橫向穩(wěn)定性(側(cè)滾)
沿機頭到尾部的縱軸的穩(wěn)定性稱為飛機的橫向穩(wěn)定性。當(dāng)一邊的機翼比另一邊的機翼低時，這可以幫助穩(wěn)定側(cè)面傾斜或者側(cè)滾效果。有四個主要的因素使飛機保持橫向穩(wěn)定：上反角，傾覆效應(yīng)，后掠角和重力分布。
引起橫向穩(wěn)定性的最通常步驟是構(gòu)造機翼有1－3度的上反角。換句話說，飛機每一邊的機翼和機身形成一個窄的V字型，或者叫上反角。它是通過位于平行于橫軸的直線之上的機翼形成的角度來度量。
當(dāng)然，側(cè)滾穩(wěn)定性的基礎(chǔ)是機翼產(chǎn)生力的橫向平衡。升力的任何不平衡都導(dǎo)致飛機縱軸側(cè)滾的趨勢。也就是說，上反角引起升力的平衡，這些升力由飛機縱軸兩邊的機翼產(chǎn)生。
如果短暫的陣風(fēng)使飛機的一個機翼上升，另外一個機翼較低，飛機就會傾斜。當(dāng)飛機不是轉(zhuǎn)彎的傾斜時，它會側(cè)滑或者超機翼較低的側(cè)面下滑。圖3－17

因為機翼有上反角，空氣沖擊較低一側(cè)的機翼的迎角比較高一側(cè)的機翼大得多。這樣，較低一側(cè)的機翼的升力就增加，高一側(cè)的機翼升力就降低，飛機趨于恢復(fù)到最初的橫向平衡狀態(tài)(機翼水平)－即兩個機翼的迎角和升力又一次相等。
上反角的效果是產(chǎn)生一個側(cè)滾力矩，在發(fā)生側(cè)滑時這個力矩趨于使飛機恢復(fù)到橫向平衡飛行條件�；謴�(fù)力會把較低一側(cè)的機翼向上移動很多，導(dǎo)致另一側(cè)的機翼向下。如果這樣的話，這個過程會重復(fù)下去，每一次橫向擺動幅度降低，直到最終達到了機翼水平飛行的平衡。
相反地，過大的上反角對橫向機動特性是不利的。飛機會橫向非常穩(wěn)定，以至于它會阻抗任何有意識的側(cè)滾運動。出于這個原因，要求快速側(cè)滾或者傾斜特性的飛機通常其上反角比那些較少機動性設(shè)計的飛機上反角小。
由于后掠角影響的本性，它對上反角效果的影響是重要的。在側(cè)滑時，風(fēng)中的機翼后掠角實際減小，而外側(cè)的機翼后掠角實際增大。掠翼只對垂直于機翼前緣的風(fēng)分量敏感。從而，如果機翼工作在正升力系數(shù)，風(fēng)中的機翼升力增加，風(fēng)外的機翼升力降低。如此，后掠翼會促進正上反角效果，而前掠翼會促進負上反角效果。
飛行中，機身的側(cè)面區(qū)域和垂直尾翼對氣流的反作用非常類似于船的龍骨。它對飛機的縱軸施加一個穩(wěn)定的橫向影響。
建造如此橫向穩(wěn)定的飛機，以至于龍骨區(qū)域的絕大部分在重心的后面上方。圖3－18

這樣，當(dāng)飛機朝一邊側(cè)滑時，飛機的重量和反抗龍骨區(qū)域上部的氣流壓力(都作用于重心)的合力趨于使飛機側(cè)滾回到機翼水平的飛行狀態(tài)中。
垂直穩(wěn)定性(偏航)
飛機的垂直軸(側(cè)向力矩)穩(wěn)定性稱為偏航或者方向穩(wěn)定性。偏航或者方向穩(wěn)定性在飛機設(shè)計中是更加容易實現(xiàn)的穩(wěn)定性。垂直尾翼的面積和重心之后的側(cè)面起主要的作用，它使得飛機就向熟悉的風(fēng)向標(biāo)或者箭一樣使機頭指向相對風(fēng)方向。
在考查風(fēng)向標(biāo)時，可以看到如果支點的前后迎風(fēng)的面積大小是相同的，那么結(jié)果是前后的力平衡，指向運動很小或者基本沒有。所以，就必須讓支點后面的面積比前面的面積大得多。在飛機中也類似，設(shè)計者必須確保正的方向穩(wěn)定性，方法是適重心之后的側(cè)面積比重心之前的側(cè)面積大得多。如圖3－19

為了在機身之外提供更多得正穩(wěn)定性，增加了一個垂直尾翼。垂直尾翼得作用類似于箭上維持直飛的羽毛。和風(fēng)向標(biāo)和箭一樣，垂直尾翼的位置越靠后，面積越大，飛機的方向穩(wěn)定性就越強。