空中飞行器在越来越发达的现在社会中作用显得极其重要，它主要包括各式各样的飞机，像直升机、无人机、水机等，不光在为人类的交通提供着便利，更使一个国家的军事力量的突出表现。
飞机
飞机是指有动力装置和固定机翼的重于空气的航空器。动力装置用于产生推（拉）力或动力升力，机翼用于在大气中运动时产生升力。也有人把气球、飞艇以外的航空器泛称为飞机。20世纪最重大的发明之一，是飞机的诞生。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而2000多年前中国人发明的风筝，虽然不能把人带上太空，但它确实可以称为飞机的鼻祖。20世纪初在美国的莱特兄弟在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献。在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能，而莱特兄弟却不相信这种结论，从1900年至1902年他们兄弟进行1000多次滑翔试飞，终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。
飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展，许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道，大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。特别是超音速飞机诞生以后，空中运输更加兴旺。那些不宜长时间运输的牲畜和难以长期保存的美味食品，也可以乘坐飞机而跨越五湖四海，给世界各地的人们共赏共享。
在人类向地球深处进军时，飞机也被广泛应用于地质勘探。人们使用装备了照相机或者肖兰系统的电子设备的飞机，可以迅速而准确地对广大地区，包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来，就可以绘制极好的地形图。这比古老的测绘方式要简便易行得多。就连冰天雪地、人迹罕至，一度只是探险人员涉足的北极和南极，现在乘坐飞机也可以毫不困难地到达。
飞机的主要组成部分有机体、起落装置、动力装置、飞行控制系统、机载设备，以及其它系统。作战飞机还有机载武器系统。
飞机的发明，使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。飞机起飞需要滑跑，需要修建相应的跑道和机场。这就带来了诸多不便，于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器，通称直升机。
直升机
1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生，它是美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机。西科斯基原籍俄国，1930年移居美国，他制造的VS-300直升机，有1副主旋翼和3副尾桨，后来经过多次试飞，将3副尾桨变成1副，这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。VS-300直升机诞生之后，影响巨大，尤其是从20世纪50年代开始，直升机的制造技术发展迅猛。20世纪50年代中期以前，直升机的动力装置处在活塞式发动机时期，此后就进入了喷气涡轮轴时期。旋翼材料结构技术也经历了几个阶段；20世纪40年代至20世纪50年代为金属木翼混合结构，50年代中期至20世纪60年代中期为金属结构，20世纪60年代中期至20世纪70年代中期为玻璃纤维结构，20世纪70年代中期以后发展成为新型复合材料结构。
