Längsstabilität

Stabilität eines Luftfahrzeugs in bezug auf Drehmomente um die Querachse. Man unterscheidet Anstellwinkel- und Geschwindigkeits- oder Staudruck-Stabilität.
Anstellwinkelstabilität ist vorhanden, wenn eine zufällige Änderung des Anstellwinkels (z.B. durch eine Böe) ohne Eingreifen des Flugzeugführers solche Momente um die Querachse hervorruft, die bestrebt sind, die Anstellwinkeländerung zu beseitigen. Staudruckstabilität ist vorhanden, wenn eine zufällige Änderung der Fluggeschwindigkeit Momente um die Querachse hervorrufen, welche die Geschwindigkeitsänderung beseitigen. Voraussetzung für die Staudruckstabilität ist die Anstellwinkelstabilität.
Beide werden durch die Lage des Neutralpunktes hinter dem Schwerpunkt sowie durch Vorhandensein bestimmter Dämpfungsflächen (Tragflügel, Flossen des Leitwerkes) gewährleistet.

Längsstabilität ist die Stabilität des Flugzeugs um seine Querachse. Die entsprechende Bewegung wird Nicken genannt. Für ein stabiles Verhalten muss am Flugzeug bei einer kleinen Störung im Anstellwinkel um $\Delta \alpha$ ein Rückstellmoment auftreten, welches versucht die Störung zu verkleinern. Zu diesem Rückstellmoment trägt zum einen eine tiefe Schwerpunktlage und zum anderen der Hebelarm zum Höhenleitwerk bei. Wichtig ist auch der Abstand Flugzeugschwerpunkt (SWP) zu Flugzeugneutralpunkt (NP).

SWP vor NP. Der Zusatzauftrieb erzeugt in Bezug auf den SWP ein kopflastiges (rückdrehendes) Moment ⇒ stabiles Verhalten
SWP im NP. Der Zusatzauftrieb erzeugt kein Moment, die Störung bleibt erhalten ⇒ indifferentes Verhalten (= neutrale Stabilität)
SWP hinter NP. Der Zusatzauftrieb erzeugt in Bezug auf den SWP ein hecklastiges Moment ⇒ instabiles Verhalten

In der Praxis hängt die Lage des Neutralpunktes ausschließlich vom Tragflächen- und Leitwerksgrundriss sowie der Anordnung dieser zwei Flächen zueinander ab. Bei einer Erhöhung des Anstellwinkels um $\Delta \alpha$ erhöht sich der Auftrieb um $\Delta c_a$ . Da das Nickmoment um den Neutralpunkt aber konstant bleiben muss, kann der zusätzliche Auftrieb nur im Neutralpunkt selbst angreifen. Der Schwerpunkt sollte also im Neutralpunkt liegen.

Durch die Forderung nach stabilem Flug ergibt sich, dass der vorauseilende Flügel einen größeren Auftriebsbeiwert erzeugen muss als der nachfolgende. Die Verwendung von positiv gewölbten Tragflächen mit negativem Profilmoment erhöht diesen Unterschied weiter. Diese Betrachtung gilt sowohl für konventionelle Flugzeuge als auch für Entenkonfigurationen und für gepfeilte und ungepfeilte Nurflügler. Der vordere Flügel (oder Teil des Flügels) hat immer den höheren Anstellwinkel als hintere.

Ein Maß für die Längsstabilität ist $\frac{{\Delta}M}{{\Delta}{\alpha}}$ , das Rückstellmoment pro Nickwinkel. Ein weiteres, dimensionsloses Stabilitätsmaß ist der auf die mittlere aerodynamische Flügeltiefe bezogene Abstand des Schwerpunkt vor dem Neutralpunkt.