Η πτήση εκπαίδευση είναι συνδυασμός μαθηματικών, φυσικής, φυσιολογίας, μετεωρολογίας, νόμου και φυσικών δεξιοτήτων. Οι πιλότοι διδάσκονται για τις επιστημονικές αρχές πίσω από την πτήση και τον καιρό. Οι πιλότοι αναμένονται να γνωρίζουν τα συγκεκριμένα συστήματα κάθε αεροσκαφούς που πετάνε και πώς να σχεδιάσουν και να πετάνε σωστά μέσω διαφορετικών airspaces και αεροδρομίων.
Η αεροδυναμική περιλαμβάνει σχεδιασμό airfoil, την επίδραση της ατμόσφαιρας στην άρση, και τις δυνάμεις που δρουν σε ένα αεροπλάνο στην πτήση. Το airfoil είναι το βασικό σχήμα ενός πτερυγίου, συνήθως σχεδιασμένο με καμπυλή ανώτερη επιφάνεια και επίπεδο κάτω. Το ποσό της άρσης που το airfoil είναι ικανό να παράγει επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και την πίεση της ατμόσφαιρας. Οι πιλότοι διδάσκονται την θεωρία και την εφαρμογή της άρσης και πώς αυτές οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε ένα αεροσκάφος.
Οι πιλότοι διδάσκονται την θεωρία των συστημάτων καιρού και πώς να διαβάζουν τρέχουσες και προβλεπόμενες αναφορές καιρού. Επιπλέον, η παρακολούθηση συστημάτων πίεσης, fronts και άλλων συνθηκών καιρού είναι ζωτικής σημασίας για τον σχεδιασμό διαδρομών και την λήψη αποφάσης ακύρωσης ή καθυστέρησης πτήσης.
Τα συστήματα αεροσκαφούς περιλαμβάνουν τον κινητήρα, ελέγχους πτήσης, ηλεκτρικά, πίεση, υδραυλικά συστήματα, καύσιμο και εγκατεστημένα accessories. Οι πιλότοι μελετάουν πώς λειτουργεί κάθε σύστημα για να ελέγχουν και να χειρίζονται σωστά τα διαφορετικά μέρη του αεροπλάνου.
Η Federal Aviation Administration έχει αναπτύξει τυπικά flight patterns, σημάδια, φώτα και σημάδια για αεροδρόμια. Οι πιλότοι αναμένονται να αναγνωρίζουν διαφορετικές περιοχές λειτουργίας ενός αεροδρομίου, και διαφορετικές διαδικασίες άφιξης και αναχώρησης, βάσει του τύπου αεροδρομίου και συνθηκών καιρού.
Οι πιλότοι απαιτούνται να είναι εξοικειωμένοι με ποικίλα Federal Aviation Regulations συμπεριλαμβανομένου του Part 61, το οποίο ρυθμίζει την πιστοποίηση και την currency, Part 71 και 73 που ορίζουν airspace και Part 91, το οποίο περιγράφει γενικούς κανονισμούς λειτουργίας και πτήσης.
Ο σχεδιασμός πτήσης ξεκινά με το σχεδιασμό της πορείας χρησιμοποιώντας ποικίλα οπτικά σημεία αναφοράς, GPS συντεταγμένες και ραδιοφωνικές βοήθειες που απεικονίζονται όλα στον χάρτη. Το aircraft flight manual χρησιμοποιείται για να καθορίσει ρυθμίσεις ισχύος, αποστάσεις άφιξης και προσγείωσης, κατανάλωση καυσίμου, βάρος και ισορροπία, ταχύτητα και ρυθμίσεις κλιμάκωσης. Οι πιλότοι πρέπει να ξέρουν πώς να συλλέγουν πληροφορίες για το αεροδρόμιο προορισμού, περιορισμένο airspace, πιθανούς κινδύνους κατά μήκος της διαδρομής, ραδιοφωνικές συχνότητες για air traffic control και άλλους παράγοντες που επηρεάζουν την πτήση.
Η πτήση μπορεί να προκαλέσει έναν αριθμό υγειονομικών και χωρικών προσανατολισμού ζητημάτων που μπορούν να επηρεάσουν σοβαρά την ασφάλεια της πτήσης. Οι πιλότοι αναμένονται να αναγνωρίζουν καταστάσεις που μπορεί να εμπειρίσουν όπως υπωξία, απουδάτιση και άλλες ιατρικές καταστάσεις που εμποδίζουν την κρίση και τη λειτουργία. Οι illusion στην πτήση είναι κοινός κίνδυνος που οι πιλότοι πρέπει να αναγνωρίζουν για να αποφύγουν να βάλουν το αεροσκάφος σε ασφαλή θέση. Ψευδαίσθησεις ή illusion ύψους μπορεί να εμπειριστούν νύχτα ή κατά χρονικά διαστήματα χαμηλής ορατότητας και πρέπει να ξεπεραθούν μέσω εκπαίδευσης και εμπειρίας.
