อากาศยาน

อากาศยาน () หมายถึงสิ่งหรือเครื่องที่สามารถบินได้โดยได้รับการรองรับจากอากาศ หรือโดยทั่วไปคือชั้นบรรยากาศของโลก มันสามารถต้านแรงดึงดูดของโลกโดยใช้แรงลอยตัว(แรงยกอยู่กับที่) หรือใช้แรงยกพลศาสตร์ ()ของ airfoil อย่างใดอย่างหนึ่ง, หรือมีไม่กี่กรณีที่ใช้แรงขับลงด้านล่าง()จากเครื่องยนต์ไอพ่น 

กิจกรรมของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับอากาศยานเรียกว่า การบิน () อากาศยานที่มีลูกเรือจะถูกบินโดยนักบินที่อยู่บนเครื่อง แต่ยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับอาจถูกควบคุมโดยระยะไกลหรือควบคุมตัวเองโดยเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่บนเครื่อง อากาศยานถูกแยกประเภทโดยเกณฑ์ที่แตกต่างกัน เช่นรูปแบบของการยกตัว การขับเคลื่อน การใช้งานและอื่นๆ

อากาศยานที่มีคนขับนั้นขับด้วยบุคคลที่เรียกว่า นักบิน จนกระทั่งในคริสต์ทศวรรษที่ 1960 ก็มีอากาศยานแบบที่ไม่มีคนขับเกิดขึ้น มีชื่อเรียกว่า "drone" ในช่วงทศวรรษที่ 1960 นั้น กองทัพสหรัฐได้นำคำว่า อากาศยานที่ควบคุมจากระยะไกล () มาใช้เรียกชื่ออากาศยานชนิดนี้ ปัจจุบันอากาศยานชนิดนี้มีชื่อเรียกโดยทั่วไปว่า อากาศยานไร้คนขับ ()

รูปแบบของการยกตัว 
อากาศยานแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ อากาศยานที่เบากว่าอากาศ () และ อากาศยานที่หนักกว่าอากาศ ()

อากาศยานที่เบากว่าอากาศ  
บทความหลัก: aerostat

อากาศยานประเภทนี้ใช้แรงลอยตัวในการลอยขึ้นสู่อากาศเช่นเดียวกับที่เรือลอยอยู่ในน้ำ ส่วนใหญ่จะใช้ถุงแก๊สหรือผ้าคลุมขนาดใหญ่แล้วเติมแก๊สที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่ำเข้าไป เช่น ฮีเลียม, ไฮโดรเจน หรืออากาศร้อนที่จะเบากว่าอากาศที่อยู่รอบๆ น้ำหนักที่ใส่เข้าไปรวมกับน้ำหนักของอากาศยานจะมีค่าเท่ากับน้ำหนักของอากาศที่อากาศยานประเภทนี้เข้าไปแทนที่ (คุณสมบัติของแรงลอยตัว)

ย้อนกลับไปเมื่อ 300 ปีก่อนคริสต์ศักราช บอลลูนอากาศร้อนขนาดเล็กที่มีชื่อว่า โคมแห่ง Kongming หรือโคมลอยฟ้า ถือว่าเป็นอากาศยานชนิดที่สองที่สามารถบินได้, อากาศยานชนิดแรกคือ ว่าว นั่นเอง

บอลลูนแต่เดิมเป็นสิ่งบินที่เบากว่าอากาศ, ในขณะที่เรือเหาะ()ถูกใช้สำหรับสิ่งบินขนาดใหญ่และใช้เครื่องยนต์ - ปกติจะเป็นปีกคงที่ - แม้ว่ายังไม่มีสักเครื่องที่ถูกสร้างขึ้น. การประดิษฐ์บอลลูนที่ใช้เครื่องยนต์, เรียกว่าบอลลูนที่ควบคุมได้ (), และต่อมาเป็นลำตัวแข็งที่ยอมให้เพิ่มขนาดให้ใหญ่ขึ้น, เริ่มที่จะเปลี่ยนวิธีการใช้คำเหล่านี้. สิ่งบินที่เบากว่าอากาศที่มีกำลังสูง, บ่งบอกคุณลักษณะโดยโครงสร้างด้านนอกที่แข็งแกร่งและผิวแบบอากาศพลศาสตร์ที่แยกต่างหากรอบๆถุงใส่แก๊ส, ได้ถูกสร้างขึ้น, ชื่อ Zeppelin ขนาดใหญ่ที่สุดและมีชื่อเสียงมากที่สุด. ยังคงไม่มียานอากาศที่มีปีกคงที่หรือบอลลูนที่ไม่แข็งแกร่งที่ใหญ่มากพอที่จะถูกเรียกว่าเรือเหาะได้, ดังนั้น 'เรือเหาะ'ได้กลายมาเป็นคำพ้องของสิ่งบินประเภทนี้.
จากนั้น หลายๆอุบัติเหตุ, เช่นภัยพิบัติฮินเดนเบอร์กในปี 1937 ได้นำไปสู่การตายของเรือเหาะเหล่านี้. 

