Flugdynamik ist die Analyse der Art und Weise, wie sich Flugzeuge durch die Luft bewegen, der Kräfte und Steuersysteme, die es ihnen ermöglichen, den Flug aufrechtzuerhalten, und der äußeren physikalischen Kräfte, die auf sie einwirken, wie Schub, Auftrieb, Schwerkraft und Widerstand. Die Hauptanwendungsgebiete der Wissenschaft der Flugdynamik beziehen sich auf die Fluglage von Flugzeugen, insbesondere auf die Art und Weise, wie sie sich bewegen und in den drei separaten Achsen Nick, Gier und Roll bewegt werden. Die Wissenschaft der Flugdynamik wird auch auf Raumfahrzeuge angewendet, aber die Art und Weise, wie Flug und Flugsteuerung in solchen Raumfahrzeugen erreicht werden, unterscheidet sich erheblich von denen atmosphärischer Raumschiffe wie Flugzeuge und Hubschrauber.
Die Orientierung von Luft- und Raumfahrzeugen verwendet ein sogenanntes Ideal als Bezugspunkt. Bei atmosphärischen Flugzeugen ist dies im Wesentlichen ein gerader und waagerechter Flug, wobei der Boden als Referenz verwendet wird. Bei Raumfahrzeugen ist diese Bezugnahme willkürlich und kann auf dem Planeten- oder anderen Objekt basieren, um das das Raumfahrzeug kreist, oder sogar auf einem anderen Raumfahrzeug. Wenn sich ein Raumfahrzeug im Orbit um die Erde befindet, wird oft die Erdoberfläche als Referenz verwendet, aber zum Manövrieren in der Nähe und Andocken an ein anderes Raumfahrzeug oder die Internationale Raumstation, zum Beispiel, kann das andere Raumfahrzeug oder Objekt das Hinweis.
Die drei Rotationsachsen von Luft- und Raumfahrzeugen werden Nick-, Roll- und Gieren genannt, und ein Raumfahrzeug oder ein Flugzeug bewegt sich um diese Achsen mit seinem Schwerpunkt oder seiner Masse als dem Punkt, an dem sich die drei Achsen treffen. Luft- und Raumfahrtingenieure und -designer verwenden Flugdynamik, um zu bestimmen, wie sich Luft- und Raumfahrzeuge verhalten, wenn Steuermechanismen verwendet werden, um das Fahrzeug in eine dieser Richtungen zu drehen, sowie die Richtungsbewegung des Fahrzeugs durch die Atmosphäre oder den Weltraum. Dinge wie die für den Flug erforderliche Schubkraft, Flugstabilität, Manövrierfähigkeit und Steigraten können alle mit hoher Genauigkeit für ein Luft- oder Raumfahrzeugdesign durch Anwendung flugdynamischer Prinzipien geschätzt werden. Steuer- und Antriebssysteme werden unter Verwendung von Prinzipien der Flugdynamik entworfen, um Luft- und Raumfahrzeugen einen kontrollierten, effizienten Flug zu ermöglichen.
Obwohl jede der drei Rotationsachsen eine wissenschaftliche Definition hat, können diese verwirrend sein und es ist oft einfacher, sie einfacher zu definieren. Pitch bezieht sich auf die Lage der Flugrichtung in Bezug auf den Referenzpunkt nach oben oder unten. Wenn ein Flugzeug steigt, sagt man, dass seine Steigung positiv ist, das heißt, es ist über dem Referenzpunkt abgewinkelt.
Yaw bezieht sich auf die Lage des Flugzeugs von einer Seite zur anderen. Stellen Sie sich ein Modellflugzeug vor, das auf einem Tisch sitzt, und ohne die Mitte des Flugzeugs zu bewegen, drehen Sie es zur einen oder anderen Seite. Das ist Gier. Roll kann man sich leicht vorstellen, indem man sich ein Flugzeug im geraden Horizontalflug vorstellt und einen Flügel anhebt.