Les aéronefs se déplaçant dans les airs développent une portance, ou une force ascendante qui surmonte le poids, par l’air se déplaçant au-dessus des ailes. Une façon dont un avion se déplace est lorsque le nez ou l’avant de l’avion se déplace vers le haut ou vers le bas, souvent appelé tangage. Le moment de tangage est une mesure du mouvement de haut en bas pour différents angles d’air à travers les ailes, connu sous le nom d’angle d’attaque.
La plupart des avions à voilure fixe ont deux ou quatre ailes environ à mi-chemin le long du fuselage, qui est le corps principal de l’avion. Les ailes ont des ailerons mobiles qui déplacent les ailes vers le haut ou vers le bas, ce que l’on appelle le roulement de l’avion. Il y a un stabilisateur horizontal avec un panneau de profondeur mobile à la queue ou à l’arrière du fuselage pour contrôler le tangage vers le haut ou vers le bas. Le stabilisateur horizontal ressemble souvent à une aile plus petite de chaque côté de la queue en position plate ou horizontale.
Un stabilisateur vertical avec un panneau de gouvernail mobile est placé verticalement par rapport au stabilisateur horizontal pour déplacer le nez d’avant en arrière, ce qui est un contrôle de lacet. Toutes les surfaces mobiles sont reliées à une roue ou un manche de commande du pilote et à des palonniers commandés par les pieds du pilote. Le pilote peut s’incliner ou rouler, tourner à gauche et à droite, et lacet ou déplacer le nez d’avant en arrière avec les commandes.
Si l’avion monte ou descend à cause d’un mouvement dans la gouverne de profondeur, de la puissance du moteur ou de turbulences météorologiques, l’angle d’attaque change pour l’air circulant à travers les ailes et le stabilisateur horizontal. Le stabilisateur horizontal est conçu comme une aile à l’envers, et il crée un moment de tangage vers le haut pour forcer le nez vers le bas. D’autres parties de l’avion tentent de pousser le nez vers le haut en raison des forces aérodynamiques, qui sont des effets du mouvement de l’air sur les différentes surfaces.
Les forces créées par le stabilisateur horizontal sont souvent appelées couple, qui est une mesure de la force multipliée par la distance à partir d’un point de rotation. Le point de rotation sur l’avion est normalement le centre de gravité, qui est un point imaginaire où l’avion pourrait être soulevé et être en parfait équilibre. Le poids des passagers, les bagages et le carburant modifieront le centre de gravité ou le centre de gravité, et des calculs sont effectués par les pilotes pour déterminer que leur avion vole dans une plage acceptable de centre de gravité.
Le moment de tangage créé par le stabilisateur horizontal se produit à partir d’une aile beaucoup plus petite que les ailes principales. Ceci est possible grâce au calcul du couple. Pour une quantité de force souhaitée, l’aile peut être plus petite car elle est plus éloignée du centre de gravité. Presque tous les avions ont une longue queue avec des stabilisateurs horizontaux et verticaux à l’extrémité pour cette raison.
Lorsque l’angle d’attaque devient trop important, l’air ne circulera plus en douceur sur le haut et le bas de l’aile. Des turbulences se produisent, l’air ne circule plus le long de l’aile et l’aile ne crée pas de portance. C’est ce qu’on appelle un décrochage aérodynamique, et l’avion ne peut plus maintenir un vol en palier. La gamme CG est soigneusement conçue et testée par les fabricants afin que le nez d’un avion tombe en cas de décrochage. Cela permet à l’avion de gagner de la vitesse et de rétablir le flux d’air à travers les ailes et la queue, et est causé par le moment de tangage conçu de l’avion.
Si un pilote ajoute par erreur trop de poids vers l’arrière avant le vol, un avion peut ne pas sortir d’un décrochage. Le stabilisateur horizontal ne peut pas développer suffisamment de poussée pour surmonter l’excès de poids et abaisser le nez. Ceci est connu comme une condition de CG arrière ou arrière, et est très dangereux s’il n’est pas corrigé par le pilote.
Le moment de tangage peut également changer à partir des effets aérodynamiques qui se produisent près du sol, appelés effet de sol. L’effet de sol est causé par des changements dans la façon dont l’air se déplace au-dessus et sous les ailes, et affecte le moment de portance et de tangage. Cela peut faire piquer le nez juste avant l’atterrissage et contribuer aux accidents s’il n’est pas compris par le pilote.