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공기 역학을 통해서 특히 항공기·로켓·미사일이 날아다니는 원리를 설명하려고 한다.

그리고 이 분야를 이용해서 자동차·고속철도·배의 설계뿐만 아니라, 다리와 고층건물이 강한 바람에도 견딜 수 있도록 설계할 수 있다.

고대인들도 새와 창이 날아가는 모습을 보고 공기와 물체 사이에 서로 어떤 힘이 존재하며 특정한 방식으로 상호작용하고 있다고 생각했다. 그러나 그들은 아직 공기의 물리적 성질을 몰랐으며 이 성질에 대해서 체계적 연구도 하지 않았다. 그들 대부분은 공기가 물체를 지탱하거나 추진시킨다고 믿었다.

이런 생각은 주로 그당시에 이미 알고 있던 분야인 액체의 압력을 다루는 유체정역학(流體靜力學 hydrostatics)에서 비롯되었다. 그래서 옛날 사람들은 투사체의 추진력은 물체 주변에 있는 공기의 흐름이 물체에 밀려들어 가해진 힘에 의해서 발생한다고 생각했다. 오랫동안, 심지어 투석기가 투사체에 운동에너지를 주는 것이라고 인식했던 16세기까지도, 공기가 마찰력을 주지 않고 오히려 투사체에 추진력을 준다는 생각은 계속되었다.

15세기말에 레오나르도 다 빈치는 공기가 물체의 움직임을 막는 쪽으로 저항을 준다는 것을 관측했으며 이런 저항요인을 공기의 압축현상에서 찾았다.

갈릴레오는 나중에 공기저항의 존재를 실험적으로 증명하고 공기저항이 매질 속을 통과하는 물체의 속도에 비례한다고 주장했다. 17세기말에 호이헨스와 뉴턴은 움직이는 물체의 공기저항이 속도의 제곱에 비례한다고 주장했다.

역학의 기본법칙을 제시한 아이작 뉴턴의 작업으로부터 고전 공기역학이 시작되었다.

뉴턴은 경사판에 가해지는 공기의 압력은 기류가 판 표면의 입자에 충돌하면서 생긴다고 생각했다. 그는 이런 생각을 바탕으로 판에 주어지는 압력이 공기의 밀도와 판의 면적 그리고 속도를 제곱한 양과 경사각도의 사인값을 제곱한 양에 각각 비례한다는 식을 얻었다. 그러나 그는 경사판 윗면에 낮은 압력이 존재하고 이것으로 인하여 날개의 대부분의 양력이 발생한다고 하는 기류현상을 설명하지는 못했다. 이로부터 훨씬 뒤에야 비로소 공기를 판에서부터 아주 먼 곳까지 이어지는 압력장을 가진 연속체로 생각하게 되었다.

18~19세기에 걸쳐 많은 사실이 발견되어 물체가 공기 속을 움직이면서 받는 여러 가지 영향에 대해서 확실하게 이해하게 되었다.

예를 들어 유체(流體)의 점성과 마찰력의 관계가 19세기초부터 조금씩 인식되기 시작했는데, 1880년대에 와서 영국의 물리학자인 오즈번 레이놀즈가 실험을 통하여 점성의 영향을 더욱 명확하게 보여주었다.

근대 공기역학은 1903년 라이트 형제가 최초로 동력을 사용한 비행기로 하늘을 날았던 무렵에 시작되었다. 역사에 길이 남을 최초의 비행이 있은 몇 년 뒤에 영국의 공학자인 프레드릭 W. 란체스터는 양력에 관해서 날개길이가 무한할 때는 순환이론(circulation theory)을, 날개길이가 유한할 때는 소용돌이 이론(vortex theory)을 제안했다.

근대 공기역학의 아버지라고 불리는 독일의 물리학자 루트비히 프란틀은 독자적으로 란체스터와 같은 주장을 하고 이를 수학적으로 발전시켰다. 프란틀의 이론은 뒤이은 연구가들에 의해 계속 정교화되고 확장되어 마침내 그 분야의 이론적 토대가 되었다.

근대 공기역학의 발전에 커다란 역할을 한 인물에는 헝가리 태생의 공학자인 레오도르 폰 카르만이 있다. 그는 난류이론(亂流理論 turbulence theory)과 초음속비행(超音速飛行 supersonic flight) 분야의 발전에 커다란 공헌을 하였다.