直升机最大特点是以一个或多个大型水平旋转的旋翼提供向上升力。直升机可以垂直升降，也可以停留在半空不动（悬停），或向后飞行，这一突出特点使得直升机在很多场合大显身手。直升机突出的反坦克能力更是使它成为现代战争不可缺少的一环。直升机的缺点是旋翼阻力大，速度低，耗油量高，航程短，在战争中雷达反射面积大，易遭受地面单兵作战武器的袭击。
无人机
无人机的机体与飞机大致相同。机载飞行控制系统中除自动驾驶仪外还可以有程序控制装置、电子计算机、自动导航系统、遥控接收机、电视摄像机、遥测系统、自动起飞和着陆系统等设备，地面、舰上或母机遥控站的人员通过雷达等设备，对无人机进行跟踪、定位、遥控、遥测和数据传输。无人机的主要控制方式有无线电遥控和自动程序控制，因此无人机也分为遥控和非遥控两大类，前者称遥控飞行器，美国统称为无人飞行器系统。在采取程序控制时，无人机的预定航迹和应急程序都事先编入程序控制装置中。飞行中，程序控制装置自动输出信号，控制无人机按预定程序飞行。飞行姿态和高度则靠自动驾驶仪来保持，航向偏差则由自动导航系统加以修正。机上装有电视摄像机时，地面遥控站“驾驶员”还可随时掌握飞行现场的情况，实时地操纵无人机的飞行。这样的无人机就是原来意义上的遥控飞行器。
小型、低空、低速无人机多选用小功率的活塞式航空发动机作为动力装置，近程高速无人机多用火箭发动机。高速而远航的则用冲压发动机。但是在高速无人机上用得最多的还是小型涡轮喷气发动机。无人机动力装置的特点是低成本和短寿命。无人机有效载荷因用途而异，可装有各种侦察、测试设备，电子对抗设备，应急自毁装置，甚至包括攻击或轰炸武器。起飞和回收无人机可由地面起飞或由母机带到空中投放，或沿导轨发射。地面起飞的主要方式有三种：
（1）在地面或运载车的发射架上用助推火箭或由压缩空气推动的弹射器弹射起飞。这种方式多用于小型低速无人机。
（2）在无线电遥控下像普通飞机一样滑跑加速起飞。由飞机改装的无人机常用这种起飞方式。
（3）用遥控起飞滑跑车起飞。无人机在起飞滑跑车上加速到一定速度时锁定机构自动打开，无人机依靠机翼的升力脱离滑跑车升空。大多数无人机是多次使用的，其主要回收方式有：①自动着陆：由飞机改装的无人机主要采用这种方式，自动着陆过程与普通飞机相同。②降落伞回收：机上带有回收伞，着陆时根据遥控指令抛出或自动抛出，回收伞下悬挂无人机，缓慢飘落到预定的水面或地面。③空中回收：无人机靠降落伞在空中飘落时，由直升机捕捉带回基地。④拦网回收：通过无线电遥控，控制无人机撞入用弹性尼龙绳编成的回收网内。
水机
能在水面上起飞、降落和停泊的飞机，简称水机。水机分为船身式和浮筒式两种，前者具有按水面滑行要求设计的特殊形状的机身称为船身；后者一般是把陆上飞机的起落架换成浮筒。船身式水机又分为单船身式和双船身式两种，双船身式水机较为少见。水机在军事上用于海上侦察、反潜和救援活动，不需要跑道，使用灵活，机动性好；在民用方面因不受跑道限制，适合向大型发展。水机的缺点是：不能适应高速和超音速飞行，机身结构重量较大，抗浪性能要求高，维修不便和制造成本较高。水机在海上的应用越来越多地被舰载直升机所代替。现代水机主要用于海上反潜、体育运动和边远地区救援活动。
1910年3月28日，法国人法布尔设计的浮筒式水机首次试飞，这是最早的水机。飞机采用三个浮筒，结构笨重，操纵困难。1912年美国人寇蒂斯制成第一架船身式水机。第一次世界大战中相继发展了大型多发动机船身式水机，用于海上远程侦察和反潜作战。20世纪30年代，水机得到较大的发展，远程和洲际飞行为水机所垄断，用水机开辟了横越大西洋和太平洋的定期客运航线。第二次世界大战期间水机多用于侦察和海上救援任务，作用已远不如陆上飞机。战后各国又开始研制涡轮喷气式和涡轮螺旋桨式水机。在20世纪50年代后期美国研制出“海上霸王”号P-6M。20世纪60年代日本研制的反潜水机PS-1号，装有4台涡轮螺旋桨发动机，由于采用了附面层吹除襟翼和喷溅抑制槽的技术，飞机具有较高的抗浪能力。
