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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。
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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。恢復(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(fù)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
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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
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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。
如果飛機以直線飛行，一個側(cè)向陣風(fēng)就會讓飛機繞垂直軸發(fā)生輕微的轉(zhuǎn)動(假定是右側(cè))，那
么運動會被垂直尾翼阻止并停止，因為當(dāng)飛機往右旋轉(zhuǎn)時，空氣會以一個角度沖擊垂直尾翼
的左側(cè)。在垂直尾翼的左側(cè)就產(chǎn)生一個壓力，它阻止飛機向右轉(zhuǎn)動，使偏航慢慢的降低下來。
在這樣做時，飛機向相對風(fēng)方向旋轉(zhuǎn) 有點象風(fēng)向標(biāo)。飛機航跡方向的最初變化通常在飛機
機頭朝向的變化之后。因此，當(dāng)飛機向右稍微偏航后，有一個短暫的時間，這段時間內(nèi)飛機
繼續(xù)沿原來的航跡方向移動，但是它的縱軸稍微指向右側(cè)。
然后飛機有短暫的側(cè)滑，在這個時刻(因為假設(shè)盡管偏航運動停止，垂直尾翼左側(cè)的額外壓
力仍然存在)飛機必定有朝左側(cè)回轉(zhuǎn)的趨勢。即，垂直尾翼導(dǎo)致了一個短暫的恢復(fù)趨勢。
這個恢復(fù)趨勢反展的相對較慢，當(dāng)飛機停止側(cè)滑時它也停止。在停止后，飛機就在稍微不同
于原來方向的新方向上飛行。也就是說，它不會自己協(xié)調(diào)返回到原來的航向；飛行員必須重
新確立最初的航向。
方向穩(wěn)定性的一個小的改進可以通過后掠角實現(xiàn)。機翼設(shè)計中使用后略角主要是為了延遲高
速飛行中壓縮性的開始。在較輕和慢速的飛機上，后掠角對壓力中心和重心建立正確的關(guān)系
有幫助。壓力中心在中心之后這樣制造的飛機具備縱向穩(wěn)定性。
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由于結(jié)果的原因，飛機設(shè)計者有時候不能把機翼安裝在恰好需要的位置。如果它們必須把機
翼安裝的太向前，且和機身成恰當(dāng)?shù)慕嵌龋敲磯毫χ行木筒粫銐蚩亢螅_不到要求的縱
向穩(wěn)定度。但是，通過增加機翼后掠角，設(shè)計者可以向后移動壓力中心。后掠角的大小和機
翼的位置使壓力中心置于正確的位置。
機翼對靜態(tài)方向穩(wěn)定性的貢獻通常很小。掠翼提供的穩(wěn)定性作用依賴于后掠角的大小，但是
這個貢獻和其它部分相比就相對較小了。
自由向擺動(荷蘭軌輥)
荷蘭軌輥是耦合的側(cè)向/方向擺動，它通常是動態(tài)穩(wěn)定的，由于擺動的特性，在飛機中這是
要不得的。擺動模式的阻尼可能很弱或者很強，這依賴于具體飛機的特性。
不幸的是所有空氣都不是平穩(wěn)的。并發(fā)的上升氣流和下降氣流產(chǎn)生顛簸和下降，以及飛機前
后和兩邊的陣風(fēng)。
飛機對平衡的破壞的反應(yīng)是復(fù)合的側(cè)滾/偏航擺動，其中側(cè)滾運動發(fā)生在偏航運動之前。偏
航運動不是很嚴(yán)重，但是側(cè)滾運動要顯而易見得多。當(dāng)飛機響應(yīng)上反角效應(yīng)而側(cè)滾回到水平
飛行時，它會側(cè)滾得太遠而朝另一個方向側(cè)滑。這樣，由于強烈的上反角效應(yīng)飛機每次側(cè)滑
過頭。當(dāng)上反角效應(yīng)比靜態(tài)方向穩(wěn)定性大時，荷蘭軌輥運動是弱阻尼的，也是要不得的。當(dāng)
靜態(tài)方向穩(wěn)定性比上反角效應(yīng)強時，荷蘭軌輥運動具有強阻尼，也不是要不得的了。但是這
些特性趨于螺旋不穩(wěn)定性。
那么選擇只能是兩個不利中的次要因素－荷蘭軌輥運動是要不得的，而如果發(fā)散率低的話螺
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