Si definisce stabilità longitudinale  quella relativa ai movimenti di cabrata (muso in su) e di picchiata (muso in giù), cioè alle rotazioni che avvengono intorno all'asse di beccheggio passante per il centro di gravità, perpendicolare alla direzione della velocità e disposto parallelamente al piano alare.

La stabilità longitudinale è assicurata quando il sistema di forze e dei momenti agenti sul piano verticale passanti per il centro di gravita (C.G.) è in equilibrio e perciò non si determinano rotazioni intorno all'asse 'Y' o asse di beccheggio.

Definizioni :

Come si vede dalla figura sopra, il sistema delle forze e dei momenti è in realtà composto da tre sottoinsiemi che corrispondono rispettivamente: all'ala, alla coda, alla fusoliera. In particolare su ciascuno di essi abbiamo:

1. ALA : portanza, resistenza, momento aerodinamico

2. CODA : portanza, resistenza, momento aerodinamico

3. FUSOLIERA : portanza,resistenza,momento aerodinamico

La spinta dei motori non viene analizzata per non complicare l'equazione di equilibrio, vengono anche trascurati perché ininfluenti, il momento aerodinamico di coda e la resistenza di coda.

Ai fini dell'equilibrio sull'asse di beccheggio, il peso dell'aereo come la portanza e la resistenza di fusoliera, non determinano movimenti di rotazione perché per definizione tali forze agiscono sul centro di gravità e pertanto non entrano nell'equazione di equilibrio. Vediamo adesso come si sviluppa tale formula considerando questi fattori

Come si vede dalla formula per avere l'equilibrio intorno all'asse di beccheggio bisogna che la somma dei momenti sul piano verticale sia uguale a zero.

Ci possono essere tre casi come risultato dell'equazione:

1. Pc > 0 , cioè la coda è portante e il velivolo è detto pesante di coda. Evidentemente perché possa essere soddisfatta l'equazione di equilibrio è necessario che il baricentro si trovi dietro il centro di pressione dell'ala.
2. Pc = 0 , coda neutra, è il caso ideale, in esso il baricentro del velivolo si trova in corrispondenza del centro di pressione dell'ala, cioè P(ortanza) e Q(peso) sono direttamente uguali e opposti.
3. Pc < 0 , coda deportante, il velivolo è detto pesante di naso. Il baricentro si trova avanti al centro di pressione, contemporaneamente l'ala deve sviluppare una portanza superiore al peso e quindi si ha una resistenza indotta maggiore.

Tutte e tre le condizioni, stabilizzatore portante, neutro, deportante, possono verificarsi su un velivolo al variare delle condizioni di volo. Per una determinata incidenza però se ne verifica una sola, quindi si dovranno prendere in considerazione per uno studio reale i vari regimi di volo possibili.

Con questa disposizione di forze si determina una coppia picchiante che induce  il velivolo a mettere il muso giu. Per avere l'equilibrio basta disporre lo stabilizzatore calettato con una incidenza minore negativa rispetto a quella dell'ala. il che crea una forza deportante in coda diretta verso il basso che determina un momento cabrante che equilibra il momento picchiante.