水机在水面停泊和慢速滑行时完全靠水的浮力支持，航向操纵则靠水舵。多发动机水机还可利用不对称的动力来改变航向。在起飞滑跑时，水机的重力由船身（或浮筒）底部的水动升力和机翼的升力共同平衡。起飞过程实质上是水动升力逐渐减小、气动升力逐渐增大的过程。当水机重力全部由气动升力平衡时，飞机即离开水面飞起。
水机采用上单翼布局，发动机甚至装在机翼上面，使其远离水面，以防止在高速滑行中激起的水花（喷溅）冲坏襟翼和螺旋桨或海水进入发动机。单船身（或单浮筒）式水机的重心高于浮心，为保持横侧稳定，在机翼外侧下方还装有小型支撑浮筒。船身和浮筒的底部为V形，纵向有一个或两个台阶，称为断阶，用以减小起飞离水时的水动阻力。V形底面可减小滑行时船身的遇浪冲击及降落时船身对水的冲击作用。水机需要经常上岸维修和停放，为了便于上、下水，水机还装有类似陆上飞机起落架的上、下水装置。它在上岸前安装在水机上，下水后即拆卸掉。水上飞机的船身和浮筒结构要求密封，机上所有部分和设备都应经过严格的防腐蚀处理。
伞翼机
伞翼机是以伞翼为升力面的重于空气的固定翼航空器。伞翼位于全机的上方，用纤维织物制成的伞布形成柔性翼面。翼面一般由左、右对称的两个部分圆锥面组成。伞翼的平面形状可由充气骨架或铝管保持，利用迎面风吹鼓伞布，自然形成产生升力的翼面。伞翼使用方便，可以快速装配和收叠存放。20世纪50年代初期最早出现的伞翼机是用绳索把载荷系留在伞翼的下方，形如降落伞。但伞翼和降落伞的工作原理不同。伞翼的织物不应透气，以便具有与正常机类似的气动特性。伞翼本身的升阻比较低。伞翼机依有无动力分为伞翼滑翔机和动力伞翼机（即伞翼飞机）。初始的伞翼机是在伞翼（悬挂）滑翔机上安装一台小型发动机，这种飞机装上起降用的轮子、两三个方向的操纵装置和座舱便成为一种超轻型飞机。伞翼机结构简单，重量轻，可在18°～30°的迎角（相对于龙骨的迎角）下安全飞行，最大速度一般不超过70千米/时，转弯半径可小到30米以下，操纵简单，空中停车后仍有一定滑翔能力，适合低空作业。它起飞和着陆滑跑距离短，只需百米左右的跑道。由于伞翼为柔性翼面，不宜在温度0℃以下作穿云飞行，因此伞翼机的飞行高度一般不超过2000米。伞翼飞机翼面大，翼载仅100帕，不适合在2级以上的侧风中起飞和着陆。伞翼飞机可用于低空农林作业、查线、探矿、水文测量、运动和娱乐。
超轻型飞机
超轻型飞机是按重量分类中最轻的一类飞机，是20世纪70年代以来迅速发展起来的。它与轻型飞机的区分尚无严格统一的规定。一般认为超轻型飞机的空机重量不应超过115千克（对单座飞机）和150千克（对双座飞机）；最大速度不超过100千米/时；失速速度不超过44千米/时；空机单位机翼面积的载荷不超过100帕，乘员不超过2人。20世纪70年代中期，有人在简便的悬挂滑翔机上装一台小型活塞发动机，后来又装上机轮、升降舵、副翼或扰流片等，成为初期的超轻型飞机。由于构造简单、重量轻、价格便宜、易于驾驶和几乎不需维护，超轻型飞机作为娱乐和体育运动器材受到人们喜爱。
初级超轻型飞机的机翼多用铝管作骨架，蒙以聚酯纤维织物并用钢索加强。这种构造重量较轻，但阻力大。气动外形较好的超轻型飞机常用泡沫塑料和玻璃纤维制造流线型的机翼和机体。超轻型飞机一般是以零、组件状态装箱出售，由用户在飞行现场按说明书装配成整机。超轻型飞机不需要取得适航证书，也没有航行管理条例，只要飞行高度在100米以下并离开机场、航线、公路和人口稠密的地区，就可以在白天不限时地飞行，飞行员也不要求取得驾驶执照。20世纪80年代以后，天空中超轻型飞机增多，已威胁到正常航线飞机的安全，因此各国不同程度地加强了对它们的管理，如要求飞行人员有驾驶执照，规定了这种飞机的适航条例等。