สิ่งบินที่เบากว่าอากาศที่บังคับทิศทางได้, ขับเคลื่อนด้วยกำลังเครื่องยนต์เรียกว่า เรือบิน(). บางครั้งคำนี้ถูกนำมาใช้กับบอลลูนที่ไม่แข็งเท่านั้นและบางครั้ง บอลลูนเรือบิน() ถือได้ว่าเป็นคำนิยามของเรือเหาะ (ซึ่งก็อาจจะแข็งหรือไม่แข็ง). เรือบินที่ไม่แข็งมีลักษณะเป็นถุงแก๊สอากาศพลศาสตร์ในระดับปานกลางที่มีครีบปรับการทรงตัวที่ด้านหลัง. ยานเหล่านี้ไม่นานนี้กลายเป็นที่รู้จักว่าเป็น เรือเหาะที่ไม่แข็งหรือ blimps. ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง, รูปทรงนี้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผูกบอลลูนรวมกัน; ในสภาพอากาศลมแรง, วิธีนี้จะช่วยทั้งลดความเครียดในเชือกโยงและรักษาการทรงตัวของบอลลูน. ชื่อเล่น blimp ถูกนำมาพัฒนาพร้อมกับรูปทรง. ในสมัยโบราณที่ทันสมัย เรือบินขนาดเล็กหรือเรือเหาะใดๆจะเรียกว่า blimp, ไม่ว่า blimp จะมีเครื่องยนต์หรือไม่มีเครื่องยนต์ก็ตาม.

อากาศยานที่หนักกว่าอากาศ 
อากาศยานประเภทหนักกว่าอากาศนี้จะใช้วิธีการผลักอากาศหรือแก๊สลงไปข้างล่างเพื่อให้อากาศหรือแก๊สเหล่านั้นเกิดแรงปฏิกิริยาขึ้นมายกอากาศยานประเภทนี้ขึ้นมา (ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน) การเคลื่อนที่ลักษณะไดนามิคผ่านอากาศนี้เป็นที่มาของชื่อ aerodyne  ปัจจุบันมี 2 วิธีเท่านั้นที่จะสร้างแรกยกเหล่านี้ได้ ได้แก่ แรงยกทางอากาศพลศาสตร์() และแรงยกด้วยกำลังเครื่องยนต์ ()

แรงยกด้วยอากาศพลศาสตร์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปีก, โดยเครื่องบินปีกคงที่จะถูกทำให้ลอยอยู่ในอากาศโดยการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของปีก, และปีกหมุน()โดยการหมุนโรเตอร์รูปปีกซึ่งบางครั้งเรียกว่าปีกหมุน. ปีกเป็นพื้นผิวที่เรียบและวางตัวในแนวนอน, มักจะมีรูปร่างในภาคตัดขวางเป็น aerofoil. ในการบิน, อากาศต้องไหลผ่านปีกและสร้างแรงยก. 'ปีกยืดหยุ่น'เป็นปีกทำจากผ้าหรือวัสดุแผ่นบางๆ, มักจะแผ่อยู่บนกรอบที่แข็ง. 'ว่าว'ผูกติดอยู่กับพื้นดินและอาศัยความเร็วลมเหนือปีกของมัน, ซึ่งอาจยืดหยุ่นหรือแข็ง, คงที่, หรือแบบหมุน. 

ด้วยการยกตัวด้วยเครื่องยนต์, อากาศยานจะส่งแรงผลักดันของเครื่องยนต์ลงด้านล่างในแนวดิ่ง. อากาศยานแบบ V/STOL, เช่น Harrier Jump Jet และ F-35B จะบินขึ้นและบินลงในแนวดิ่งได้โดยใช้แรงยกจากเครื่องยนต์และถ่ายโอนแรงยกนั้นไปขับเคลื่อนตัวยานให้ไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง. 

จรวดล้วนๆปกติจะไม่ได้พิจารณาว่าเป็น Aerodyne, เพราะมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับอากาศสำหรับการยกตัว (และแม้แต่ยังสามารถบินไปในอวกาศได้); อย่างไรก็ตามหลายยานพาหนะที่ใช้แรงยกแบบอากาศพลศาสตร์ได้รับการขับเคลื่อนหรือการช่วยเหลือจากมอเตอร์จรวด เข่น ขีปนาวุธขับเคลื่อนโดยจรวดที่มีการยกตัวด้วยอากาศพลศาสตร์ที่ความเร็วสูงมากเนื่องจากการไหลเวียนของอากาศเหนือร่างกายของพวกมัน.

ปีกตรึง () 

ในการบินในอากาศของเครื่องบิน จะมีแรงหลักๆอย่างน้อย 4 แรงเกิดขึ้นเสมอ ได้แก่
 แรงยก () เครื่องบินสามารถลอยอยู่ในอากาศได้ เนื่องมาจากแรงยกที่เกิดขึ้นที่ปีก ซึ่งแรงยกนี้ จะเกิดขณะที่เครื่องบินมีการเคลื่อนที่ผ่านอากาศ (หรือมองในมุมกลับคือ มีอากาศเคลื่อนที่ผ่านปีก) ด้วยความเร็วที่เหมาะสม จะเกิดแรงยกที่เพียงพอจะ ยกเครื่องบินให้ลอยขึ้นได้ 
 แรงต้าน () แรงต้านคือแรงที่เกิดขึ้นขณะเครื่องบินมีการเคลื่อนที่ผ่านอากาศ ตัวแปรหลักของแรงต้านคือ ขนาดรูปทรงของเครื่องบิน และความเร็วขณะเคลื่อนที่
 น้ำหนัก () น้ำหนักรวมของเครื่องบิน
 แรงขับดัน () แรงที่ขับดัน หรือผลัก ฉุด เครื่องบินให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า มีแหล่งกำเนิดมาจากเครื่องยนต์ชนิดต่างๆ

บรรพบุรุษของอากาศยานปีกคงที่คือว่าว. ในขณะที่เครื่องบินปีกคงที่อาศัยความเร็วไปข้างหน้าเพื่อสร้างการไหลของอากาศเหนือปีก, ว่าวก็ผูกติดอยู่กับพื้นดินและอาศัยลมพัดผ่านปีกของมันเพื่อสร้างแรงยก. ว่าวเป็นชนิดแรกของอากาศยานที่บินได้และถูกคิดค้นในประเทศจีนประมาณ 500 ปีก่อนคริสตกาล. การวิจัยตามหลักอากาศพลศาสตร์หลายครั้งมากที่ทำกับว่าวก่อนทดสอบกับเครื่องบิน, อุโมงค์ลมและโปรแกรมสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ก็มีการนำมาใช้. 

