Plano de cola

Además de proporcionar una fuerza restauradora (que por sí sola causaría un movimiento oscilatorio), el estabilizador horizontal proporciona amortiguación. Esto se debe al viento relativo que percibe la cola mientras la aeronave gira alrededor de su centro de gravedad. Por ejemplo, cuando la aeronave oscila, pero se alinea momentáneamente con el movimiento general del vehículo, el estabilizador horizontal sigue percibiendo un viento relativo que se opone a la oscilación.

Dependiendo del diseño de la aeronave y del régimen de vuelo, su plano de cola puede generar sustentación positiva o negativa (fuerza descendente). A veces se asume que en una aeronave estable esto siempre será una fuerza descendente neta, pero esto no es cierto. ^{[ 8 ]}

En algunos diseños pioneros, como el Blériot XI , el centro de gravedad se ubicaba entre el punto neutro y el plano de cola, que también proporcionaba sustentación positiva. Sin embargo, esta disposición puede ser inestable y estos diseños a menudo presentaban graves problemas de manejo. Los requisitos de estabilidad no se comprendieron hasta poco antes de la Primera Guerra Mundial , época en la que se diseñó el biplano ligero británico Bristol Scout para uso civil, con una cola sustentadora con perfil aerodinámico durante toda su producción hasta los primeros años de la Primera Guerra Mundial y su servicio militar británico de 1914 a 1916. Fue entonces cuando se comprendió que desplazar el centro de gravedad más hacia adelante permitía el uso de un plano de cola sin sustentación, en el que la sustentación nominalmente no es ni positiva ni negativa, sino cero, lo que resulta en un comportamiento más estable. ^{[ 9 ]} Ejemplos posteriores de aeronaves de la Primera Guerra Mundial y del período de entreguerras que tenían planos de cola de sustentación positiva incluyen, cronológicamente, el Sopwith Camel , el Spirit of St. Louis de Charles Lindbergh , el Gee Bee Model R Racer, todas aeronaves con fama de ser difíciles de volar, y el biplano de entrenamiento canadiense biplaza Fleet Finch , más fácil de volar, que a su vez poseía una unidad de plano de cola con perfil aerodinámico de fondo plano similar a la del anterior Bristol Scout. Pero con cuidado, un plano de cola sustentador puede hacerse estable. Un ejemplo lo proporciona el interceptor propulsado por cohete VTOL Bachem Ba 349 Natter , que tenía una cola sustentadora y era estable y controlable en vuelo. ^{[ 10 ]}

Algunas aeronaves y modos de vuelo pueden requerir que el estabilizador horizontal genere una fuerza descendente sustancial. Esto es particularmente cierto al volar lentamente y con un ángulo de ataque (AoA) elevado. En algunos tipos, la demanda en este modo de vuelo ha sido tan extrema que ha provocado la entrada en pérdida del estabilizador horizontal. En el Gloster Meteor T.7, la entrada en pérdida podía desencadenarse por turbulencias al desplegarse los frenos aerodinámicos. En el McDonnell Douglas F-4 Phantom II, inicialmente ocurría durante el despegue y la aproximación al aterrizaje, y se instalaron slats en el borde de ataque del estabilizador horizontal al revés para mantener un flujo de aire suave y la sustentación con fuerza descendente a un AoA elevado. El entrenador Pilatus P-3 requirió una quilla ventral para corregir un efecto similar al entrar en barrena , mientras que el McDonnell Douglas T-45 Goshawk sufrió un exceso de flujo descendente del ala al desplegarse los flaps , lo que requirió una pequeña superficie "SMURF" fijada al fuselaje, de manera que se alineara con la raíz del borde de ataque del estabilizador en el ángulo crítico. ^{[ 11 ]}

El uso de un ordenador para controlar el elevador permite que las aeronaves aerodinámicamente inestables puedan volar de la misma manera.

Aviones como el F-16 vuelan con estabilidad artificial. La ventaja de esto es una reducción significativa de la resistencia aerodinámica causada por el estabilizador horizontal y una mayor maniobrabilidad.

A velocidades transónicas, una aeronave puede experimentar un desplazamiento hacia atrás del centro de presión debido a la acumulación y el movimiento de las ondas de choque. Esto provoca un momento de cabeceo hacia abajo, conocido como Mach tuck . Puede ser necesaria una fuerza de compensación significativa para mantener el equilibrio, la cual se suele proporcionar mediante el estabilizador horizontal completo, ya sea un estabilizador horizontal totalmente móvil o un estabilizador vertical.