Vliegtuig
Stuwkracht, de voorwaarts werkende kracht, is in tegenstelling tot slepen, zoals heffen in tegenstelling tot gewicht. Stuwkracht wordt verkregen door een massa omgevingslucht te versnellen tot een snelheid groter dan de snelheid van het vliegtuig; de gelijke en tegenovergestelde reactie is dat het vliegtuig vooruit beweegt. In heen en weer bewegende of door een turboprop aangedreven vliegtuigen, wordt de stuwkracht afgeleid van de voortstuwende kracht die wordt veroorzaakt door de rotatie van de propeller, terwijl de resterende stuwkracht wordt geleverd door de uitlaat. In een straalmotor is de stuwkracht afkomstig van de voortstuwende kracht van de roterende bladen van een turbine die lucht comprimeert, die vervolgens wordt geëxpandeerd door de verbranding van ingebrachte brandstof en uit de motor wordt afgevoerd. In een raketaangedreven vliegtuig wordt de stuwkracht afgeleid van de gelijke en tegengestelde reactie op het verbranden van de raketstuwstof. In een zweefvliegtuig wordt de hoogte die wordt bereikt door mechanische, orografische of thermische technieken vertaald in snelheid door middel van zwaartekracht.
Handelen in voortdurende oppositie tegen stuwkracht is slepen, dat twee elementen heeft. Parasitaire weerstand wordt veroorzaakt door vormweerstand (door vorm), huidwrijving, interferentie en alle andere elementen die niet bijdragen aan lift; geïnduceerde weerstand is die welke wordt gecreëerd als resultaat van het genereren van lift.
Parasitaire weerstand neemt toe naarmate de luchtsnelheid toeneemt. Voor de meeste vluchten is het wenselijk om alle luchtweerstand tot een minimum te beperken, en om deze reden wordt er veel aandacht besteed aan het stroomlijnen van de vorm van het vliegtuig door zoveel mogelijk luchtweerstandopwekkende constructies te elimineren (bijv. De cockpit omsluiten met een luifel, het landingsgestel intrekken, met vlak klinken, en het schilderen en polijsten van oppervlakken). Enkele minder voor de hand liggende elementen van weerstand zijn de relatieve plaatsing en het oppervlak van de romp en vleugel, motor en staartvlakken; de kruising van vleugels en staartvlakken; het onbedoeld lekken van lucht door de constructie; het gebruik van overtollige lucht voor koeling; en het gebruik van individuele vormen die lokale luchtstroomscheiding veroorzaken.
De geïnduceerde weerstand wordt veroorzaakt door dat element van de lucht dat naar beneden wordt afgebogen en dat niet verticaal is ten opzichte van de vliegbaan, maar iets naar achteren is gekanteld. Naarmate de aanvalshoek toeneemt, neemt ook de weerstand toe; op een kritiek punt kan de aanvalshoek zo groot worden dat de luchtstroom over het bovenoppervlak van de vleugel wordt verbroken en de lift verloren gaat terwijl de weerstand toeneemt. Deze kritieke toestand wordt de stal genoemd.
Lift, weerstand en overtrekken worden allemaal op verschillende manieren beïnvloed door de vorm van de vleugelvorm. Een elliptische vleugel zoals die werd gebruikt op de Supermarine Spitfire-jager uit de Tweede Wereldoorlog, bijvoorbeeld, hoewel aerodynamisch ideaal in een subsonisch vliegtuig, heeft een meer ongewenst overtrekkenpatroon dan een eenvoudige rechthoekige vleugel.
De aerodynamica van supersonische vluchten is complex. Lucht is samendrukbaar, en naarmate snelheden en hoogtes toenemen, begint de snelheid van de lucht die over het vliegtuig stroomt hoger te worden dan de snelheid van het vliegtuig door de lucht. De snelheid waarmee deze samendrukbaarheid een vliegtuig beïnvloedt, wordt uitgedrukt als een verhouding van de snelheid van het vliegtuig tot de geluidssnelheid, het Mach-nummer genoemd, ter ere van de Oostenrijkse natuurkundige Ernst Mach. Het kritieke Mach-nummer voor een vliegtuig is gedefinieerd als het nummer waarop h op een bepaald punt van het vliegtuig heeft de luchtstroom de geluidssnelheid bereikt.
Bij Mach-getallen die het kritieke Mach-getal overschrijden (dat wil zeggen, snelheden waarbij de luchtstroom de geluidssnelheid op lokale punten overschrijdt. op het casco), zijn er significante veranderingen in krachten, drukken en momenten die inwerken op de vleugel en de romp als gevolg van de vorming van schokgolven. Een van de belangrijkste effecten is een zeer grote toename van de luchtweerstand en een afname van de lift. Aanvankelijk probeerden ontwerpers hogere kritische Mach-getallen te bereiken door vliegtuigen te ontwerpen met zeer dunne aërodynamische secties voor de vleugel en horizontale oppervlakken en door ervoor te zorgen dat de fijnheidsverhouding (lengte tot diameter) van de romp zo hoog mogelijk was. Vleugeldikteverhoudingen (de dikte van de vleugel gedeeld door de breedte) waren ongeveer 14 tot 18 procent bij typische vliegtuigen uit de periode 1940-1945; bij latere jets werd de verhouding teruggebracht tot minder dan 5 procent. Deze technieken vertraagden de lokale luchtstroom tot Mach 1.0, waardoor iets hogere kritische Mach-nummers voor het vliegtuig mogelijk zijn. Onafhankelijke studies in Duitsland en de Verenigde Staten hebben aangetoond dat het bereiken van de kritieke Mach verder kan worden vertraagd door de vleugels naar achteren te vegen. Wing sweep was buitengewoon belangrijk voor de ontwikkeling van de Duitse Messerschmitt Me 262 uit de Tweede Wereldoorlog, de eerste operationele straaljager, en voor naoorlogse jagers zoals de Noord-Amerikaanse F-86 Sabre en de Sovjet MiG-15. Deze jagers opereerden met hoge subsonische snelheden, maar de concurrentiedruk van de ontwikkeling vereiste vliegtuigen die konden opereren met transsone en supersonische snelheden. De kracht van straalmotoren met naverbranders maakte deze snelheden technisch mogelijk, maar ontwerpers werden nog steeds gehandicapt door de enorme stijging van de luchtweerstand in het transsone gebied. De oplossing omvatte het toevoegen van volume aan de romp voor en achter de vleugel en het verkleinen van de romp nabij de vleugel en de staart, om een dwarsdoorsnede te creëren die bijna het ideale gebied benaderde om de transsone weerstand te beperken. Vroege toepassingen van deze regel resulteerden in een “wespentaille” -verschijning, zoals die van de Convair F-102. In latere jets is de toepassing van deze regel niet zo duidelijk in de planvorm van het vliegtuig.