ยานที่หนักกว่าอากาศเครื่องแรกที่สามารถควบคุมการบินได้อย่างเป็นอิสระคือเครื่องร่อน(). เครื่องร่อนที่ออกแบบโดย George Cayley ได้ทำการบินที่ควบคุมได้จริงโดยมนุษย์เป็นผู้ขับเป็นครั้งแรกในปี 1853. 

อากาศยานปีกคงที่ (หรือ aeroplane หรือ airplane)ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์และทำงานได้จริงในทางปฏิบัติได้รับการคิดค้นโดย Wilbur และ Orville Wright. นอกเหนือไปจากวิธีการในการขับเคลื่อน, อากาศยานปีกคงที่โดยทั่วไปถูกกำหนดตามคุณลักษณะของ'รูปแบบของปีก'()ของพวกมัน. คุณลักษณะของปีกที่สำคัญที่สุดคือ 

 จำนวนปีก - ปีกชั้นเดียว(), ปีกสองชั้น(), และอื่น ๆ 
 ตัวค้ำยันปีก - มีตัวค้ำยันหรือคาน(), แข็ง, หรือยืดหยุ่น 
 planform ของปีก - aspect ratio(อัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง), มุมของการลู่, และการปรับเปลี่ยนใดๆไปตามความยาว (รวมถึงแบบที่เป็นสามเหลี่ยมหรือ delta wing) 
 จุดที่ติดตั้งของตัวกันโคลงแนวนอน(), ถ้ามี 
 Dihedral angle (มุมของปีกเมื่อเทียบกับแกนกลางของลำตัวเครื่องบิน) - บวก, ศูนย์, หรือลบ (anhedral) 

'อากาศยานปีกรูปทรงเรขาคณิตแปรได้'สามารถเปลี่ยนรูปแบบของปีกในระหว่างการบินได้. 

อากาศยาน'ปีกบิน'()จะไม่มีลำตัว, ถึงแม้ว่ามันอาจจะมีปุ่มหรือฝักขนาดเล็ก. ตรงข้ามกันคือ'ลำตัวยก'(), ซึ่งไม่มีปีก, แม้ว่ามันอาจจะมีพื้นผิวกันโคลงและการควบคุมขนาดเล็ก

ยานพาหนะปีกในผลกระทบพื้นดิน()อาจจะถือว่าเป็นอากาศยานปีกคงที่. พวกมัน"บิน"ได้อย่างมีประสิทธิภาพใกล้กับพื้นผิวของพื้นดินหรือพื้นน้ำ, เช่นเดียวกับเครื่องบินทั่วไปในระหว่างการบินขึ้น ตัวอย่างคือ ekranoplan ของรัสเซีย (ชื่อเล่น "ปีศาจทะเลสาบแคสเปียน") อากาศยานขับเคลื่อนด้วยแรงมนุษย์() ยังพึ่งพา ground-effect เพื่อที่จะยังคงลอยอยู่ในอากาศด้วยกำลังของนักบินที่น้อยนิด, แต่นี่เป็นเพียงเพราะว่าพวกมันมีแรงขับต่ำมากเกินไป - ในความเป็นจริง ตัวยานทั้งหมด()มีความสามารถในการบินได้สูงกว่านั้น

อากาศยานปีกหมุน (Rotorcraft) 

บทความหลัก: Rotorcraft

อากาศยานปีกหมุน หรือ Rotorcraft ใช้การหมุนของโรเตอร์ไปหมุนใบพัดที่มีหน้าตัดเป็นรูปแพนอากาศ (Airfoil) เพื่อสร้างแรงยก. ตัวอย่างของอากาศยานประเภทนี้คือ เฮลิคอปเตอร์, autogyro และพันธ์ผสมหลายอย่างเช่น gyrodyne และ Compound rotorcraft.

"เฮลิคอปเตอร์"มีโรเตอร์หนึ่งตัวหมุนด้วยเพลาที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์. โรเตอร์จะผลักอากาศลงล่างเพื่อสร้างแรงขับ. โดยการเอียงโรเตอร์ไปข้างหน้า, อากาศที่พัดลงด้านล่างจะเอียงไปข้างหลัง, สร้างแรงผลักให้บินไปข้างหน้า. เฮลิคอปเตอร์บางลำมีโรเตอร์มากกว่าหนึ่งตัวและมีไม่กี่ลำที่ใช้ไอพ่นหมุนโรเตอร์.

Autogyroมีโรเตอร์ที่ไม่ต่อเข้ากับเครื่องยนต์, แต่มีเครื่องสร้างพลังงานแยกส่วนเพื่อสร้างแรงผลัก. โรเตอร์จะถูกทำให้เอียงไปช้างหลัง. เมื่อ autogyro เคลื่อนไปข้างหน้า, อากาศจะเป่าขึ้นข้างบนไปที่โรเตอร์, ทำให้มันหมุน. การหมุนนี้ไปเพิ่มความเร็วของอากาศที่ไหลผ่านโรเตอร์, เป็นการสร้างแรงยก. Rotor kite เป็น  autogyro ที่ไม่ต่อเข้ากับเครื่องยนต์, ซึ่งมันจะถูกลากเพื่อสร้างความเร็วไปข้างหน้าหรอถูกล่ามไว้กับพื้นด้วยสมออยู่กับที่ท่ามกลางกระแสลมแรงเพื่อให้ว่าวบิน

Cyclogyro จะหมุนปีกของมันรอบๆแกนแนวนอน

Compound rotorcraft มีปีกที่สร้างแรงยกในการบินไปข้างหน้า ในปัจจุบัน มันถูกแยกประเภทเป็นแบบ"การยกด้วยกำลัง"() และไม่ใช่ rotorcraft.

