「安定性」とは、物体が一定の状態を維持できる度合いのことです。 魚のヒレや鳥の尾羽のかたちが、 水や風の流れの中で安定性を生み出していることは古くから知られ、 風見や矢羽根に活かされてきました。

19世紀初頭、ケイリー卿の模型飛行機にも尾ヒレと尾羽が付いていました。 ３次元で移動する飛行機の左右の安定性を尾ヒレに、上下の安定性を尾羽に、 それぞれ分担させたのです。 ケイリー卿は、翼の揚力で重量を支えつつ、 安定性で空中にとどまる大切さを初めて明らかにしました。

重心の近くに主翼があり、最後尾に垂直尾翼と水平尾翼が配置されています。 主翼の両端をＶ字型に持ち上げた角度は「上反角」といいます。

尾翼が重心から遠く後方に配置されているのは、 てこの原理によって、尾翼が効果的に安定性を発揮するからです。

ドイツのオットー・リリエンタールは、 グライダーによるテスト飛行を2000回以上も繰り返し、 この安定性の高いレイアウトを確立しました。

風見のデザインの特徴は、回転軸から後半部分を、 前半部分よりも広くとっていることです。 前後の面積のちがいは、風の中で受ける圧力のちがいをもたらし、 軸を中心とした回転運動を生み出します。

風見に真横から風があたると、後半部は前半部よりも大きな風圧を受け、 風見を回転させながら後半部が風下に流されます。 前後の風圧差がある限り回転は続き、風の流れに完全に沿った時、 すなわち風見が風上を向いた時、回転が止んで安定します。

ヨーイングを生じた機体は、風見の時と同じように、 飛行経路の前方から吹く相対的な風を横から受けることになります。 面積の大きい垂直尾翼にかかる風圧によって、機体は重心を中心に回転し、 風上すなわち実際の飛行経路を向きます。

垂直尾翼は、左右方向の風見安定の効果によってヨーイングを抑えています。

水平尾翼は、風見の左右方向の回転を上下方向に置き換えたものです。 面積の大きい水平尾翼にかかる風圧によって、機体は重心を中心に回転し、 風上すなわち実際の飛行経路を向きます。同時に迎角も小さく抑えられます。

水平尾翼は、上下方向の風見安定の効果によってピッチングを抑えています。

上反角のついた左右の翼は、横すべりによる相対的な横風をとらえます。 横風が左右の翼にあたる角度は、上反角のため左右で異なります。 傾斜の内側の翼は、下から横風に押し上げられて揚力を増加させ、 反対側の翼は、上から横風に押し下げられて揚力を減少させます。

左右の翼の揚力のちがいは、傾いた機体を水平に戻し、横すべりも抑まります。 これが上反角効果です。