La dinamica di volo è l’analisi del modo in cui gli aerei si muovono nell’aria, le forze e i sistemi di controllo che consentono loro di mantenere il volo e le forze fisiche esterne che agiscono su di loro come spinta, portanza, gravità e resistenza. Le principali applicazioni della scienza della dinamica del volo riguardano l’assetto degli aerei durante il volo, in particolare nei modi in cui si muovono e sono fatti muovere nei tre assi separati di beccheggio, imbardata e rollio. La scienza della dinamica di volo viene applicata anche ai veicoli spaziali, ma i modi in cui il volo e il controllo del volo vengono raggiunti in tali veicoli differiscono significativamente da quelli dei veicoli atmosferici come aeroplani ed elicotteri.
L’orientamento di aerei e veicoli spaziali usa quello che viene chiamato un ideale come punto di riferimento. Per gli aerei atmosferici, questo è essenzialmente un volo rettilineo e livellato, usando il suolo come riferimento. Per i veicoli spaziali, questo riferimento è arbitrario e può essere basato sul pianeta o su un altro oggetto attorno al quale sta orbitando il veicolo spaziale o anche su un altro veicolo spaziale. Quando un’astronave è in orbita attorno alla Terra, la superficie terrestre viene spesso utilizzata come riferimento, ma ai fini della manovra vicino e dell’attracco con altre navicelle spaziali o la Stazione Spaziale Internazionale, ad esempio, l’altra navicella o oggetto può essere il riferimento.
I tre assi di rotazione dell’aria e del veicolo spaziale sono chiamati beccheggio, rollio e imbardata, e un veicolo spaziale o aereo si muove attorno a questi assi con il suo centro di gravità, o massa, come punto in cui i tre assi si incontrano. Gli ingegneri e i progettisti aerospaziali utilizzano le dinamiche di volo per determinare come si comporteranno l’aria e i veicoli spaziali quando vengono utilizzati meccanismi di controllo per ruotare il veicolo in una di queste direzioni, nonché il movimento direzionale del veicolo attraverso l’atmosfera o lo spazio. Cose come la quantità di spinta richiesta per il volo, stabilità di volo, manovrabilità e velocità di salita possono essere stimate con un alto grado di precisione per un progetto aereo o spaziale applicando i principi della dinamica di volo. I sistemi di controllo e propulsione sono progettati utilizzando i principi della dinamica di volo per consentire all’aria e ai veicoli spaziali di effettuare voli controllati ed efficienti.
Sebbene ciascuno dei tre assi di rotazione abbia una definizione scientifica, questi possono creare confusione ed è spesso più facile definirli in termini più semplici. Il passo si riferisce all’atteggiamento della direzione di volo rispetto al punto di riferimento, in una direzione verso l’alto o verso il basso. Quando un aereo sta salendo, si dice che il suo passo è positivo, cioè è angolato sopra il punto di riferimento.
Imbardata si riferisce all’atteggiamento dell’aereo da un lato all’altro. Immagina un modello di aereo seduto su un tavolo e, senza spostare il centro dell’aereo, fallo ruotare da un lato o dall’altro. Questa è imbardata. Il rollio può essere facilmente rappresentato immaginando un aeroplano in volo livellato e sollevando un’ala.