超轻型飞机主要用于娱乐和体育运动，进一步发展有可能在农、林、牧、渔业、侦察、巡逻和短途交通等方面得到应用。
太阳能飞机
太阳能飞机是以太阳辐射作为推进能源的飞机。太阳能飞机的动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器、螺旋桨和控制装置组成。由于太阳辐射的能量密度小，为了获得足够的能量，飞机上应有较大的摄取阳光的表面积，以便铺设太阳电池，因此太阳能飞机的机翼面积较大。20世纪70年代末，人力飞机的发展积累了制造低速、低翼载、重量轻的飞机的经验。在这一基础上，美国在20世纪80年代初研制出“太阳挑战者”号单座太阳能飞机。飞机翼展14.3米，翼载荷为60帕，飞机空重90千克，机翼和水平尾翼上表面共有16128片硅太阳电池，在理想阳光照射下能输出3000瓦以上的功率。这架飞机1981年7月成功地由巴黎飞到英国，平均时速54千米，航程290公里。太阳能飞机还处于试验研究阶段，它的有效载重和速度都很低。有人提出设计一种无人驾驶的高空、低速遥控太阳能飞机，白天飞行时利用取得的太阳辐射能尽量爬高（或贮能于蓄电池内），夜间利用高度作滑翔飞行（或由蓄电池取得能量）。这样依靠取之不尽的太阳能，可维持长时期的飞行。这样的飞机可首先用于气象观测和侦察任务。
喷气飞机
喷气飞机是用喷气发动机向后喷射高速气流以产生推力的飞机。按使用的喷气发动机类型的不同分为涡轮喷气飞机、冲压发动机喷气飞机、火箭飞机和组合动力装置的喷气飞机。现代使用的喷气飞机几乎都属涡轮喷气飞机，它是指以涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机为动力装置的一类飞机。其他各类喷气飞机仅少量用作靶机、无人驾驶飞机和试验研究机。
1939年8月27日第一架涡轮喷气飞机试飞成功。它装有一台轴流式涡轮喷气发动机，仅用作试飞。1941年英国试飞了一架装一台离心式涡轮喷气发动机的飞机。第二次世界大战末期已有少量喷气飞机开始服役，最早投入作战使用的喷气飞机是德国的Me-163B。它的最大时速960公里，由于耗油率太大，在空中只能飞行8～10分钟。最早使用的涡轮喷气飞机是德国的Me-262和英国的“流星”号。它们都装有两台涡轮喷气发动机，单台推力约8830牛（900千克力），速度分别为871公里/时和794千米/时，超过当时最快的活塞式战斗机的速度（750千米/时）。
战后，各国研制的喷气战斗机大量服役，很快取代了活塞式战斗机。这些飞机安装的是涡轮喷气发动机，但外形与螺旋桨飞机仍相似，最大速度为900千米/时。20世纪40年代末，涡轮喷气发动机的推力增大，再加上采用后掠机翼，喷气飞机的速度增加到1000千米/时左右。这一时期代表性的飞机有美国的F-86、B-47和苏联的米格15等。20世纪50年代的喷气战斗机采用了带加力燃烧室的涡轮喷气发动机和符合面积律要求的飞机外形，速度超过音速，并很快达到两倍音速。晚些时候又出现超音速喷气轰炸机和侦察机等。代表性的超音速喷气飞机有：美国的F-4和F-104、苏联的米格21、法国的“幻影”3等。在这一时期还广泛研究和试验了其他类型的喷气飞机。1947年10月14日美国的一架用于研究超音速飞行的火箭飞机X-1首次突破音障，飞行速度达到马赫数（指飞机的飞行速度与当地大气中的音速之比。）1.015.1967年X-15A火箭飞机在3万米高空创造了马赫数6.72的载人飞机速度纪录。1949年法国试飞第一架冲压发动机的喷气飞机“吕达克”，1953年又试飞一架冲压与涡轮喷气组合动力的喷气飞机。涡轮喷气飞机的速度纪录是由美国的SR-71A飞机在1976年7月28日创造的，为3529.56公里/时。
