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北卡羅來納州立大學機械與航空航天工程系研究生階段開設有以下專業(yè)MS和PhD學位項目：
機械工程
航空航天工程
MS項目要求申請者已擁有技術領域專業(yè)學士學位，該學位需能滿足碩士項目對申請者前置課程的要求，如機械工程、航空航天工程、工科其他領域專業(yè)、物理和數(shù)學。如申請者無機械工程或航空和航天工程學士學位，可給予半條件錄取，申請者需補修微積分、微分方程、物理、統(tǒng)計與動力學，另外，根據(jù)申請者選擇研究方向不同，要求修讀偏微積分的流體力學、熱力學、材料特性與控制。MS為PhD項目申請的前置條件，如申請者已擁有學士學位，且GPA3.5以上，可直接申請PhD項目。
該系向部分研究生提供獎學金，通常是以RA或TA的形式。國際學生在申請TA前，必須通過北卡羅來納州立大學口語測試。獎學金無需單獨申請。研究生院還會提供Assitantship或Fellowship。
| 排名 | 學校 | 專業(yè)（major） |
|---|---|---|
| 1 | 麻省理工學院 | 機械工程 |
| 1 | 斯坦福大學 | 機械工程 |
| 3 | 加州大學伯克利分校 | 機械工程 |
| 4 | 加州理工學院 | 機械工程 |
| 5 | 佐治亞理工學院 | 機械工程 |
| 5 | 密歇根大學安娜堡分校 | 機械工程 |
| 7 | 伊利諾伊大學香檳分校 | 機械工程 |
| 8 | 康奈爾大學 | 機械工程 |
| 8 | 普渡大學西拉法葉分校 | 機械工程 |
| 10 | 卡內基梅隆大學 | 機械工程 |
| 11 | 普林斯頓大學 | 機械工程 |
| 12 | 西北大學 | 機械工程 |
| 12 | 德克薩斯大學奧斯汀分校 | 機械工程 |
| 14 | 約翰霍普金斯大學 | 機械工程 |
| 14 | 匹茲堡州立大學 | 機械工程 |
| 14 | 加州大學洛杉磯分校 | 機械工程 |
| 17 | 哥倫比亞大學 | 機械工程 |
| 17 | 哈佛大學 | 機械工程 |
| 17 | 德州農工大學 | 機械工程 |
| 17 | 加州大學圣地亞哥分校 | 機械工程 |
| 17 | 賓夕法尼亞大學 | 機械工程 |
| 17 | 威斯康星大學麥迪遜分校 | 機械工程 |
| 23 | 弗吉尼亞理工大學 | 機械工程 |
| 24 | 布朗大學 | 機械工程 |
| 24 | 杜克大學 | 機械工程 |
| 24 | 加州大學圣塔芭芭拉分校 | 機械工程 |
| 24 | 馬里蘭大學帕克分校 | 機械工程 |
| 24 | 明尼蘇達大學雙城分校 | 機械工程 |
| 29 | 俄亥俄州立大學 | 機械工程 |
| 29 | 倫斯勒理工學院 | 機械工程 |
| 29 | 萊斯大學 | 機械工程 |
| 29 | 佛羅里達大學 | 機械工程 |
| 33 | 科羅拉多大學波德分校 | 機械工程 |
| 33 | 南加州大學 | 機械工程 |
| 33 | 耶魯大學 | 機械工程 |
| 36 | 華盛頓大學 | 機械工程 |
| 37 | 愛荷華州立大學 | 機械工程 |
| 37 | 北卡羅來納州立大學羅利分校 | 機械工程 |
| 37 | 加州大學戴維斯分校 | 機械工程 |
| 37 | 加州大學歐文分校 | 機械工程 |
| 37 | 圣母大學 | 機械工程 |
| 37 | 范德堡大學 | 機械工程 |
| 43 | 亞利桑那州立大學 | 機械工程 |
| 43 | 凱斯西儲大學 | 機械工程 |
| 43 | 東北大學 | 機械工程 |
| 43 | 弗吉尼亞大學 | 機械工程 |
| 47 | 波士頓大學 | 機械工程 |
| 47 | 密歇根州立大學 | 機械工程 |
| 47 | 羅格斯大學 | 機械工程 |
| 47 | 特拉華大學 | 機械工程 |
| 47 | 匹茲堡大學 | 機械工程 |
