Tout objet se trouvant à proximité de la Terre est attiré par elle. Si on lâche un objet au dessus du sol, le centre de la planète l'attire et le maintient au sol. Cette force s'appelle le poids et se mesure en Newton, du nom du scientifique qui l'a « découverte ». Elle se manifeste verticalement du centre terrestre au centre de gravité de l'avion concerné.

On peut décomposer le poids de l'avion en deux forces :

• l'une, parallèle à la trajectoire de l'avion et allant vers l'arrière : la petite composante du poids. Elle est nulle en vol rectiligne uniforme.
  
• l'autre, perpendiculaire à la trajectoire et allant vers le bas : la grande composante du poids.

À faible altitude :

À haute altitude :

La portance s'oppose au poids. C'est la force qui « porte » l'avion. Elle est en grande partie générée par les ailes. Elle varie en fonction de la vitesse. En effet, au décollage, pour que l'avion décolle, il doit atteindre une certaine vitesse. Celle-ci dépend de la taille et de la masse de l'avion. La portance dépend aussi de l'angle d'incidence de l'avion. Plus l'incidence est élevée, plus la portance l'est aussi. Si l'un des deux ou les deux augmentent, la force de portance augmentera aussi. Donc, pour rester à altitude constante, le pilote doit réduire l'angle d'incidence.

À l'atterrissage, c'est autre chose, il doit ralentir et donc augmenter l'incidence pour garder de la portance. La portance dépend enfin du milieu dans lequel se trouve l'avion. Cette force est perpendiculaire à la trajectoire de l'avion et a pour origine le centre de poussée. Elle a le sens inverse du poids.

Tout objet en mouvement est soumis à la résistance de l'air, la traînée. Cependant, selon le volume et la vitesse de l'objet, cette force varie. Plus le corps est volumineux ou est rapide, plus la traînée est importante. On observe trois types de traînée : la traînée de frottement, de profil et la traînée induite.

La traînée de frottement est la turbulence générée par le frottement de l'air sur la structure de l'avion. Elle dépend de l'état de la structure. La vitesse de l'air aux abords de cette structure est quasiment nulle. On appelle cette zone « couche limite ». On observe deux types de couches limites : une laminaire, où l'air est stable, et une turbulente, l'air se déplace de façon totalement désordonnée. La première engendre une traînée moins importante que la seconde.

La traînée induite est modélisée par des tourbillons libres et marginaux autour du profil et est créée par la différence de pression entre l'intrados et l'extrados de l'aile de l'avion, qui, en bout d'aile est « livrée à elle-même ». La surpression de la portance passe sur l'extrados, ce qui engendre une rotation du filet d'air. Elle est donc induite par la portance, mais aussi par l'allongement de l'aile : plus il est élevé, moins la traînée sera présente. La traînée induite est égale au carré du coefficient de portance.

• Tourbillons libres : formés au niveau des bords de fuite des ailes.
• Tourbillon marginaux : formés au niveau des extrémités des ailes.
  
• Intrados : surface inférieure de l'aile d'avion.
  
• Extrados : surface inférieure de l'aile d'avion.
  
• surpression : Pression dont la valeur dépasse la celle normalement admise. Elle est ici créée par la masse et la surface de l'avion.
  
• Allongement : Rapport de l'envergure d'une aile d'aéronef à sa profondeur moyenne, ou rapport du carré de l'envergure à la surface de l'aile.

La traînée de forme est le résultat de l'écoulement de l'air sur la surface de l'avion. Elle dépend donc de sa surface et varie en fonction de l'épaisseur de l'aile. Plus elle est épaisse, plus la traînée de forme sera importante. La traînée de forme constitue la part la plus importante de la traînée totale.

En ajoutant ces trois traînées, on obtient la traînée totale, modélisée par un vecteur horizontal, qui a pour direction le sens opposé à celle de l'avion. Elle est notée Rx. Cette force a pour origine le centre de poussée de l'aéronef. La traînée est parallèle à la trajectoire de l'avion et a le sens contraire à cette dernière. La traînée est le carré de la vitesse de celui-ci. Si la vitesse double, la traînée quadruplera. Elle ne dépend pas que de la vitesse, si l'angle d'incidence augmente, la traînée augmentera aussi. Celle-ci varie aussi en fonction de l'allongement de l'avion, plus il est important, moins elle sera élevée.

Centre de poussée :

La poussée s'oppose à la traînée. Elle a donc le même point d'application et la même direction que la traînée mais est à sens inverse. La poussée est émise par les réacteurs de l'avion, elle pousse l'air vers l'arrière donc propulse l'avion en avant. Si la poussée augmente, elle sera supérieure à la traînée, l'avion accélère. Un problème ; en accélérant, l'avion augmente sa traînée. Elle rattrapera la poussée au bout d'un moment. À ce moment, l'avion cesse d'accélérer, il est à vitesse constante et plus élevée. La poussée est plus importante que la portance dans la vitesse ascensionnelle de l'avion. Cette dernière est liée à la quantité d'énergie fournie en plus de celle nécessaire au maintien du vol en palier.

Lors d'un vol en palier (à altitude constante), on observe que le poids est équilibré par la portance et que la poussée équilibre la traînée. Le pilote n'a donc pas besoin d'accélérer pour rester à altitude constante. Il doit juste aller à vitesse suffisante pour que la portance équilibre toujours le poids et donc pour ne pas descendre.

En descente, la portance équilibre la grande composante du poids, la poussée et la petite composante du poids équilibrent la traînée. La poussée doit donc être moins forte en descente qu'en palier. Il arrive que la petite composante du poids se mette à remplacer la poussée, l'avion plane. Pour faciliter la descente, le pilote doit diminuer son incidence. Ce procédé augmente la différence entre la portance et le poids ce qui a pour conséquence d'attirer l'avion vers le sol.

En montée, la portance compense la grande composante du poids et la poussée équilibre la traînée ainsi que la petite composante du poids. Pour ce faire, la poussée doit être plus grande en montée qu'en palier. En augmentant l'incidence de l'avion, le pilote augmente la portance, creusant l'écart avec le poids. Ceci rend la montée plus rapide.

Le virage symétrique en palier est le plus courant. Dans ce cas précis, la poussée compense la traînée et la composante verticale de la portance compensent le poids. Lors de ce virage, la vitesse est constante et son vecteur parallèle à le direction de l'avion, ici horizontale.

Afin de rester à altitude constante, le pilote doit augmenter l'incidence et la poussée de l'appareil pour augmenter la portance afin d'équilibrer le poids et de compenser la traînée engendrée par l'augmentation de l'angle d'incidence.

On observe aussi lors du virage ce qu'on appelle facteur de charge : il varie en fonction de l'inclinaison de l'avion. Ce facteur est plus communément appelé "G". Lorsque le pilote met son avion à 60° d'inclinaison, il subit 2G. Cela signifie que l'avion et le pilote supporte deux fois leur poids. On calcule le facteur de charge grâce aux deux formules suivantes :