Tiltrotor (เช่น V-22 Osprey), tiltwing, tailsitter, และ coleopter มีโรเตอร์/ใบพัดในแนวนอนสำหรับการบินแนวดิ่ง, และในแนวดิ่งสำหรับการบินไปข้างหน้า

อากาศยานที่ยกตัวแบบอื่นๆ 

 "ลำตัวยก"() เป็นอากาศยานที่มีลำตัวถูกสร้างให้มีรูปร่างที่สร้างแรงยกได้. มันอาจจะมีปีกบ้างแต่ก็เล็กเกินไปที่จะสร้างแรงยกจำนวนมากได้, ปีกที่มีจะถูกใช้สำหรับการทรงตัวและการควบคุมเท่านั้น อากาศยานเหล่านี้มีประสิทธิภาพไม่ค่อยดีนัก: มันประสบปัญหากับแรงต้านที่สูง, และต้องบินที่ความเร็วสูงอีกด้วยเพื่อสร้างแรงยกให้มากพอในการบิน  เครื่องต้นแบบเพื่อการวิจัยหลายเครื่อง, เช่น Martin-Marietta X-24, ซึ่งนำไปสู่ยานกระสวยอวกาศ, เป็นเครื่องแบบลำตัวยก(แต่ยานกระสวยเองไม่ใช่), และขีปนาวุธความเร็วสูงบางตัวได้รับแรงยกจากกระแสอากาศเหนือร่างกายรูปหลอดของมัน

 "ยกด้วยเครื่องยนต์"() พี่งพาการยกที่ได้จากเครื่องยนต์สำหรับการบินขึ้นและบินลงในแนวดิ่ง(). มีหลายชนิดที่เปลี่ยนมาใช้การยกแบบ fixed-wing เพื่อใช้บินในแนวราบ. หลายระดับชั้นของ powered lift ได้แก่เครื่องบินไอพ่น VTOL (เช่น Harrier jump-jet)และ tiltrotors (เช่น V-22 Osprey), เป็นต้น.
 "Flettner airplane" ใช้ท่อทรงกระบอกหมุนแทนปีกคงที่, แรงยกจะได้จาก magnus effect.

ระบบขับดันอากาศยาน (propulsion)

อากาศยานที่ไม่ใช้เครื่องยนต์ 

บทความหลัก: Unpowered aircraft
 
เครื่องร่อนเป็นอากาศยานที่หนักกว่าอากาศที่ไม่ได้ใช้กำลังขับเคลื่อนหลังจากขึ้นสู่อากาศแล้ว. การบินขึ้นอาจจะโดยการวิ่งไปข้างหน้าและโดดลงจากสถานที่สูง, หรือโดยการดึงขึ้นไปในอากาศโดยการลาก, ด้วยกว้านบนพื้นดิน, หรือโดยยานพาหนะที่"ลาก"ด้วยกำลังเครื่องยนต์ สำหรับเครื่องร่อนในการรักษาความเร็วไปข้างหน้าในอากาศและแรงยก, มันจะต้องร่อนลงเมื่อสัมพันธ์กับอากาศ (แต่ไม่จำเป็นต้องสัมพันธ์กับพื้นดิน) เครื่องร่อนจำนวนมากสามารถ 'ทะยาน'ขึ้นในอากาศ - ไปที่ความสูงจากกระแสลมที่พัดขึ้น() เช่นกระแสลมร้อน. ตัวอย่างที่ควบคุมได้ในทางปฏิบัติครั้งแรกได้รับการออกแบบและสร้างโดยนักวิทยาศาสตร์และเป็นผู้บุกเบิกชาวอังกฤษ George Cayley, หลายคนจำได้ว่าเขาเป็นวิศวกรการบินคน ตัวอย่างทั่วไปของเครื่องร่อนคือ sailplane, hang glider และ paraglider.

บอลลูนจะลอยไปด้วยลม แม้ว่าปกตินักบินจะสามารถควบคุมระดับความสูง, โดยการให้ความร้อนกับอากาศหรือโดยการทิ้งน้ำหนักถ่วง, ทำการควบคุมทิศทางในบางครั้ง (เนื่องจากทิศทางลมเปลี่ยนแปลงไปตามระดับความสูง) บอลลูนไฮบริดรูปปีกสามารถร่อนตามทิศทางเมื่อกำลังลอยสูงขึ้นหรือกำลังตกลง; แต่บอลลูนรูปทรงกลมไม่มีการควบคุมทิศทางอย่างนั้น

ว่าวเป็นอากาศยานประเภทหนึ่ง ที่ผูกโยงอยู่กับพื้นดินหรือวัตถุอื่นๆ(อยู่กับที่หรือเคลื่อนที่) ที่ช่วยรักษาความตึงในสายโยงหรือสายว่าว; พวกมันพึ่งพาลมเสมือนหรือลมจริงที่เป่าเหนือและใต้ลำตัวของพวกเขาในการสร้างแรงยกและแรงต้าน. Kytoons เป็นพันธ์ผสใระหว่างว่าวกับบอลลูนที่มีรูปทรงและโยงกับเชือกเพื่อสร้างการรับลม, และอาจอยู่ในกลุ่มเบากว่าอากาศ, ลอยตัวเป็นกลาง, หรือหนักกว่าอากาศ