螺旋桨飞机
螺旋桨飞机按发动机类型不同分为活塞式螺旋桨飞机和涡轮螺旋桨飞机。人力飞机和太阳能飞机通常都用螺旋桨推进，也属于螺旋桨飞机的范围。按螺旋桨与发动机相对位置的不同，又分为拉进式螺旋桨飞机和推进式螺旋桨飞机。前者的螺旋桨装在发动机前面，“拉”着发动机前进；后者螺旋桨装在发动机之后，“推”着发动机前进。早期的飞机中曾有不少是推进式的，这种型式的缺点较多，螺旋桨效率不如拉进式高，因拉进式螺旋桨前没有发动机短舱的阻挡。此外在推进式螺旋桨飞机上难于找到发动机和螺旋桨的恰当位置，特别是装在机身上更困难。相反，在拉进式螺旋桨飞机上，发动机无论是装在机身头部或是装在机翼短舱前面都很方便。当装在机翼上时，螺旋桨后面的高速气流还可用来增加机翼升力，改善飞机起飞性能，因此拉进式飞机遂占据了统治地位。在少数大型飞机和水上飞机上，发动机多至8～12台以上，将发动机前后串置在短舱上，形成拉进和推进的混合型式。
螺旋桨飞机的结构比较复杂。为了降低转速和提高螺旋桨效率，绝大多数发动机装有减速器。这类飞机的发动机装有滑油散热器。液冷活塞式发动机还装有冷却液散热器。桨毂和发动机均有流线型外罩，以减小阻力。机身前部的发动机和螺旋桨往往影响飞行员的视线，个别飞机将发动机安排在座舱下方，用一长轴与机头的螺旋桨相连，如美国的P-39战斗机。有的飞机将座舱偏置在机翼一侧来改进前方视线，成为特殊的不对称飞机，如德国的BV-141飞机。头部装有机枪的拉进式战斗机需要采用协调机构，以保证子弹从旋转着的螺旋桨桨叶中间发射出去。有的飞机将机炮炮管装在螺旋桨轴内，炮弹由桨轴内的炮管射出。螺旋桨旋转时产生一个反作用扭矩，大功率发动机的飞机常用较大的垂直尾翼或偏置垂直尾翼产生的力矩来加以平衡，也可以采用反向旋转的同轴螺旋桨来抵消反作用扭矩，如苏联的安22飞机。
早期的飞机都采用固定桨距螺旋桨。飞行速度大于200千米/时则需要用变桨距螺旋桨，才能提高螺旋桨的效率。但这种螺旋桨构造复杂，成本较高，只用于一些速度较高、功率较大的飞机。在第二次世界大战中，为了进一步提高飞机的高空性能，有些飞机上还装有废气涡轮增压器，利用废气来增加进气的压力，如美国的B-24、P-47等飞机。20世纪70年代后期，一些通用航空的飞机也采用废气涡轮增压器来提高飞行性能。
滑翔机
滑翔机是没有动力装置、重于空气的固定翼航空器。它可由飞机拖曳起飞，也可用绞盘车或汽车牵引起飞，更初级的还可从高处的斜坡上下滑到空中。在无风情况下，滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失高度的无动力下滑飞行称滑翔。在上升气流中，滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高，通常称为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的基本飞行方式。现代滑翔机主要用于体育运动，分初级滑翔机和高级滑翔机。前者主要用于训练飞行，有双座和单座两种；后者主要用于竞赛和表演，有的还可以完成各种高级空中特技，如翻筋斗和螺旋等。20世纪70年代以后，原始的悬挂滑翔机在现代科学技术的基础上（主要是结构材料的改进和制造工艺水平的提高）开始复苏，吸引了大量飞行爱好者。
