Воздухопла́вание, передвижение и пребывание в воздушной среде летательных аппаратов легче воздуха, среди которых различают свободные и привязные аэростаты, стратостаты, радиозонды, дирижабли, гибридные летательные аппараты (ЛА).

Первые попытки подняться на ЛА легче воздуха были предприняты в 1670 г. итальянским учёным Франческо Лана де Терци, который создал «летающую лодку». В 1783 г. французские изобретатели братья Ж.-М и Ж.-Э Монгольфье изготовили воздушный шар, который в дальнейшем стал называться монгольфьером. Аппарат, сделанный из льняной ткани, обклеенной с двух сторон бумагой, поднялся на высоту 2000 м. В 1784 г. французский генерал Ж.-Б. Менье предложил проект управляемого аэростата, который уже имел главные признаки современных дирижаблей: продолговатую сигарообразную форму и баллонет, служивший для поддержания избыточного давления в оболочке при изменении температуры газа и при его утечке. В качестве движителя использовались 2 двухлопастных воздушных винта, размещённых в гондоле и приводимых в действие мускульной силой экипажа. После первых, главным образом развлекательных, полётов аэростаты стали использовать в военных целях. В 1812 г. в России были применены боевые аэростаты, изготовленные немецким механиком Ф. Леппихом. В 1875 г. Д. И. Менделеев выдвинул идею создания стратостата и обосновал выбор его некоторых конструктивных частей; в 1887 г. он совершил полёт на военном аэростате длительностью 3 ч 36 мин для наблюдения солнечного затмения. В 1887 г. К. Э. Циолковский предложил конструкцию цельнометаллического бескаркасного дирижабля с изменением его объёма в полёте. В 1893 г. немецкий конструктор А. фон Парзеваль (Парсеваль) разработал конструкцию привязного аэростата, который был достаточно устойчив и позволял вести наблюдения при сильном ветре.

В развитии дирижаблестроения значительную роль сыграл Ф. фон Цеппелин, создавший жёсткую схему корпуса из металлических шпангоутов и стрингеров. В 1900 г. им был построен первый жёсткий дирижабль, LZ-1, объёмом 11,3 тыс. м³, длиной 128 м и диаметром 11,6 м. Высокий технический уровень «цеппелинов» обеспечил их применение в военных действиях для бомбардировок, патрулирования прибрежных районов, эскорта судов, борьбы с подводными лодками, обнаружения минных полей, а также использование для дальних пассажирских круизов. 1-я треть 20 в. ознаменовалась развитием дирижаблей полужёсткой схемы. Вершиной достижений среди аппаратов такого типа стал дирижабль итальянского инженера У. Нобиле – «Норге» («N-1», 1923), на базе которого были построены дирижабли «N-2», «М. R», «N-4» в Италии, «N-3» в Японии и др. На «N-1» в 1926 г. норвежский полярный исследователь Р. Амундсен совершил перелёт по маршруту о. Шпицберген – Северный полюс – Аляска протяжённостью 4300 км. В 1929 г. жёсткий дирижабль LZ-127 «Граф Цеппелин» объёмом 105 тыс. м³ совершил первый кругосветный перелёт протяжённостью 35 тыс. км за 21 день с тремя промежуточными посадками. Дирижабль эксплуатировался 10 лет и за это время имел более 17 тыс. часов налёта, перевёз 13 тыс. пассажиров (совершил 2 кругосветных перелёта, полёт к Северному полюсу, регулярные рейсы в Южную Америку и США). Комфорт на LZ-127 был сопоставим с комфортом морских лайнеров. В дальнейшем в Германии был построен более быстрый и комфортный дирижабль, «Гинденбург», объёмом 217 тыс. м³, длиной 247,8 м, диаметром 41,2 м.

В Советской России в 1918 г. под руководством Н. Е. Жуковского был изготовлен аэростат, совершивший полёт в 1919 г. В 1922 г. установлен мировой рекорд продолжительности полёта на свободном аэростате – 22 ч 10 мин (пилоты Н. Д. Анощенко, И. И. Мейснер, Н. Г. Стобровский). В феврале 1933 г. построен первый советский полужёсткий дирижабль, «СССР В-5», совершивший более 100 удачных полётов. На основе опыта постройки и эксплуатации «В-5» в 1934 г. построен дирижабль «СССР В-6», на котором успешно осуществлены длительные полёты и установлен мировой рекорд по продолжительности (более 130 ч), что свидетельствовало о пригодности дирижабля для выполнения регулярных дальних пассажирских перевозок. В 1934–1938-х гг. построены дирижабли: «В-7» («Челюскинец»), «В-7-бис», «В-8», «В-10». В то же время велись работы по проектированию полужёстких дирижаблей объёмом 55 тыс. м³, высотных дирижаблей объёмом 29 и 100 тыс. м³, а также дирижаблей «В-12» (1942), «Победа» (1945), «В-12-бис» («Патриот», 1947). Рекордный по продолжительности и дальности полёт совершили 16 марта 1941 г. С. С. Гайгеров и Б. А. Неверов из Москвы в Новосибирскую область, пролетев за 69 ч 20 мин 2767 км. Большой вклад в развитие дирижаблестроения внесли учёные и специалисты ЦАГИ и ОКБ «Дирижаблестрой» Б. А. Гарф, В. В. Катанский, В. А. Семёнов.