อากาศยานที่ใช้เครื่องยนต์ 

บทความหลัก: Powered aircraft 

อากาศยานที่ใช้เครื่องยนต์มีแหล่งที่มาของพลังงานกลอยู่บนเครื่องหนึ่งแหล่งหรือมากกว่า, โดยปกติเครื่องยนต์ของอากาศยานส่วนใหญ่เป็นเครื่องยนต์ลูกสูบหรือกังหันก๊าซที่มีน้ำหนักเบา. เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์จะถูกเก็บไว้ในถังที่อยู่ในปีก, แต่เครื่องบินขนาดใหญ่ยังมีถังเชื้อเพลิงเพิ่มเติมในลำตัว

อากาศยานที่ใช้ใบพัด (Propeller aircraft) 

อากาศยานที่ใช้ใบพัดจะใช้ใบพัดหนึ่งใบหรือมากกว่า, เป็นเหมือนสกรูแทงเข้าไปในอากาศ() เพื่อสร้างแรงผลักดันในทิศทางเดินหน้า. โดยทั่วไป ใบพัดจะถูกติดตั้งไว้ที่ส่วนหน้าของแหล่งกำเนิดกำลังใน'รูปแบบของการฉุดลาก'() แต่อาจติดตั้งไว้ข้างหลังก็ได้ใน'รูปแบบของการผลัก'(). ใบพัดมีหลายรูปแบบเช่น contra-rotating propellers และ ducted fan เป็นต้น

แหล่งจ่ายพลังงานที่ใช้หมุนใบพัดมีหลายชนิด เรือบินในยุคแรกใช้กำลังคนหรือเครื่องยนต์ไอน้ำ ลูกสูบเครื่องยนต์ลูกสูบสันดาปภายในถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติมากขึ้นแทบจะทุกลำของเครื่องบินปีกคงที่จนถึงสงครามโลกครั้งที่สองและยังคงใช้อยู่ในเครื่องบินขนาดเล็กจำนวนมาก บางชนิดใช้เครื่องยนต์กังหันเพื่อหมุนใบพัดในรูปแบบของเทอร์โบปรอปหรือ propfan. การบินด้วยพลังมนุษย์ทำได้สำเร็จ, แต่ยังไม่ได้กลายเป็นวิธีการขนส่งในทางปฏิบัติ อากาศยานไร้คนขับและรูปแบบยังมีการใช้แหล่งพลังงานเช่นมอเตอร์ไฟฟ้าและหนังสติ๊ก

อากาศยานไอพ่น 

อากาศยานไอพ่นจะใช้เครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้อากาศ (),  ที่ดูดอากาศเข้าไป, เผาเชื้อเพลิงด้วยอากาศนั้นในห้องเผาใหม้(), แล้วอัดไอเสียออกทางด้านหลังเพื่อสร้างแรงขับ

เครื่องยนต์ turbojet และ turbofan ใช้กังหันปั่นเพื่อขับใบพัดหนึ่งตัวหรือมากกว่า, เพื่อสร้างแรงผลักดันเพิ่มเติม. afterburner อาจถูกใช้เพื่อฉีดเชื้อเพลิงส่วนเกินเข้าไปในไอเสียที่ร้อน, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง"ไอพ่นเร็ว"ที่ใช้ในการทหาร. การใช้กังหันไม่ได้เป็นเป็นสิ่งจำเป็นยิ่งยวด: การออกแบบอื่นๆ รวมถึง pulse jet และ ramjet ก็ใช้ได้. ออกแบบที่เรียบง่ายทางกลไกเหล่านี้ไม่สามารถใช้งานได้เมื่ออยู่กับที่, ดังนั้นอากาศยานจะต้องบินให้เร็วโดยวิธีการอื่น. การปรับเปลี่ยนอื่นๆหลายอย่างได้ถูกนำมาใช้, รวมทั้ง motorjet และลูกผสมเช่น J58 ของบริษัท แพรตต์แอนด์วิทนีย์, ซึ่งสามารถแปลงไปมาระหว่างการดำเนินงานแบบ turbojet และ ramjet. 

 

เมื่อเทียบกับใบพัด, เครื่องยนต์ไอพ่นสามารถให้แรงขับที่สูงกว่า, ความเร็วสูงกว่า, และบินสูงประมาณ 40,000 ฟุต (12,000 เมตร), ประสิทธิภาพมากกว่ามาก. พวกมันยังประหยัดน้ำมันมากกว่าจรวด. ผลก็คือ เกือบทั้งหมดของอากาศยานขนาดใหญ่ที่ต้องการความเร็วสูงหรือการบินที่ระดับสูงจะใช้เครื่องยนต์เจ็ต.

อากาศยานปีกหมุน 

อากาศยานปีกหมุนบางอย่าง เช่นเฮลิคอปเตอร์ มีปีกหรือ"โรเตอร์"ที่หมุนโดยเครื่องยนต์, ที่แผ่นโรเตอร์สามารถบิดทำมุมไปข้างหน้าเล็กน้อยเพื่อให้สัดส่วนหนึ่งของแรงยกถูกชี้นำให้ไปข้างหน้า. โรเตอร์, เหมือนใบพัด, อาจถูกขับเคลื่อนโดยวิธีที่หลากหลายเช่นลูกสูบเครื่องยนต์หรือกังหัน. การทดลองหลายครั้งยังใช้'หัวฉีดเจ็ทที่ปลายของแผ่นโรเตอร์'()อีกด้วย

