Dinamika penerbangan adalah analisis tentang cara pesawat bergerak di udara, kekuatan dan sistem kontrol yang memungkinkan mereka untuk mempertahankan penerbangan, dan kekuatan fisik luar yang bekerja pada mereka seperti dorong, angkat, gravitasi, dan drag. Aplikasi utama dari ilmu dinamika penerbangan berhubungan dengan sikap pesawat selama penerbangan, khususnya dalam cara mereka bergerak dan dibuat untuk bergerak dalam tiga sumbu terpisah yaitu pitch, yaw, dan roll. Ilmu dinamika penerbangan juga diterapkan pada pesawat ruang angkasa, tetapi cara-cara di mana kontrol penerbangan dan penerbangan dicapai dalam pesawat tersebut berbeda secara signifikan dari pesawat atmosfer seperti pesawat terbang dan helikopter.
Orientasi pesawat dan pesawat ruang angkasa menggunakan apa yang disebut ideal sebagai titik acuan. Untuk pesawat atmosfer, ini pada dasarnya adalah penerbangan lurus dan rata, menggunakan tanah sebagai referensi. Untuk pesawat ruang angkasa, referensi ini bersifat arbitrer dan mungkin didasarkan pada planet atau objek lain di mana pesawat ruang angkasa itu mengorbit atau bahkan pesawat ruang angkasa lainnya. Ketika sebuah pesawat ruang angkasa mengorbit di sekitar Bumi, permukaan Bumi sering digunakan sebagai acuan, tetapi untuk keperluan manuver di dekat dan berlabuh dengan pesawat ruang angkasa lain atau Stasiun Luar Angkasa Internasional, misalnya, pesawat atau objek lain mungkin menjadi referensi.
Tiga sumbu rotasi udara dan pesawat ruang angkasa disebut pitch, roll, dan yaw, dan pesawat ruang angkasa atau pesawat bergerak di sekitar sumbu ini dengan pusat gravitasi, atau massa, sebagai titik di mana ketiga sumbu bertemu. Insinyur dan perancang kedirgantaraan menggunakan dinamika penerbangan untuk menentukan bagaimana udara dan pesawat ruang angkasa akan berperilaku ketika mekanisme kontrol digunakan untuk memutar kendaraan ke salah satu arah ini, serta pergerakan terarah kendaraan melalui atmosfer atau ruang angkasa. Hal-hal seperti jumlah daya dorong yang diperlukan untuk penerbangan, stabilitas penerbangan, kemampuan manuver, dan tingkat pendakian semuanya dapat diperkirakan dengan tingkat akurasi yang tinggi untuk desain pesawat udara atau ruang angkasa dengan menerapkan prinsip-prinsip dinamika penerbangan. Sistem kontrol dan propulsi dirancang menggunakan prinsip-prinsip dinamika penerbangan untuk memungkinkan udara dan pesawat ruang angkasa menghasilkan penerbangan yang terkontrol dan efisien.
Sementara masing-masing dari tiga sumbu rotasi memiliki definisi ilmiah, ini dapat membingungkan, dan seringkali lebih mudah untuk mendefinisikannya dalam istilah yang lebih sederhana. Pitch mengacu pada sikap arah penerbangan sehubungan dengan titik referensi, dalam arah atas atau bawah. Ketika sebuah pesawat terbang naik, dikatakan bahwa nadanya positif, yaitu miring di atas titik referensi.
Yaw mengacu pada sikap pesawat dari sisi ke sisi. Bayangkan sebuah model pesawat duduk di atas meja, dan tanpa menggerakkan bagian tengah pesawat, putar ke satu sisi atau sisi lainnya. Ini ya. Roll dapat dengan mudah digambarkan dengan membayangkan sebuah pesawat terbang dalam penerbangan lurus dan mengangkat satu sayap.