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역사적으로 항공우주공학은 그 기원이 기구(氣球)·글라이더·비행선까지 거슬러 올라간다.

그러나 그 용어가 실질적으로 사용된 것은 1903년 12월 노스캐롤라이나 키디호크에서 최초로 기계적으로 구동·제어되는 라이트 형제의 '플라이어'의 비행이 계기가 되었다. 초기에는 공학이란 용어로 불렸지만 1960년대에 이르러 그 개념은 대기권 밖의 우주에서 작동하는 비행체까지 포함하게 되어 항공우주공학이라는 이름으로 개칭되었다. 우주비행체와 더불어 모든 형태의 공기부양선도 이 분야에 포함된다.

항공우주공학에 포함되는 주요 연구내용은 공기역학·추진·구조·안정성·제어에 관한 것이다.

항공우주공학에서 개발공정은 학교, 산업체, 정부의 연구 센터 등에서 시작된다. 산업체 설계자들은 최근에 개발된 기술을 이용해 특정 요구를 만족시키는 비행체를 설계한다. 이 초기설계 후에는 항공우주공학자들이 많은 비행체 부품을 설계·개발하는데, 이 공정은 몇 개월 또는 몇 년이 걸리기도 한다. 이 설계에 따라 하나 또는 그 이상의 비행체 원형(原型)이 제작·시험된다. 원형의 시험이 성공적이면 생산이 시작되며, 항공우주공학자들은 이러한 과정의 모든 단계에 참여한다. 역사적으로 항공우주공학의 기술은 기초과학의 꾸준한 발달로 인해 혁신적인 발전을 거듭해왔다.

그 예로는 금속제 모노코크(monocoque) 구조의 동체(胴體), 단엽기(單葉機)의 날개, 제트 기관, 초음속 비행, 우주비행 등이 있다. 제2차 세계대전 이후에는 공기역학·구조·추진·안정성·제어에 대한 새로운 지식이 빠른 속도로 발전됨에 따라 항공우주공학도 급속도로 변화했다. 저속 공기역학은 천음속(遷音速)·초음속·극초음속 공기역학으로 옮겨갔고, 뼈대는 새로운 철강·알루미늄·마그네슘·티탄 합금이 계속 개발됨에 따라 얇은 금속제 외판으로, 내연기관은 로켓과 터보제트 기관으로, 수동제어는 자동제어로 대체되었다.

항공우주공학은 열역학적으로 효율이 높은 추진장치, 무게가 최소이면서 강도는 최대인 구조, 공기역학적 효율이 최대이면서 비행중 안정한 외부형상, 정밀 제어·유도 장치, 비행체가 요구되는 성능을 얻는 데 필요한 이러한 모든 요소들에 대한 설계상의 절충 등 모든 비행체가 갖추어야 할 기본 원칙에 그 기초를 두고 있다. 이러한 원리를 이해하기 위해서는 물리학·수학·화학 등의 기초과학에 그 기본을 두고 있는 재료과학, 고체·구조 역학, 열역학, 유체역학, 전기학 등과 같은 공학에 관한 전문지식이 있어야 한다.

고성능의 항공기를 제작하려면 설계자들은 가능한 첨단 공학기술을 유체역학과 공기역학 분야에 결합시켜야 한다. 항공기에서 설계상 가장 어려운 부분은 아마 날개일 것이며, 이는 날개가 받는 공기 하중과 양력(揚力)을 생성하는 동시에 항력(抗力)을 최소로 하기 위한 형상을 고려하여 설계되어야 하기 때문이다.

설계자에게 설계상 또다른 중요한 고려사항은 항공기에서 동력장치의 위치인데, 이것은 항력을 최소로 하면서 추력을 충분히 발생시켜야 하기 때문이다. 안정성, 즉 평형상태에서 벗어난 항공기가 다시 평형상태로 복원되려는 힘과 모멘트를 발생시키는 능력이 중요하며, 이것은 동력장치·날개·동체·꼬리날개·보조날개의 배치·형상에 의해 결정된다. 또한 비행기의 뼈대는 무게가 최소이면서 그 강도와 견고성은 최대여야 한다.

항공우주공학자들이 가장 많이 근무하는 곳은 항공기 및 항공우주 산업체와 관련 하청업체들이다.

그곳에서 그들은 기본원리와 관련된 기초연구에서부터 하드웨어 설계·생산까지 다양한 업무에 종사하게 된다. 2번째로 많이 근무하는 곳은 정부인데, 이곳에서의 업무는 주로 연구·개발·매상(買上)에 관한 것이다. 또한 항공우주공학자들 중 일부는 대학과 민간항공사에서 근무한다. 항공사에서는 장비의 구입·보수·운용에 관한 기술적 업무를 수행하게 된다.