Generalità
Un aereo può alzarsi in volo e navigare nel cielo poiché il flusso d'aria genera una circolazione attorno alle superfici con profilo aerodinamico, producendo una differenza di pressione tra le zone al di sopra e al di sotto delle superfici stesse, alla quale corrisponde una spinta verso l'alto. L'intensità del fenomeno dipende dal profilo della superficie aerodinamica in sezione trasversale, dall'area e dalla forma della superficie portante, dalla sua inclinazione rispetto al flusso d'aria e dalla velocità relativa di quest'ultimo.
La portanza, cioè la forza sviluppata dall'aria su un'ala o una superficie analoga, è direttamente proporzionale all'area della superficie alare e al quadrato della velocità relativa della corrente d'aria. Inoltre, per angoli d’attacco compresi generalmente tra più e meno 14 gradi, essa varia approssimativamente in modo lineare con l’angolo d'attacco; per angoli più elevati, le caratteristiche del flusso dell'aria mutano rapidamente: esso si separa e la portanza cala drasticamente. In queste circostanze si dice che la superficie aerodinamica ha stallato.
Quando un aereo vola mantenendo un assetto orizzontale, la portanza generata dalle ali e dalle altre parti della struttura ne controbilancia il peso. Entro i limiti detti sopra, se si aumenta l'angolo d'attacco mentre si mantiene costante la velocità, l'aereo sale, se invece l'angolo d'attacco viene diminuito, ossia l'ala viene inclinata verso il basso, l'aereo perderà portanza e comincerà a scendere. Inoltre, un aereo salirà di quota (cabrerà) all'aumentare della sua velocità, mentre scenderà (picchierà) se la velocità diminuisce.
Durante il volo, il pilota cambia frequentemente la velocità e l'angolo d'attacco e questi due fattori spesso si bilanciano tra loro; ad esempio, se il pilota volesse aumentare la velocità mantenendo però un volo livellato, dovrebbe ridurre l'angolo d'attacco per compensare l'aumento di portanza dovuto alla maggiore velocità dell'aereo.
Quando si prepara all'atterraggio, il pilota deve ridurre il più possibile la velocità del mezzo e, per compensare la considerevole perdita di portanza dovuta alla diminuzione di velocità, egli opera in modo che si generi ulteriore portanza variando la superficie alare, l'effettivo incurvamento e l'angolo d'attacco. Ciò è possibile grazie all'impiego di dispositivi per aumentare la portanza chiamati ipersostentatori o flaps, che sono parti mobili alari poste sul suo lato posteriore (bordo d'uscita). Durante il volo di crociera, la maggior parte dei flaps vengono normalmente ritratti all'interno dell'ala, ma se si rende necessario un aumento di portanza, il pilota può utilizzarli. Talvolta gli ipersostentatori vengono installati anche sul lato frontale (o bordo d'attacco) dell'ala, slat.
Nel volo, i fattori che contribuiscono alla portanza generano anche forze non desiderate, definite nel loro complesso resistenza aerodinamica, che tendono a frenare il moto del velivolo attraverso l'aria. Una parte della resistenza aerodinamica è dovuta alle forze di attrito esercitate dall'aria e dipende dalla forma e dalla levigatezza delle superfici del mezzo; esse possono essere ridotte affusolando l'aereo. Alcuni aerei sono dotati di congegni per ridurre la resistenza dovuta all'attrito mantenendo il flusso d'aria sulle superfici nella cosiddetta forma laminare, ossia riducendo al minimo il verificarsi di moti turbolenti del fluido in prossimità delle superfici.
Un altro tipo di resistenza aerodinamica, chiamata resistenza indotta, è dovuta direttamente alla portanza prodotta dall'ala. Per produrre portanza, infatti, si deve compiere un lavoro e la resistenza indotta ne fornisce la misura; la dissipazione di energia si manifesta sotto forma di vortici, che si formano lungo il bordo d'uscita, in particolare verso le estremità delle ali.
Gli ingegneri aeronautici progettano macchine caratterizzate dal più alto rapporto portanza-resistenza (Efficienza) possibile. Questo rapporto tuttavia è limitato da fattori come la velocità e il peso sopportabili dalla cellula del velivolo. Un aereo da trasporto subsonico può avere rapporto portanza-resistenza attorno a 20, mentre quello di un aliante ad alte prestazioni può raggiungere un valore doppio. Per contro, la maggior resistenza che si genera quando un aereo vola a velocità supersoniche riduce il rapporto portanza-resistenza a meno di 10.