Aérodynamique, branche de la physique qui traite du mouvement de l’air et des autres fluides gazeux et des forces agissant sur les corps traversant un tel fluide. L’aérodynamique cherche, en particulier, à expliquer les principes qui régissent le vol des avions, des fusées et des missiles. Elle s’intéresse également à la conception des automobiles, des trains à grande vitesse et des navires, ainsi qu’à la construction de structures telles que les ponts et les grands immeubles afin de déterminer leur résistance aux vents violents.
L’observation du vol des oiseaux et des projectiles a suscité des spéculations chez les anciens quant aux forces en présence et à la manière dont elles interagissent. Cependant, ils n’avaient aucune connaissance réelle des propriétés physiques de l’air, et n’ont pas non plus tenté une étude systématique de ces propriétés. La plupart de leurs idées reflétaient la croyance que l’air fournissait une force de soutien ou d’impulsion. Ces notions étaient basées dans une large mesure sur les principes de l’hydrostatique (l’étude des pressions des liquides) tels qu’ils étaient compris à l’époque. Ainsi, dans les premiers temps, on pensait que la force d’impulsion d’un projectile était associée aux forces exercées sur la base par la fermeture du flux d’air autour du corps. Cette conception de l’air comme milieu assistant plutôt que comme force résistante a persisté pendant des siècles, même si, au XVIe siècle, on a reconnu que l’énergie du mouvement d’un projectile lui était communiquée par le dispositif de catapultage.
Vers la fin du XVe siècle, Léonard de Vinci a observé que l’air offrait une résistance au mouvement d’un objet solide et a attribué cette résistance aux effets de compressibilité. Plus tard, Galilée a établi le fait de la résistance de l’air de manière expérimentale et est arrivé à la conclusion que cette résistance était proportionnelle à la vitesse de l’objet qui la traverse. À la fin du XVIIe siècle, Christiaan Huygens et Sir Isaac Newton ont déterminé que la résistance de l’air au mouvement d’un corps était proportionnelle au carré de la vitesse.
Le travail de Newton pour énoncer les lois de la mécanique a marqué le début des théories classiques de l’aérodynamique. Il a considéré que la pression agissant sur une plaque inclinée provenait de l’impact des particules sur le côté de la plaque qui fait face au courant d’air. Sa formulation a abouti au résultat que la pression agissant sur la plaque était proportionnelle au produit de la densité de l’air, de la surface de la plaque, du carré de la vitesse et du carré du sinus de l’angle d’inclinaison. Cela ne tenait pas compte des effets de l’écoulement sur la surface supérieure de la plaque où les pressions sont faibles et d’où provient une grande partie de la portance d’une aile. L’idée de l’air comme un continuum avec un champ de pression s’étendant sur de grandes distances de la plaque devait venir bien plus tard.
Diverses découvertes ont été faites au cours des 18e et 19e siècles qui ont contribué à une meilleure compréhension des facteurs influençant le mouvement des corps solides dans l’air. La relation entre la résistance et les propriétés visqueuses d’un fluide, par exemple, a été perçue en partie dès le début des années 1800, et les expériences du physicien britannique Osborne Reynolds dans les années 1880 ont fait apparaître plus clairement l’importance des effets visqueux.
L’aérodynamique moderne a émergé à peu près au moment où les frères Wright ont effectué leur premier vol motorisé (1903). Plusieurs années après leur effort historique, Frederick W. Lanchester, un ingénieur britannique, a proposé une théorie de circulation de la portance d’un profil d’aile d’envergure infinie et une théorie tourbillonnaire de la portance d’une aile d’envergure finie. Le physicien allemand Ludwig Prandtl, communément considéré comme le père de l’aérodynamique moderne, est arrivé indépendamment aux mêmes hypothèses que Lanchester et a développé le traitement mathématique. Les travaux de Prandtl, affinés et étendus par des chercheurs ultérieurs, ont constitué le fondement théorique de ce domaine. Parmi les autres personnes ayant joué un rôle de premier plan dans le développement de l’aérodynamique moderne figure l’ingénieur d’origine hongroise Theodore von Kármán, dont les contributions ont permis des avancées majeures dans des domaines tels que la théorie des turbulences et le vol supersonique.