ประเภทอื่นๆของการขับเคลื่อน 
 
อากาศยานขับเคลื่อนด้วยจรวด() ได้มีการทดลองเป็นครั้งคราวและเครื่องบินขับไล่ Messerschmitt "Komet" ได้แสดงความสามารถในสงครามโลกครั้งที่สอง. ตั้งแต่นั้นมาพวกมันถูกจำกัดให้เป็นแค่อากาศยานเพื่อการวิจัยเท่านั้น, เช่น North American X-15, ซึ่งเดินทางขึ้นไปในอวกาศในที่ซึ่งเครื่องยนต์ที่ใช้อากาศหายใจ() ไม่สามารถทำงานได้ (จรวดบรรทุก oxidant ของมันไปเอง). จรวดมักจะถูกนำมาใช้เป็นตัวเสริมสำหรับแหล่งพลังงานหลัก, โดยทั่วไปสำหรับการบินขึ้นโดยใช้จรวดช่วยส่ง()ของอากาศยานบรรทุกสัมภาระขนาดหนัก, แต่ยังให้ความสามารถในการวิ่งออกอย่างรุนแรงด้วยความเร็วสูงในการออกแบบไฮบริดบางอย่างเช่น Saunders-Roe SR.53. 
 "Ornithopter" ได้รับแรงผลักดันจากการกระพือปีกของมัน" พบว่ามีการใช้งานจริงใน model hawk ที่ใช้เพื่อการแช่แข็งสัตว์ที่เป็นเหยื่อให้เข้าสู่ความสงบนิ่งเพื่อให้พวกมันสามารถจับได้ง่ายและในนกของเล่น.

องค์ประกอบทั่วไปของเครื่องบิน

โครงสร้าง (airframe)
คือ โครงสร้างหลัก หรือโครงส่วนรับแรงต่างๆ ทางกล ซึ่งเป็นโครงสร้างทั้งหมดของอากาศยานยกเว้นส่วนของระบบขับดัน การออกแบบโครงสร้างนี้ต้องคำนึงถึงหลักอากาศพลศาสตร์ (aerodynamics) วัสดุศาสตร์ (materials technology) กระบวนการผลิต (manufacturing methods) เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพ ความปลอดภัย สุงสุดและอยู่ในงบประมาณที่เหมาะสม

ลำตัว (fuselage) 
คือลำตัวหลักของอากาศยาน ประกอบด้วยห้องผู้โดยสาร ห้องลูกเรือ ห้องนักบิน และที่เก็บสัมภาระ

ปีก (wing) 
ปีกของอากาศยานมีหลากหลายรูปแบบ บางประเภทมีปีก 2 ปีก บางประเภทมีมากกว่านั้น
ถ้าเราจินตาการว่าตัดขวางปีกออกมา(crossection) จะเห็นเป็นแพนอากาศ (air foil) 
หน้าที่หลักของปีกคือ สร้างแรงยกที่ทำให้อากาศยานลอยอยู่ในอากาศได้ นอกจากนี้ในอากาศยานบางรุ่น ปีกยังเป็นส่วนที่ไว้ติดตั้งเครื่องยนต์ หรือเก็บน้ำมันเชื้อเพลิงด้วย

วัสดุหลักสำหรับโครงสร้าง ลำตัว และปีก  (กรณีของเครื่องบิน) ได้แก่
 อะลูมิเนียม อัลลอยด์-- เป็นวัสดุหลักที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น เครื่องบินโบอิง 747  โครงสร้างทำมาจาก อะลูมิเนียมถึง 80% อะลูมิเนียมเป็นที่นิยมเพราะ การตัดขั้นรูปสะดวก ราคาเหมาะสม มีความต้านทาน การกัดกร่อนพอสมควร และมีอัตราความแข็งแรงเมื่อเทียบกับน้ำหนักดีมาก
 เหล็กกล้า -- ในเครื่องบินพาณิชทั่วไป ใช้เหล็กกล้า ประมาณ 17% ในการทำเป็นโครงสร้าง ใช้ในบริเวณที่ต้องการความแข็งแรงสูง เช่นจุดยึดจับของปีก, ระบบลงจอด เป็นต้น
 ไทเทเนียม อัลลอยด์-- ไทเทเนียมมีข้อดีคล้ายอะลูมิเนียม คือ มีอัตราความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีมาก และยิ่งไปกว่านั้นคือ ยังคงสภาพความแข็งแรงได้อยู่ แม้ที่อุณหภูมิสูง แต่ข้อเสียคือ การตัดแต่งขึ้นรูปทำได้ยาก และราคาแพงกว่า อะลูมิเนียม 5-10 เท่า แต่อย่างไรก็ตาม ไทเทเนียม จำเป็นสำหรับอากาศยานความเร็วเหนือเสียง (Supersonic aircraft) เพราะขณะบินด้วยความเร็วเหนือเสียงนั้น จะเกิดความร้อนสูงที่ผิวของอากาศยาน เนื่องมาจาก การเสียดสีของอากาศกับผิวของกาศยานขณะที่บินด้วยความเร็วสูง หรือที่เรียกว่า Aerodynamic Heating 
 นิเกิลอัลลอยด์-- มีคุณสมบัติคงความแข็งแรงขณะที่อุณหภูมิสูง ยิ่งกว่าไทเทเนียม ใช้สำหรับอากาศยานที่เร็วกว่า supersonic ขึ้นไปอีก อากาศยานแบบ Hypersonic (เช่น The North American X-15, บินได้เร็วถึง 7 มัค) เครื่องบินยิ่งบินด้วยความเร็วสูงมากขึ้น Aerodynamic Heating ก็ยิ่งมากขึ้นด้วย
 คอมโพสิต-- คอมโพสิตเป็นวัสดุผสมที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาใหม่ เมื่อเทียบความสามารถในการรับแรงต่างๆ กับโลหะแล้ว คอมโพสิตจะมีน้ำหนักที่เบากว่าอย่างน้อย 25%   คอมโพสิตนี้ประกอบด้วยวัสดุจำพวกเส้นใย และตัวประสาน (Matrix binder) อากาศยานสมัยใหม่ มีแนวโน้มที่จะใช้คอมโพสิตมากขึ้นเรื่อยๆ

