3. Fluggerät & Flugzeugsysteme
4. Flugphysik (Einführung)
Erinnern wir uns an den Aufbau der Erdatmosphäre, die die aerodynamischen und flugmechanischen Eigenschaften von Fluggeräten bestimmt:

Im für den Unterschallluftverkehr relevanten Höhenbereich gilt die Standardatmosphäre.

Kräftegleichgewicht im Reiseflug oder "Warum fliegt ein Flugzeug? (Teil 1)"
Der stationäre Reiseflug ist wohl der einfachste denkbare Flugzustand. Das Flugzeug fliegt unbeschleunigt ohne die Höhe zu verändern oder eine Kurve zu fliegen einfach geradeaus. In diesem Zustand gilt das Kräftegleichgewicht für unbeschleunigte Körper nach Isaac Newton. Etwas mehr verrät der englischsprachige Ausdruck "4 forces of flight" - die 4 Kräfte des Fliegens.

Also vereinfacht wird der stationäre Flugzustand erreicht, wenn:
- Auftrieb = Gewicht
- Schub = Widerstand

Ein Schnitt durch einen Tragflügel liefert das Tragflügelprofil, dass viele Aussagen zu den aerodynamischen Eigenschaften eines Tragflügels und ggf. eines ganzen Flugzeugs zulässt.

Eine Erklärung ausschließlich über verschieden lange Wege der Luft über beziehungsweise unter der Tragfläche ist bestenfalls als unvollständig zu bezeichnen. Kunstflugzeuge oder Jagdflugzeuge mit symmetrischen Flügelprofilen könnten sonst nicht fliegen.
Weitere Themen zu Auftrieb, Widerstand, Tragflügelgeometrien, etc. werden später genauer beleuchtet.
Überdies muss um jede der Flugzeugachsen ein Momentengleichgewicht herrschen, damit ein stabiler Gleichgewichtszustand herrscht. Andernfalls würde sich das Flugzeug drehen und in Folge dessen die Flugrichtung ändern.

- x-Achse / Längs- oder Rollachse besteuert werden muss, dies geschieht üblicherweise an den Tragflügeln über:
- Querruder (Ailerons)
- Rollspoiler
- y-Achse / Quer- oder Nickachse besteuert werden muss, dies geschieht üblicherweise am Leitwerk (typischerweise am Heck) über:
- Steuerung typischerweise über Höhenruder (Elevator)
- Trimmung typischerweise über Höhenleitwerk (Horizontal Tail Plane / Horizontal Stabilizer)
- z-Achse / Hoch- oder Gierachse besteuert werden muss, dies geschieht üblicherweise am Leitwerk (am Heck) über:
- Seitenruder (Rudder)
- (Differentiellen Schub bei mehreren Triebwerken)
Zu beachten ist, dass eine Trimmung insbesondere um die Nickachse stattfindet und hier eine Abhängigkeit von der Schwerpunktlage besteht. Üblicherweise sind die Steuerflächen für Trimmung beziehungsweise Steuerung um die Nickachse getrennt. Bei größeren Verkehrsflugzeugen ist es dabei üblich, das gesamte Höhenleitwerk zu trimmen (THS - Trimmable Horizontal Stabilizer), während die aktive Steuerung etwa mit dem Steuerhorn üblicherweise nur auf ein Höhenruder am hinteren Teil des Höhenleitwerks wirkt.
Rollstabilität bedeutet, dass ein Flugzeug bei Auslenkung aus der stabilen Gleichgewichtslage um die Rollachse die Tendenz zeigt, in eine stabile Gleichgewichtslage zurückzukehren. Zu unterscheiden ist zwischen statischer und dynamischer Rollstabilität. Zur statischen Rollstabilität trägt die V-Stellung der Flügel bei. Insbesondere bei Tiefdeckern ist diese oft gut zu erkennen. Zur dynamischen Rollstabilität (Rolldämpfung) trägt eine große Spannweite bei.
Gierstabilität bedeutet, dass ein Flugzeug bei Auslenkung aus der stabilen Gleichgewichtslage um die Gierachse die Tendenz zeigt, in eine stabile Gleichgewichtslage zurückzukehren. Zu unterscheiden ist zwischen statischer und dynamischer Gierstabilität. Zur statischen Gierstabilität trägt ein großes und weit hinten liegendes (Hebelwirkung) Seitenleitwerk bei. Der Rumpf hingegen wirkt destabilisierend um die Gierachse. Nurflügler können daher auf ein Seitenleitwerk verzichten. Zudem besteht ein stabilisierender Einfluss der Pfeilung um die Gierachse.
Nickstabilität bedeutet, dass ein Flugzeug bei Auslenkung aus der stabilen Gleichgewichtslage um die Nickachse die Tendenz zeigt, in eine stabile Gleichgewichtslage zurückzukehren. Zu unterscheiden ist zwischen statischer und dynamischer Nickstabilität. Zur statischen Nickstabilität tragen die Lage des Flugzeugschwerpunkts entlang der Flugzeuglängsachse sowie die dortige Lage der Auftriebsnormalpunkte an Tragflügel, Höhenleitwerk und deren Resultierende bei. Zudem besteht ein Einfluss von Pfeilung und Schränkung der Flügel hinsichtlich des Strömungsabrissverhaltens um die Nickachse. Die Lage von Höhenleitwerk und Höhenruder hinter dem Tragflügel trägt zur statischen Nickstabilität bei. Höhenleitwerk und Höhenruder vor dem Tragflügel findet man daher in der Regel nur bei Jagdflugzeugen, die eine besonders hohe Wendigkeit erfordern. Die Eigenschwingung eines stabilen Flugzeugs um die Nickachse wird als Phygoide bezeichnet.
Als Roll-Gier-Kopplung werden die Wechselwirkungen zwischen Roll- und Gierbewegungen bezeichnet. Diese bestehen über verschiedene Kopplungsmechanismen. Zu nennen sind hier insbesondere die Kopplungen über die Pfeilung sowie über die Lage des Seitenleitwerksnormalpunktes (üblicherweise deutlich oberhalb der Lage des Flugzeugschwerpunkts). Hier kann die Taumelschwingung (Dutch-Roll) als Eigenschwingung der Roll-Gier-Kopplung induziert werden.