依靠三个独特单位的产业
航空导航使用海里衡量距离、节衡量速度、英尺衡量飞行高度层以下的高度、马赫数衡量接近和超过音速的速度——这些都不是SI单位，也不太可能改变。每一个单位的存在都有具体的、合理的理由，而不仅仅是因为历史惯性，这些理由值得逐一分析。
1929年：国际统一了海里
1929年之前，"海里"在不同国家的含义略有不同——英国的海军英里为6,080英尺（1,853.18米），美国海里为1,853.248米，其他海事国家也有各自的数值，都大约是地球纬度一分弧的长度，但在具体数值上并未达成一致。1929年在摩纳哥举行的第一届国际特别海洋测量会议确定了单一的国际海里，精确定义为1,852米。各国采纳这一标准的过程是逐步的，而非同时进行的：美国在1954年7月1日改用国际标准值，英国直到1970年才停止使用海军英里。如今，在航空和航运运营的世界各地，海里的定义都是相同的，虽然它不是SI单位，但SI手册本身承认它可以与国际单位制一起使用，而不是作为其一部分。
为什么是1,852米——而不是任意的整数
海里不像法定英里那样是任意规定的。它被设定为近似地球表面一条子午线上的一分弧——即纬度的六十分之一度。这给了它陆地英里所没有的直接的、实用的优势：航海者沿着海图的子午线刻度测量60海里的距离，同时也得到了准确的一度纬度，因此距离和位置共用同一个刻度。六十海里为一度，三百六十度为地球的完整子午线周长，得出21,600海里 × 1,852米 ≈ 40,003千米作为极地周长——这接近但不完全等于1790年代最初用来定义米的子午线长度，因为地球不是完美的球体，而且原来的米定义采用了略有不同的子午线弧长测量。海里的便利性是几何的，而不是十进制的：它直接与纬度关联，而这正是航海者真正想要找到的。
节：几何关系已经内置的速度单位
节简单地定义为每小时一海里：1节 = 1.852千米/小时（精确） = 0.514444米/秒（循环） = 1.15078英里/小时（1,852÷1,609.344）。因为一海里是纬度的一分弧，一艘船或飞机以1节的速度航行一小时，就覆盖了一分弧的纬度——速度读数和海图位置变化之间有直接的、无需转换的联系，海图以度和分为单位标注。这个联系就是这个单位存在的全部理由：相比于千米/小时这样的单位对应米制海图，节使推算导航（根据速度、航向和经过时间推算位置，无需卫星定位）的算术计算变得直接而简便。
马赫：一个比率，而不是速度
马赫数不是千米/小时或英里/小时的固定值——它是物体速度与当地音速的比率，空气中的音速取决于温度，而不是直接取决于高度或压力：
a = √(γRT)
其中T是绝对温度，γ是空气的比热比（≈1.4），R是空气的比气体常数。高度之所以重要，是因为温度在对流层随高度下降。在国际标准大气条件下的海平面（15°C，288.15K），音速约为340.3米/秒（1,225千米/小时，761英里/小时）。在对流层顶，约11千米处，国际标准大气温度下降到−56.5°C（216.65K），音速降至约295.1米/秒（1,062千米/小时，660英里/小时）——大约慢13%，纯粹是由于温度差异。实际后果是：当飞机保持恒定的表示马赫数上升时，它并没有保持恒定的真空速，因为用来测量马赫数的音速本身在下降。
两个高度处的音速
| 高度 | 国际标准大气温度 | 音速 | 马赫1（千米/小时） |
|---|---|---|---|
| 海平面 | 15°C（288.15K） | 340.3米/秒 | 1,225千米/小时 |
| 对流层顶（≈11,000米） | −56.5°C（216.65K） | 295.1米/秒 | 1,062千米/小时 |
这就是为什么巡航客机的马赫表和空速表在高度升高时读数会偏离，以及为什么"音速"只有在给定温度下才是一个确定数值的原因——引用马赫1为"1,225千米/小时"而不说明高度，就是在引用只在海平面成立的数据，这个数据在更高处并不适用。
英尺，至今，几乎无处不在
在过渡高度以上，飞机以飞行高度层飞行——高度参照的是标准压力基准1013.25百帕（29.92英寸汞柱）而非当地海平面——飞行高度层以百英尺为单位表示：FL350表示高度表设置为标准压力时显示的35,000英尺。这是真正的坚守，而不是这个网站轻描淡写的舍入便利：本网站的早期文章提到航空高度以英尺为单位，是那些在其他方面已采纳公制的国家内坚持下来的帝制单位之一，这个描述仍然准确。但这并不是普遍的。中国、俄罗斯、蒙古、朝鲜和塔吉克斯坦是公认的例外：中国尤其在其整个管制空域内使用米为单位的飞行高度层（可能会公布为"1200米"而非飞行高度层编号），俄罗斯在其过渡高度以下使用了几十年的米制高度，在2010年代才为了国际RVSM兼容性转向英尺制。所有其他国际民用航空组织成员国以及所有国际空中交通管制通信都使用英尺。航空领域存在一个全球统一的高度单位标准——只是这个标准不是米。
三个单位，三个不同的理由
这些单位的存在都不是纯粹由于历史惯性。海里之所以存在是因为它与纬度直接关联。节之所以存在是因为它继承了这个特性用于推算导航。飞行高度层使用英尺主要是因为基础设施——海图、空中交通管制术语、飞机仪表——在世界范围内压倒性地采用了英尺制，改变这一点需要在同一时刻协调每个国家的空域，这种转换成本没有足够大的安全优势来证明其正当性。马赫之所以存在是因为它根本不是速度单位；它是一个描述飞机与当地音障相对位置的比率，这恰好是高速空气动力学中物理相关的量，而不是像其他两个那样的历史遗物。