Flygdynamik är analysen av hur flygplan rör sig genom luften, krafterna och kontrollsystemen som gör det möjligt för dem att upprätthålla flygningen och de yttre fysiska krafterna som verkar på dem såsom dragkraft, lyft, gravitation och motstånd. De främsta tillämpningarna av vetenskapen om flygdynamik relaterar till flygplanens attityd under flygning, särskilt på det sätt som de rör sig och är gjorda för att röra sig i de tre separata axlarna stigning, gir och rullning. Vetenskapen om flygdynamik tillämpas också på rymdfarkoster, men sätten på vilka flyg- och flygkontroll uppnås i sådana farkoster skiljer sig avsevärt från dem hos atmosfäriska farkoster som flygplan och helikoptrar.
Orientering av flygplan och rymdfarkoster använder det som kallas ideal som referenspunkt. För atmosfäriska flygplan är detta i huvudsak rak och jämn flygning, med marken som referens. För rymdfarkoster är denna referens godtycklig och kan baseras på planeten eller annat objekt runt vilket rymdfarkosten kretsar eller till och med en annan rymdfarkost. När en rymdfarkost befinner sig i omloppsbana runt jorden används ofta jordens yta som referens, men i syfte att manövrera nära och docka med andra rymdfarkoster eller den internationella rymdstationen, till exempel, kan det andra farkosten eller föremålet vara referens.
Luftens och rymdfarkostens tre rotationsaxlar kallas pitch, roll och yaw, och ett rymdskepp eller ett flygplan rör sig runt dessa axlar med sin tyngdpunkt, eller massa, som den punkt där de tre axlarna möts. Flyg- och rymdingenjörer och -designers använder flygdynamik för att bestämma hur luft och rymdfarkoster kommer att bete sig när kontrollmekanismer används för att rotera fordonet i en av dessa riktningar, såväl som riktningsrörelse av fordonet genom atmosfären eller rymden. Saker som mängden dragkraft som krävs för flygning, flygstabilitet, manövrerbarhet och stigningshastigheter kan alla uppskattas med en hög grad av noggrannhet för en luft- eller rymdfarkostdesign genom att tillämpa principer för flygdynamik. Kontroll- och framdrivningssystem är designade med hjälp av principer för flygdynamik för att möjliggöra för luft och rymdfarkoster att utföra kontrollerad, effektiv flygning.
Även om var och en av de tre rotationsaxlarna har en vetenskaplig definition, kan dessa vara förvirrande, och det är ofta lättare att definiera dem i enklare termer. Pitch hänvisar till flygriktningens inställning i förhållande till referenspunkten, i riktning uppåt eller nedåt. När ett flygplan klättrar sägs det att dess stigning är positiv, det vill säga att det är vinklat över referenspunkten.
Yaw hänvisar till flygplanets attityd från sida till sida. Föreställ dig ett modellplan som sitter på ett bord och utan att flytta planets mitt, snurra det åt ena eller andra sidan. Det här är yaw. Rulla kan enkelt avbildas genom att föreställa dig ett flygplan i rak flygning och lyfta ena vingen.