Наивысшего расцвета аэростатические ЛА достигли к середине 20 в., когда были построены пассажирские, транспортные и военные дирижабли-гиганты объёмом до 217 тыс. м³ и грузоподъёмностью до 100 т. Например, в США для ВМФ созданы воздушные авианосцы «Акрон» и «Мэкон» объёмом по 209 тыс. м³. Каждый дирижабль нёс 5 самолётов, которые размещались внутри его корпуса и с помощью специальной штанги могли стартовать и, совершив полёт, возвращаться обратно. Усовершенствованный дирижабль ZPG-2W объёмом 27,6 тыс. м³, оборудованный двумя радарными установками для обнаружения воздушных и морских целей, прошёл ряд испытательных полётов, показавших его высокую эффективность. В одном из полётов была установлена рекордная продолжительность – 264 ч, пройденное расстояние составило 15 тыс. км. Крупнейшие дирижабли того времени – ZРG-3W объёмом 42,2 тыс. м³ – выполняли роль летающих пунктов радиолокационного дозора.

Интерес к использованию дирижаблей возобновился в начале 1980-х гг. в связи с проблемами энергетического кризиса и необходимостью решения военно-политических и социально-экономических задач. Кроме того, развитие науки и техники (технология материалов, двигателестроение, электроника и системы управления, вычислительная техника и др.) послужило толчком к возобновлению интереса к дирижаблестроению, что определило нишу их эффективного технико-экономического использования. Были разработаны многочисленные проекты гибридных ЛА для решения проблем балансировки в полёте и в процессе освобождения от полезной нагрузки в конце полёта. В таких проектах масса конструкции (без полезного груза) уравновешивается подъёмной силой лёгкого рабочего газа (водород, гелий), а для подъёма полезного груза используется источник дополнительной подъёмной силы (например, тяга вертикальных воздушных винтов, нагрев подъёмного газа внутри оболочки или аэродинамические силы).

Некоторые из проектов были доведены до летающих моделей. Так, в США была разработана и испытана летающая модель дирижабля «Аэрокран». Аппарат состоял из наполненной гелием сферической оболочки диаметром 55 м с четырьмя несущими лопастями длиной по 36 м, на концах которых установлены турбовинтовые двигатели. При работе двигателей лопасти вращались, в результате чего создавалась подъёмная сила.

В России в середине 1970-х гг. профессор МАИ С. Н. Егер разработал проект дирижабля «Термоплан» грузоподъёмностью 150 т, в котором предложил использовать высокие аэродинамические свойства дискообразного корпуса аэростата во время крейсерского полёта и создавать дополнительную подъёмную силу подогревом воздуха выхлопными газами турбовинтовых двигателей. Предложенная схема обеспечивала вертикальный взлёт и посадку с грузом и решала проблему его безбалластовой эксплуатации. В 1991 г. был изготовлен 40-метровый прототип «Термоплана», который прошёл наземные испытания.

В начале 21 в. большой интерес проявился к стратосферным беспилотным дирижаблям (стратосферная платформа), которые могут длительное время функционировать на больших высотах (17–22 км), обеспечивать коммуникационную связь, мониторинг для метеорологических служб и др. Их стоимость может быть в несколько раз меньше существующих спутниковых систем. Аэростатические ЛА нового поколения имеют широкую перспективу эффективного использования в научных исследованиях, военных целях, могут быть успешно применены: для дистанционного зондирования, площадных и галсовых измерений с помощью бортовых высокоточных приборов для различных отраслей, прежде всего МЧС; при инспекции, мониторинге, патрулировании и сопровождении объектов для топливно-энергетического комплекса, МО, МВД, ФСБ, администраций регионов крупных городов; для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; в качестве летающих лабораторий. Развивается спортивное воздухоплавание. Российским спортсменам принадлежат мировые рекорды, утверждённые ФАИ: по продолжительности полёта на тепловом дирижабле категории BX-4 (20 февраля 2004); по продолжительности полёта женщин на тепловом дирижабле категории BX-4 (7 и 24 февраля 2005); по скорости на газовом дирижабле категории BA-02 (10 февраля 2005); на дирижабле категории BX-02 по продолжительности (2 апреля 2005) и скорости (1 марта 2006) полёта.