模型航空機の安定
FF模型機では、飛行調整のはじめに縦安定を固め、まっすぐに飛び、波状飛行(ピッチング)や、突っ込み飛行(ダイブ)をさせないようにする。
縦安定は水平尾翼で保つが、その効き方の大きさは、水平尾翼容積比と重心位置で決まる。
水平尾翼容積比の計算式
水平尾翼容積比=(水平尾翼面積/主翼面積)×後モーメントアーム
水平尾翼面積=水平尾翼容積比×(主翼面積/後モーメントアーム)
但し、後モーメントアーム=後モーメントアーム長/空力平均翼弦長(≒平均翼弦長)
水平尾翼容積比の値が大きければ、縦の静安定性は大きい。 安定を崩す原因は主翼であり、(水平尾翼面積/主翼面積)が大きく、モーメントアームが長ければ、復元モーメントは大きく、安定性は向上する。
実機あるいはRC機のように、操縦を行って安定を保つ固定翼航空機(飛行機とグライダー)では、重心位置は概ね主翼の風圧中心位置の空力平均翼弦の25%付近にあり、大幅に動かされることは無い。従って、上記の水平尾翼容積比の計算式(安定を示す公式)においても重心位置の影響は捨象され、変数に含まれていない。
これに対してFF模型機では、尾翼に揚力を負担させ、重心位置を50~100%まで後退させている。この理由は後述するが、重心が後退するほど不安定となる。これに対処するために、重心位置を後方に置く設計ほど大きな水平尾翼容積比を使用し、その値が実機の数倍に達するものもある。実機の水平尾翼容積比は0.5未満であるが、FF模型機では1.0~1.5であり、最高は2.0に近い。
飛行方向が下向きに変わった場合など、機体を加速する条件が生じたとき、抗力が少ない設計ほど加速しやすく、飛行速度が変動しやすい。縦安定でとりあげたピッチング(波状)飛行の場合、抗力の少ない設計、言い換えれば高性能な機体ほど、大幅な速度変化が誘発され、ピッチングが収まりにくい。つまり、「速度安定」が悪いことになる。飛行機やグライダーの高性能化の手法としては抗力の削減が最重要であるが、上記のような速度不安定に起因する問題に対処する必要がある。
フリーフライト滞空機の場合、昔は厚さが10%前後の揚力の大きい、同時に抗力も大きい翼型が選好された。当時は主翼以外の機体各部の抗力も大きかったので、この選択は合理的であった。その後、機体全体の洗練化・抗力削減が進み、翼型も厚さが6%くらいで抗力が小さいものが選好されるようになった。この過程で、機体の抗力は大幅に小さくなり、速度不安定に起因する悪性のピッチング問題を解決する必要があった。飛行現場で調整を行なう場合、古い高揚力・高抗力・低速型の翼型のほうが、鈍感であり扱いやすい。
室内や公園で飛ばす「トイ級RC機」は、エレベーター無しで、モーターの回転で上昇と下降を制御している。この制御法のとき、速度不安定に起因するヒゴイド振動やポーポイジングを起こしやすいが、対策として機体の抗力を故意に増やす方法が採られている。