La stabilité d'un avion est son aptitude à revenir à son état d'équilibre initial quand il a été modifié par le pilote ou par une agent extérieur (ascendance, turbulence).
Le retour à l'équilibre initial demande de fournir un moment, c'est-à-dire une force agissant avec un bras de levier :
On étudie la stabilité d'un aéronef sur trois axes :
Lorsque l'aéronef est stable sur un axe, il conserve son équilibre sur cet axe sans action sur les commandes de vol.
Au contraire, un aéronef instable s'écarte de cet axe, ce qui demande d'agir sur les commandes pour corriger.
Quand un mouvement de la masse d'air modifie la position d'équilibre de l'avion, on peut avoir deux types de corrections :
. Avec une stabilisation classique dite "passive", la nouvelle position de l'avion par rapport à la masse d'air détermine des moments aérodynamiques stabilisants.
. Avec une stabilisation "active", les mouvements de l'avion sont détectés par des capteurs, analysés par un calculateur qui détermine les moments de gouvernes nécessaires pour rétablir l'équilibre initial. L'avion peut être naturellement instable, le calculateur corrige en permanence.
Plus l'air est agité et plus l'avion a de la stabilité passive, plus il réagit aux perturbations, plus il est inconfortable. Sur les avions de transport commercial, comme l'Airbus, la stabilité active est un élément essentiel de sécurité et de confort en vol.
Sur un avion de combat ou de voltige aérienne, la stabilité passive diminue la capacité de manœuvre en évolution.
Concernant la stabilité en tangage, il y a un facteur commun aux avions ci-dessous : le positionnement du centre de gravité par rapport à la portance des surfaces (ailes et plans stabilisateurs). Pour être plus précis, il faudrait parler du foyer aérodynamique.
Quelle que soit la configuration, la stabilité en tangage est asurée par le différentiel des pentes de portance des deux surfaces plus ou moins éloignées. Elles peuvent être jointives dans le cas des ailes volantes.
L'empennage étant placé à l'arrière par définition :
Voir Ekranoplane.
Le vol à vitesse supersonique modifie le moment de tangage de l'aile : le Concorde faisait varier son centrage en vol.
- l'utilisation sur toute l'envergure d'un profil d'aile présentant une ligne moyenne en "S" à coefficient de moment de tangage (Cm) positif. Ces profils sont moins porteurs.
- une forme en plan de l'aile en flèche arrière présentant un vrillage négatif (diminution du calage des profils en bout d'aile). On a alors transformé le bout d'aile en empennage classique, non porteur. La flèche arrière donne un dièdre effectif, ce qui renforce le roulis induit et le couplage roulis-lacet.
Les stabilités sur tous les axes étant faibles, il faut particulièrement limiter les effets déstabilisants de la propulsion en tangage et en lacet (effets de souffle, décalage vertical entre l'axe de traction et le centre de traînée, dissymétrie en cas de panne d'un moteur latéral).
L'hélicoptère est instable en tangage et roulis, mais la mise en équilibre des différentes forces transmises par les rotors et par des éléments aérodynamiques fixes, dérives de profondeur et de direction rend cette instabilité très limitée: on peut la mesurer par le temps que met l'appareil à doubler l'angle du rotor avec le plan horizontal.