ระบบขับดัน (propulsion system)   
ประกอบด้วยเครื่องยนต์และอุปกรณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง 
เครื่องยนต์เป็นส่วนประกอบที่ทำให้อากาศยานมีแรงขับดัน (thrust) ให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ สำหรับเครื่องบินแล้ว เครื่องยนต์จัดเป็นองค์ประกอบที่มีราคาแพงที่สุดชุดหนึ่งของเครื่องบินนั้นๆ
เครื่องยนต์ของอากาศยาน ก็มีหลากหลายชนิด เช่นเครื่องยนต์ใบพัด เครื่องยนต์ไอพ่น เป็นต้น
ในเครื่องบินพาณิชบางลำอาจมีเครื่องยนต์มากกว่าที่จำเป็นพื้นฐาน กล่าวคือ เครื่องบินบางลำ สามารถบินต่อหรือหาที่ลงจอดได้ หากเครื่องยนต์บางเครื่องไม่ทำงาน
สำหรับเครื่องบินพาณิช จากบริษัทผู้ผลิตเครื่องบินเดียวกัน อาจจะติดตั้งเครื่องยนต์แตกต่างผู้ผลิตได้ 

เครื่องบินพาณิชที่บินข้ามเมืองใกลๆ ภายในประเทศ หรือบินข้ามประเทศ ข้ามทวีป ล้วนแต่ใช้เครื่องยนต์ไอพ่นเป็นตัวกำเนิดแรงขับดันทั้งสิ้น

เอวิโอนิกส์  (avionics)   
ประกอบด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับการควบคุมอากาศยานและการสื่อสาร

พื้นผิวควบคุมการบิน (flight control surfaces)   
เป็นส่วนที่นักบินใช้ในการควบคุมให้อากาศยานเคลื่อนที่ในทิศทางที่ต้องการ เช่น เงย (pitch), ก้ม (down), หมุน(roll), หัน(yaw)

ระบบลงจอด (Undercarriage or landing gear)   
ประกอบด้วยโครงสร้างที่ใช้ในการรองรับอากาศยานขณะอยู่บนภาคพื้น เช่นทำการลงจอด ซ่อมบำรุง หรือกำลังจะขึ้นบิน
ที่สามารถมองเห็นได้อย่างเด่นชัดคือล้อยางขนาดใหญ่ ที่อยู่ใต้ท้องเครื่อง หรือหาง หรือ บริเวณปีก
โดยทั่วระบบลงจอดนี้ จะสามารถพับเก็บได้ เพื่อลดแรงต้านขณะบิน

คุณลักษณะในการบิน

ไฟลท์เอนเวอลอป 
ไฟลท์เอนเวอลอป () ของอากาศยานหมายถึงขีดความสามารถของอากาศยานในด้านความเร็ว, อัตราบรรทุก, และระดับความสูงที่สามารถดำเนินการบินได้อย่างปลอดภัย. คำนี้ยังหมายถึงการวัดอื่นๆ เช่นความสามารถในการทำงานด้านยุทธวิธี. เมื่อยานถูกผลัก, เช่นโดยการปักหัวลงที่ความเร็วสูง, มันถูกเรียกว่า มันกำลังบิน"นอกเอนเวอลอป", บางอย่างที่ไม่ปลอดภัย.

พิสัย 

บทความหลัก: พิสัย(อากาศยาน)

พิสัย () คือระยะทางที่อากาศยานบินได้นับตั้งแต่ขึ้นบินจนกระทั่งลงจอด ค่าพิสัยถูกจำกัดโดยระยะเวลาที่อากาศยานยังสามารถบินอยู่ได้ 

สำหรับอากาศยานที่ใช้เครื่องยนต์เช่น เครื่องบินขนส่งหรือเครื่องบินโดยสาร ระยะเวลาที่เครื่องบินสามารถบินอยู่ได้ ประเมินจากปริมาณเชื้อเพลิงที่มีเทียบกับอัตราการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องบินนั้นๆ  

สำหรับอากาศยานที่ไม่ได้ใช้เครื่องยนต์  เช่นเครื่องร่อน บอลลูน หรือเรือเหาะ เป็นต้นนั้น  ระยะเวลาการบินสูงสุดถูกจำกัดโดยปัจจัยต่างๆ เช่นสภาพอากาศ สภาพความพร้อมความอดทนของนักบิน ตัวอย่างเช่นบอลลูน ระยะเวลาที่สามารถทำการบินนั้น ถูกจำกัดโดยปริมาณแก็สเชื้อเพลิงที่ใช้สร้างอากาศร้อนเพื่อให้เกิดแรงยก  ดังนั้นพิสัยจึงประเมินได้จากอัตราความเร็วเฉลี่ยของบอลลูนคูณด้วยระยะเวลาที่สามารถทำการบินได้

พลศาสตร์การบิน  
 
บทความหลัก: Flight dynamics (aircraft) 

 
พลศาสตร์การบินเป็นวิทยาศาสตร์ของแนวทิศทางการวางตัวและการควบคุมของยานพาหนะทางอากาศในสามมิติ. พารามิเตอร์ด้านพลศาสตร์การบินที่สำคัญสามประการคือ'มุมของการหมุน'รอบ'แกนสามแกน'ของ'ศูนย์กลางของมวล', ที่เรียกว่า "เงย"(),"ม้วน"(), และ "หัน"() (ค่อนข้างแตกต่างจากการใช้งานของพวกมันที่เป็น Tait-Bryan angles). 

