空气动力学是研究气体及其与物体相互作用的学科，主要关注飞行器的飞行原理。该领域的研究为航空航天器的性能提升提供了关键理论基础。在飞行器设计中，必须解决两个主要问题：一是根据性能要求确定合适的外形和气动措施；二是基于确定的外形和其他条件，预测飞行器的气动特性，以支持性能计算、结构和控制系统的设计。这些在飞行速度接近或超过声速时尤为重要。
20世纪以来，飞机和航天器技术的进步与空气动力学的发展密切相关。例如，亚音速飞机采用大展弦比机翼以获得高升阻比；跨音速和音速飞机采用后掠机翼以减小波阻，并确保机翼和机身的布局满足面积律；超音速飞机利用细长机翼的旋涡升力；高超音速再入飞行器则采用钝前缘以减少气动加热。这些都是空气动力学研究成果在航空航天技术中的成功应用。
空气动力学的研究不仅限于航空航天领域，还广泛应用于气象、交通、建筑、能源、化工、环境保护和自动控制等多个领域。空气动力学的发展基于理论和实验相结合的方法。理论研究以实验为基础，建立正确的流动模型，并应用质量、动量和能量守恒定律形成基本方程。虽然这些方程通常是非线性的，但可以通过适当的简化假设和解析方法或奇异摄动法来求解。数值计算方法，如有限差分、有限元素和有限基本解等，也已被广泛采用。
实验方法包括地面模拟试验和飞行试验。风洞作为主要的实验设备，能够控制和测量气流，模拟真实飞行器的流场。尽管无法完全模拟真实飞行条件，但风洞实验提供了飞行器设计所需的数据，并支持空气动力学的基础与应用研究。此外，模型自由飞试验和真实飞行试验也是重要的，它们与理论计算共同构成了解决气动问题的互相补充的三种手段。
空气动力学实验分为实物实验和模型实验两大类。模型实验是常见的实验方式，其中模型与真实物体的几何相似性必须得到保证，同时主要相似准数（如雷诺数、马赫数、普朗特数等）也应相等。实验结果通常整理为无量纲的相似准数，以便从模型推广到真实物体。风洞实验是空气动力学实验的核心，其分类依据实验段的速度范围，不同类型的风洞适用于不同的研究需求。
风洞实验的优点包括易于控制实验条件、参数可独立变化、模型静止便于测量、不受大气环境影响以及成本效益高。其主要项目包括测力、测压、传热、动态模型和流态观测实验。随着计算机技术的发展，风洞实验的自动化、效率和精确度得到了显著提升。由于实际流动的复杂性，理论计算和实验结果的结合对于流动机制的研究至关重要，因此空气动力学实验在未来将继续保持其重要性和发展潜力。
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