滑翔机是人类制造的最早飞翔在天空中的重于空气的航空器。1852年英国的凯利最先制造出不可操纵的滑翔机。1891年，德国飞行家李林达尔制造出可以操纵的悬挂滑翔机。它的操纵非常简单，飞行员悬挂在机翼下面，靠挪动身体改变重心，以控制滑翔的俯仰、航向和横侧姿态。滑翔机的起飞助跑和着陆全靠飞行员的两腿。这种简陋的滑翔机很快就为带有操纵机构的滑翔机所取代，并在底部装上滑橇或轮子。第一次世界大战后，滑翔机的操纵方式已与飞机相似，即用驾驶杆操纵升降舵和副翼，用脚蹬操纵方向舵。在第二次世界大战中，大型滑翔机曾经用来向敌后空运武装人员和物资。尽管其载重量比较小（最大的不超过6吨），由于没有采用动力，可以利用夜间飞越严密设防的战线而不被察觉。
滑翔机具有与飞机显著不同的狭长机翼（即较大的机翼展弦比），机身外形细长，呈流线体。高级滑翔机的机翼展弦比可达30以上，在设计上趋向于驾驶员躺卧舱中，以便减小机身截面积。机体表面光滑，甚至打蜡，借以提高滑翔机的升阻比，减小滑翔飞行中的下滑角。人们常用滑翔比来衡量滑翔性能的优劣。由滑翔飞行的平衡关系可知，滑翔比与升阻比相等。现代高级滑翔机的升阻比最高已超过50.有的滑翔机机翼上还装有可操纵打开的减速板，用于在必要时增加阻力，或是在着陆下滑时调整下滑角，以便在指定地点准确着陆。动力滑翔机装有小型辅助发动机，不须外力牵引即可自行起飞，当到达预定高度时关闭发动机进行基本的滑翔飞行。动力滑翔机可提高训练飞行的效率和安全性。现代滑翔机采用强度高、重量轻的材料制造。主要结构材料有：木材、层板、织物、铝合金和玻璃钢等。20世纪70年代以后出现了用碳纤维复合材料制造的高级滑翔机。现代悬挂滑翔机的机翼大多为伞翼，其平面形状为三角形或矩形，在锥形骨架上铺有不透气的合成纤维布料。
飞艇
飞艇亦称“飞船”。飞艇是气球中的一种，贮氢气或煤气于长椭圆形或梭形的气囊中。因这些气体较空气轻，故能借空气之浮力以上升。囊下有艇，内装发动机，舵及推进器，用发动机旋转推进器，则艇前进。用舵改变方向。欲下降可将囊中气放出一些。惟气囊每遇落雷、太阳辐射热及发动机的热，容易爆破而损坏，故需装特异的避雷针，涂善于反射光的物质。艇内有铝支架者称为“硬式飞艇”，不用架者称“软式飞艇”。无论是气球还是飞艇，都是利用它们本身的重量加上所载的物体和人的重量小于气囊所排开空气的重量，也就是小于它们受到空气的浮力，才能上升。由于高空的空气稀薄，空气的密度小，因此气球在上升的过程中，越升高则受到的浮力也在减小。当升到一定的高度时，即浮力等于气球的重量时，气球就不再上升了。当需要下降时，只要将囊中的气体放出一些，使气囊的体积减小，其所受的浮力减小，即可下降。
气球
气球是一种没有推进装置，完全靠风力飘飞的航空器。它由气囊和吊篮组成。气囊使用橡胶布、塑料薄膜或尼龙布等材料制成，里面充满轻于空气的气体。吊篮位于气囊之下，内装各种仪表、设备。气球又可分为热气球、氢气球和氦气球。热气球利用位于气囊下方开口处的加热器对空气加热，使气囊内的空气密度减小，从而产生静浮力。氢气和氦气密度小，比空气轻，因此氢气球和氦气球气囊下方都是封闭的，不需要进行加热。氢气易燃，氦气比较安全。
错综复杂的空中航线把世界各国连接起来，为人们提供了既方便又迅速的客运。早在20世纪20年代，航空运输就开设了定期航班，运送旅客和邮件。如今，空中航线更是四通八达，人们随时都会看见银色的飞机，如同一只大鸟，在蔚蓝的天空中一掠而过。对于现代人来说，早晨还在北京，下午已毫无倦意地出现在千里之外的另一座城市，这已经是十分平常的事了。而在20世纪以前则是不可思议的。从此，险峻的高山、一望无际的大洋再不会让人望而生畏。一只只银燕把不同地区的不同种族，不同肤色的人们紧密地联系起来。通过不断地交流，人们播种友谊，传达信息，达到相互沟通，相互理解和相互促进，共同推进人类的文明。
