俯仰力矩是指作用于飞机的外力产生的绕机体oy轴的力矩。包括气动力矩和发动机推力向量因不通过飞机质心而产生的力矩，亦称纵向力矩。

机体转动惯量是以机体坐标系来定义的，所以合力矩矢量也可以沿机体轴分解成三个力矩分量：绕ox轴的滚转力矩绕、oy轴的俯仰力矩绕、oz轴的偏航力矩。

俯仰力矩系数 ，以上各式中的 是空气密度， 是为空速， 为机翼面积， 是机翼平均气动弦长。

空气动力引起的俯仰力矩取决于飞行速度、高度、迎角及升降舵偏角。此外，当飞机的俯仰速率 、迎角变化率 以及升降舵偏转速率 等不为零时，还会产生附加俯仰力矩，称为动态气动力矩。

气动俯仰力矩可写为 ，也可以用力矩系数写为 .

当迎角增加时，其增量升力就作用在焦点上，故焦点又可以解释成增量升力的作用点。

定常直线飞行时的俯仰力矩

（1）纵向定常直线飞行

纵向定常直线飞行是指飞行速度向量所在的铅垂平面与飞机的纵向对称平面xOz重合，飞行航线是一条直线，航线上各点的速度始终不变的一种飞行状态。

在此飞行模式下，可以近似认为 。这样，纵向力矩就只是与飞行速度、高度、迎角和升降舵偏转角有关。

（2）阻力对俯仰力矩的影响

严格地讲，阻力也会对俯仰力矩有影响，但一般阻力的作用线接近飞机的重心，故可以忽略，飞机的俯仰力矩主要由升力引起。

（3）飞机各部件的升力

飞机各部件的升力之和为 ，分别为机翼产生的升力、机身产生的升力和尾翼产生的升力。其相应的升力系数为 。

定常直线飞行时的俯仰力矩主要有：机翼产生的俯仰力矩，机身产生的俯俯仰力矩，及平尾产生的俯仰力矩。俯仰力矩系数 。

任意条件的俯仰力矩

当飞机的俯仰速率 、迎角变化率 以及升降舵偏转速率 等不为零时还会产生附加俯仰力矩，因此，飞机俯仰力矩可用系数形式表示为 ，其中，前三项为静气动导数，后三项为动气动导数。

以迎角 为横坐标， 为参变量，将 画成一族区线。

飞机作等速直线平飞，除了满足升力=重力 ，以及推力=阻力 以外，还应满足对质心的力矩 。因此必须选择一个迎角 ，使之具有一定数值的 ，以使 。为使 ，即 ，必须偏转相应的升降舵偏角。满足力和力矩的平衡条件之后，剩下的问题是否维持这种平衡。

设飞机 的 曲线上的 处平衡，如果因风的扰动使 ，负的 将产生低头力矩，使 自动减小，反之，在 ，负的 将产生抬头力矩使增大。因此，为负时能使飞机的平衡具有稳定的性质，称为静稳定平衡。

如果 图1中的虚线所示（即 为正值），那么当 时有正的抬头力矩使 继续增大，当 时有负的低头力矩使 继续减小。这种维持不住的平衡，称为静不稳定平衡。 的符号决定飞机平衡是否稳定，故称 为静稳定性导数。

总之，要使飞机具有纵向静稳定性， 应为负值，即飞机质心位置必须在全机焦点之前。

若想以小于原飞行速度 的速度 飞行，则驾驶员在减小油门（用以减小发动机推力）时还要拉驾驶杆，使升降舵上偏（负向偏舵），产生一个正的抬头力矩使迎角增大。迎角增大则升力系数 增大，如此才能达到较小速度下的升力与重力平衡。随着迎角的增大抬头力矩逐渐减小，最终自动稳定地平衡到较大的迎角上。由此可见，具有静稳定的飞机操纵起来是协调的，而在静不稳定情况下驾驶员要维持平衡十分困难，且操纵起来也不协调。

放下起落架时，飞机的重心位置移动，各空气动力到重心的力臂改变，因而各俯仰力矩随之发生变化。飞机将产生附加的俯仰力矩使飞机上仰或下俯。此外，起落架放下后，其本身的阻力和它结合处形成的干扰阻力，还将产生一个附加的下俯力矩。因此，放下起落架后，飞机究竟是上仰还是下俯，这要综合上述力矩对飞机的影响之后才可以确定。

减速板放开后，它所产生的空气动力中心并不正好通过重心，也会产生俯仰力矩，影响俯仰平衡。减速板安装位置的形状各有不同，对俯仰平衡的影响也不尽一样，同时经过减速板气流，其速度和方向都有所改变，而且形成强烈的涡流区，这些都将影响水平尾翼的升力，产生附加的俯仰力矩。对一般的高速飞机来说，如减速板装在机身后部的两侧，放开以后往往是产生上仰力矩，这有利于飞行员把飞机从大速度俯冲中改出。

当俯仰平衡破坏时，飞行员移动驾驶杆偏转升降舵，使水平尾翼产生一个力矩，同上述改变飞机迎角的附加力矩取得平衡。这种由于飞行员偏转升降舵所产生的水平尾翼力矩，称为俯仰操纵力矩。以上平衡力矩的关系可用式子表示为俯仰操纵力矩=附加俯仰力矩

由上式可知，升降舵的一个重要作用是，当飞机上产生附加俯仰力矩时，可以借它来产生俯仰操纵力矩与之相等，以保持原有的俯仰平衡状态。比如，当产生附加的下俯力矩迫使飞机下俯时，飞行员向后拉杆使升降舵上偏增大水平尾翼的上仰力矩，使作用于飞机的各俯仰力矩之和仍然等于零，以保持飞机处于俯仰平衡状态。

在飞行中，飞行员一般是用驾驶杆偏转升降舵来保持飞机平衡的，但有时还可以使升降舵调整片来偏转升降舵，以保持飞机的平衡。比如说，将升降舵调整片向下偏转一定角度迫使片上产生向上的升力，他对升降舵枢轴构成力矩，迫使升降舵向上转动。升降舵偏转后，由于舵面上下的压力差，便构成另一力矩，当两力矩平衡，升降舵就自动保持某一上偏角不变。这就和飞行员向后带杆一样，能保持飞机仍处于俯仰平衡状态，使用这种方法保持平衡，飞行员不用长时间带杆，可以减少疲劳，因此此时杆力为零。

总之，在飞行中俯仰平衡遭到破坏，如果机头自动上仰，飞行员应向前推杆或上偏调整片使升降舵下偏一定角度。如果机头自动下俯，则应向后拉杆或下偏调整片，借助水平尾翼力矩的作用来保持飞机的俯仰平衡。