气引起的。工程师将空气动力学的原理应用于许多不同事物的设计，包括建筑物，桥梁甚至足球;但是，主要关注的是飞机和汽车的空气动力学。
空气动力学在对飞行的研究以及建造和操作飞机的科学方面发挥了作用，这称为航空航天。航空工程师使用空气动力学的基本面来设计飞行地球大气层的飞机。
空气动力学阻力
几乎适用于在空气中移动的几乎所有事物的最重要的空气动力。拖动是反对飞机在空中运动的力量。NASA。拖动是在空气遇到实体对象时移动的方向。在大多数情况下，例如在汽车和飞机中，拖动是不希望的，因为它需要权力克服它。但是，在某些情况下，例如，阻力是有益的，例如降落伞。
为了描述对象上的阻力量，我们使用一个称为阻力系数的值（Cd）。这个数字不仅取决于物体的形状，还取决于其他因素，例如其速度和表面粗糙度，空气的密度以及是否是否流动是层状（光滑）或湍流。影响阻力的力包括对物体表面的气压，物体侧面的摩擦以及物体背面的相对负压或吸力。例如，cd对于平板通过空气移动的面朝上约为1.3，面对面的立方体约为1，球体约为0.5，泪珠形状约为0.05。现代汽车的阻力系数为0.25至0.35，飞机为0.01至0.03。计算cd可能很复杂。因此，通常由计算机模拟或风洞实验确定。
飞机空气动力学
为了克服阻力力，飞机必须产生推力。这是通过电动机驱动器或喷气发动机完成的。当飞机以恒定的速度飞行时，推力的力就足以抵消空气动力的阻力。
移动空气还可以与流动不同的方向产生力。防止飞机落下的力称为升降机。升降机由飞机翼产生。机翼弯曲顶部的路径比沿机翼平坦的路径长。这会导致空气在顶部的移动速度比底部的移动速度快。根据所有其他因素相等，根据伯努利的原理，移动空气的压力更快，而移动空气的压力则低于较慢的移动空气。丹尼尔·伯诺利（Daniel Bernoulli），该领域最重要的开拓者之一流体动力学。这种差异使较慢的移动空气可以用比更快的移动空气向下向下向下推向机翼顶部的力较慢。在水平飞行中，这种向上的力量足以抵消由重力引起的向下力。
空气动力也用于控制飞行中的飞机。什么时候赖特兄弟1903年，他们进行了第一次飞行，他们需要一种方法来控制飞机以攀登，下降，银行和转弯。他们开发了所谓的三轴控制音高，滚动和偏航。俯仰（向上或向下指向的鼻子）由尾部截面的水平稳定器的背面或后边缘上的电梯（“襟翼”）控制。滚动（左或右倾斜）由尖端附近翅膀边缘的Aileron（也是襟翼）控制。偏航（鼻子指向左右）由尾部垂直稳定器的后边缘的舵控制。这些控件采用牛顿的第三项运动定律因为它们通过在所需运动的相反方向上偏转气流来产生力。这种力也是使特技飞机倒置的原因。
飞行员还可以在起飞和着陆期间在机翼边缘的内侧板部上使用襟翼。当处于向下的位置时，襟翼会增加升降机和拖动，以使飞机飞行速度较慢而不会停滞。一些较大的飞机还可以在机翼的前部或领先边缘扩展板条，以在低速下增加升力。
当飞机机翼上的平滑气流被破坏并减少升力量时，可能会发生摊位。根据联邦航空管理局的说法飞机飞行手册，“这是当机翼超过其临界攻击角时引起的。这可以以任何态度以任何功率设置在空速下发生。”通常，当飞机在鼻子上以太高的向上角度移动时，大多数摊位都会发生。空气不再沿顶部表面流动，而是折断并在机翼顶部形成湍流的漩涡。这会导致飞机失去升力并开始降落，有时突然出现。
飞机中可能发生的另一件事是旋转。这飞机飞行手册将旋转定义为“加重失速，导致了所谓的“自动旋转”，其中飞机遵循了向下的开瓶器路径。”当机翼摊位较慢，外翼仍在产生升降机时，通常会在缓慢的转弯处发生。苏格特·坎贝尔（Scot Campbell）表示：“尤其是在低海拔，即使不是不可能，成功的自旋恢复也可能很困难。”旋转的空气动力学，“对于加拿大的所有者和飞行员协会。原因之一是进入平坦的旋转的危险，在该危险中，翅膀和所有控制表面都停滞不前，飞机就像一个枫树种子。
汽车的空气动力学
汽车在其历史的早期开始使用空气动力学体形。随着发动机变得越来越强大，汽车变得更快，汽车工程师意识到风力阻力极大地阻碍了其速度。第一批采用改进的空气动力学或精简的汽车是赛车，那些试图打破的汽车土地速度记录。
“梦想家，工程师，赛车手和企业家被带来了深厚的空气动力学的潜力所吸引，”作者保罗·尼德曼（Paul Niedermeyer）写道。汽车历史：汽车空气动力学的插图历史，“在网站上，经典。”这样做的努力也产生了有史以来制造的一些更引人注目的汽车，即使他们挑战了时代的美学假设。”
关于赛车的空气动力学，机械和航空航天工程学教授乔·戴维（Joe David）博士在北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）的“股票汽车先生”（Mr. Stock Car）说：“赛车引擎产生的大部分马力都被高压空气推向汽车前部和低压空气（一种局部真空吸尘器）的高压空气所吞噬。”
但是，阻力不能成为唯一的考虑。尽管对于飞机来说是理想的，但对于汽车来说可能是危险的。为了保持更好的转向和制动控制，设计了汽车，因此随着速度的增加，风会向下施加向下的力。但是，增加这种向下力会增加阻力，从而增加了燃油消耗和限制速度，因此必须仔细平衡这两种力量。
许多类别的赛车使用可移动的机翼机翼来调节汽车上空气的向下力。在设置赛车时，还必须考虑赛道上其他汽车造成的湍流。这需要将汽车上的机翼设置为在比赛中产生比赛车本身在赛道上所需的资格所需的更大的向下力。这就是为什么资格期间的单圈时间通常比比赛期间要快得多。
赛车中使用的许多空气动力学原理也适用于普通汽车和卡车。汽车工程师使用计算机模拟和风洞实验，并使用秤模型和实际车辆进行微调汽车的空气动力学，以便以最小的阻力为前轮和后轮产生最佳的向下力量。