 'ม้วน' เป็นการหมุนรอบแกนตามยาว (เทียบเท่ากับการม้วนหรือการเอียงของเรือ) ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวขึ้นลงของปลายปีกที่วัดจาก'มุมการม้วนหรือที่ลาดชัน'() 
 'เงย' เป็นการหมุนรอบแกนแนวนอนด้านข้างทำให้เกิดการเคลื่อนไหวขึ้นลงของจมูกเครื่องบินที่วัดจาก'มุมของการโจมตี'() 
 'หัน' เป็นการหมุนรอบแกนแนวตั้งทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของจมูกจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งที่เรียกว่า'เลื่อนไปด้านข้าง'().
 
พลศาสตร์การบินเกี่ยวข้องกับเสถียรภาพและการควบคุมการหมุนของอากาศยานรอบๆแต่ละแกนเหล่านี้.

เสถียรภาพ 

 
อากาศยานที่ไม่เสถียรมีแนวโน้มที่จะหลุดออกจากเส้นทางการบินและดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะบิน. เครื่องบินที่มีเสถียรภาพมากมีแนวโน้มที่จะอยู่ในเส้นทางการบินจนเป็นเรื่องยากที่จะจัดการด้านกลยุทธ. ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบใดๆเพื่อให้บรรลุในระดับความมั่นคงที่ต้องการ. เนื่องจากการใช้อย่างแพร่หลายของเครื่องคอมพิวเตอร์ดิจิตอล, มันจีงกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นสำหรับการออกแบบสำหรับความไม่แน่นอนโดยเนื้อแท้และเพื่อพึ่งพาระบบการควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์เพื่อให้มีเสถียรภาพเทียม 

อากาศยานปีกคงที่ปกติจะไม่แน่นอนในเรื่องของ pitch, roll และ yaw. ความเสถียรด้าน pitch และ yaw ของการออกแบบปีกคงที่ทั่วไปต้องการตัวกันโคลงในแนวนอนและแนวดิ่ง(), ที่ทำหน้าที่ในลักษณะที่คล้ายกับขนนกของลูกธนู. พื้นผิวที่มีความเสถียรเหล่านี้ทำให้เกิดความสมดุลของแรงอากาศพลศาสตร์และให้ความเสถียรกับพลศาสตร์การบินของ pitch และ yaw. ตัวกันโคลงเหล่านี้มักจะได้รับการติดตั้งอยู่บนส่วนหาง (แพนหาง), แม้ว่าในรูปแบบ canard, ปีกท้ายหลักใช้แทนที่ปีกหน้า() ของ canard เพื่อใช้เป็นตัวรักษาความเสถียรของ pitch(). อากาศยานแบบปีกคู่และแบบไร้หาง()พึ่งพากฎทั่วไปเดียวกันเพื่อให้บรรลุความเสถียร, พื้นผิวท้ายอากาศยานเป็นที่หนึ่งที่มีเสถียรภาพ. 

ปีกหมุนโดยทั่วไปจะมีความไม่แน่นอนในการหันเห, มันต้องการตัวกันโคลงแนวดิ่ง. 

บอลลูนโดยทั่วไปจะมีเสถียรภาพมากด้าน pitch และ roll เนื่องจากใช้วิธีแขวนสัมภาระเป็นตัวถ่วงไว้ข้างใต้.

การควบคุม 
'พื้นผิวการควบคุมการบิน'() ช่วยให้นักบินสามารถควบคุม'สภาพการวางตัวของการบิน'()ของอากาศยานและมันมักจะเป็นส่วนหนึ่งของปีกหรือติดตั้งอยู่บน, หรือเป็นส่วนหนึ่งของ, พื้นผิวรักษาเสถียรภาพที่เกี่ยวข้อง. การพัฒนาของพวกมันคือความก้าวหน้าที่สำคัญในประวัติศาสตร์ของเครื่องบิน, ซึ่งมีจนถึงจุดที่ไม่สามารถควบคุมได้ในการบิน. 

วิศวกรการบินมีหน้าที่พัฒนาระบบการควบคุมสำหรับการวางตัวของยาน (การทรงตัวหรือมุมมอง) รอบๆ ศูนย์ของมวล()ของยาน. ระบบการควบคุมประกอบด้วยตัวกระตุ้น(), ซึ่งใส่แรงต่างๆเข้าไปในทิศทางที่แตกต่างกัน, และสร้างกำลังการหมุนหรือโมเมนท์รอบๆศูนย์กลางพลศาสตร์ของอากาศยาน, ซึ่งจะไปเอียงอากาศยานในแนว pitch, roll และ yaw. ตัวอย่าง pitch moment เป็นแรงในแนวดิ่งที่จ่ายให้ในระยะทางข้างหน้าหรือข้างท้ายจากศูนย์กลางพลศาสตร์ของยาน, ทำให้เครื่องบินเงยขึ้นหรือก้มลง. ระบบการควบคุมบางครั้งยังถูกใช้ในการเพิ่มหรือลดแรงต้านเช่นในการชะลอตัวยานให้มีความเร็วที่ปลอดภัยสำหรับการ landing. 

สองแรงอากาศพลศาสตร์หลักที่กระทำบนอากาศยานใดๆคือแรงยกที่รองรับมันในอากาศและแรงต้านที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของมัน. พื้นผิวการควบคุมหรือเทคนิคอื่นๆอาจถูกนำมาใช้เช่นกันเพื่อให้มีผลกระทบต่อแรงเหล่านี้โดยตรง, โดยไม่ก่อให้เกิดการหมุนใดๆ.

อ้างอิง

ยานพาหนะ
อากาศยาน