飛行器在大氣層內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述，即列出飛行器的運(yùn)動(dòng)方程。飛行器的運(yùn)動(dòng)方程組由飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程、繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程、 質(zhì)量變化方程、 運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式、位置和角度關(guān)系式以及控制約束方程所組成。通常，這種描述飛行器運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是變系數(shù)、非線(xiàn)性微分方程組，因此大多數(shù)問(wèn)題需要用數(shù)值解法才能求解。

在求解大氣層飛行動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，利用某些簡(jiǎn)化的假設(shè)（如小擾動(dòng)、線(xiàn)性化等）可以得到一些簡(jiǎn)易的解析解，這些解析解對(duì)于初步分析飛行力學(xué)問(wèn)題的物理現(xiàn)象和物理本質(zhì)是有意義的。假設(shè)飛行器無(wú)慣性，控制系統(tǒng)理想工作，則飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)可以與飛行器繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)分開(kāi)來(lái)研究。如果飛行器的外形和質(zhì)量分布相對(duì)于它的縱向平面是對(duì)稱(chēng)的,飛行器原先運(yùn)動(dòng)在對(duì)稱(chēng)平面內(nèi),略去飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)部件的陀螺力矩效應(yīng)，則對(duì)于小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可以將縱向運(yùn)動(dòng)和橫側(cè)運(yùn)動(dòng)分開(kāi)來(lái)研究，從而使飛行器的運(yùn)動(dòng)分析大為簡(jiǎn)化。但是，對(duì)于飛行器的大多數(shù)運(yùn)動(dòng)情況，縱向和橫側(cè)運(yùn)動(dòng)是難以分開(kāi)的。求解飛行器的運(yùn)動(dòng)方程組也十分困難。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)飛行力學(xué)有很大的促進(jìn)。利用電子計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行飛行航跡（彈道）和飛行性能的計(jì)算，動(dòng)態(tài)特性的分析和解決大量的復(fù)雜的非線(xiàn)性飛行力學(xué)問(wèn)題。

①風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)：為獲得風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)對(duì)象的氣動(dòng)特性而采取的方法和手段。要確定一個(gè)飛行器的氣動(dòng)特性，往往要在一個(gè)或多個(gè)風(fēng)洞中進(jìn)行各種模擬實(shí)驗(yàn)，才能獲得接近實(shí)際飛行時(shí)的飛行器的氣動(dòng)特性。這項(xiàng)技術(shù)主要包括風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)M、風(fēng)洞校測(cè)、模型、測(cè)量顯示和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。

②自由飛模型試驗(yàn)：飛行器模型從飛機(jī)上投放或由火箭作動(dòng)力發(fā)射，應(yīng)用專(zhuān)門(mén)的記錄儀器、攝影機(jī)和其他遙測(cè)、遙控設(shè)備測(cè)量模型的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并控制其飛行狀態(tài)。這種試驗(yàn)特別適宜于研究不易在風(fēng)洞中模擬的一些項(xiàng)目，如尾旋、顫振、舵面效率、動(dòng)穩(wěn)定性和氣動(dòng)加熱等。

③飛行試驗(yàn)：在實(shí)際的飛行環(huán)境條件下進(jìn)行的各種試驗(yàn)。在火箭的研制過(guò)程中，初期的飛行試驗(yàn)是為了考核火箭的總體方案、各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和對(duì)飛行環(huán)境的適應(yīng)性。后期的飛行試驗(yàn)則主要是為了鑒定火箭是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定火箭的技術(shù)狀態(tài)?；鸺▽?dǎo)彈）飛行試驗(yàn)以遙測(cè)和外測(cè)為測(cè)量和觀察手段，獲取飛行時(shí)的各種信息，作為改進(jìn)設(shè)計(jì)和鑒定工作的依據(jù)。

④飛行仿真器：又稱(chēng)飛行模擬器，有空中飛行模擬器和地面模擬器等。它主要用來(lái)研究飛行員和飛行器配合問(wèn)題，是訓(xùn)練飛行員和研究飛行器操縱品質(zhì)的重要設(shè)備，它對(duì)研究航天技術(shù)，如航天器再入大氣層，也是一種重要研究手段。

20世紀(jì)60年代以來(lái)，先后出現(xiàn)了下列新的課題：

①?gòu)椥燥w行器飛行動(dòng)力學(xué)

高速飛行器一般是薄翼的細(xì)長(zhǎng)體的彈性結(jié)構(gòu)，因此有可能產(chǎn)生氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)彈性的相互作用，即靜態(tài)和動(dòng)態(tài)耦合現(xiàn)象。瞬時(shí)機(jī)動(dòng)或陣風(fēng)也會(huì)使彈性飛行器呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)氣動(dòng)彈性現(xiàn)象。對(duì)于大型飛行器，由于彈性彎曲振動(dòng)頻率較低，有可能與控制系統(tǒng)產(chǎn)生耦合作用，而導(dǎo)致飛行的不穩(wěn)定；耦合振動(dòng)甚至可能折斷飛行器結(jié)構(gòu)。因此研究彈性振動(dòng)問(wèn)題對(duì)設(shè)計(jì)新型飛行器具有重要的現(xiàn)實(shí)意義（見(jiàn)氣動(dòng)彈性力學(xué)）。

②大迎角非線(xiàn)性飛行動(dòng)力學(xué)

在研究大機(jī)動(dòng)、大過(guò)載飛行（如格斗彈）及大擾動(dòng)（如急滾慣性耦合）時(shí)的飛行器的運(yùn)動(dòng)特性及其穩(wěn)定性和操縱性等問(wèn)題中，必須考慮運(yùn)動(dòng)方程的非線(xiàn)性和氣動(dòng)力的非線(xiàn)性影響。

③飛行力學(xué)領(lǐng)域中的最優(yōu)化問(wèn)題

隨著電子數(shù)字計(jì)算機(jī)向高速、小型化發(fā)展，現(xiàn)代控制理論已能有效地用來(lái)解決飛行力學(xué)領(lǐng)域中的許多最優(yōu)化問(wèn)題，如飛行器飛行性能中的航程、起飛、著陸和爬升的最優(yōu)化方案的選擇問(wèn)題；最優(yōu)化攔截路線(xiàn)問(wèn)題；火箭的最優(yōu)化推力程序問(wèn)題；最優(yōu)化軌道問(wèn)題；彈性飛行器的最優(yōu)化控制問(wèn)題；再入大氣層的軌道選擇問(wèn)題。其他如利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)，識(shí)別飛行性能和飛行力學(xué)的各種參數(shù)(包括氣動(dòng)導(dǎo)數(shù))，即所謂飛行力學(xué)的逆問(wèn)題也得到了發(fā)展。

④主動(dòng)控制技術(shù)

70年代以來(lái)，出現(xiàn)了隨控布局飛機(jī)，主動(dòng)控制技術(shù)獲得了很大發(fā)展。如為了減輕飛機(jī)重量，或降低飛機(jī)阻力，利用增穩(wěn)裝置來(lái)降低飛機(jī)的靜穩(wěn)定度要求；或利用直接升力控制來(lái)有效地操縱飛行軌跡和姿態(tài)；或利用主動(dòng)控制來(lái)有效地抑制顫振，或減緩陣風(fēng)的影響等。

⑤研究風(fēng)切變和大氣湍流的數(shù)學(xué)模型及其對(duì)飛行的影響。