Un giroscopio direzionale, con la parola giroscopio in piedi per giroscopio, è uno strumento utilizzato per indicare la direzione in cui un aereo sta viaggiando. L’uso delle sole bussole magnetiche può talvolta causare errori durante determinate modalità di volo dell’aeromobile. I giroscopi direzionali vengono generalmente utilizzati in combinazione con una bussola magnetica e si trovano nella cabina di pilotaggio del pilota. È possibile trovare una varietà di giroscopi direzionali con vari livelli di complessità.
Quando un aereo si inclina o rotola su un lato, in genere un ago della bussola magnetica inizierà a puntare in una direzione errata. Questo si chiama errore di immersione e aumenta quanto più un pilota guida un aereo. Allo stesso modo, le bussole leggeranno in modo errato durante i periodi di accelerazione e decelerazione. Tranne che nei momenti di volo regolare e livellato, è necessario tenere conto dell’orientamento di un aeromobile per misurazioni accurate della rotta.
Per determinare l’orientamento di un aereo, viene utilizzato un giroscopio. I giroscopi si basano sul principio di conservazione del momento angolare. Un disco è montato in una cornice pivotante e viene ruotato con una velocità di rotazione elevata. Il risultato è un disco rotante che manterrà lo stesso orientamento indipendentemente dalle modifiche all’orientamento del frame. In un aeromobile, ad esempio, il disco rotante punterà nella stessa direzione anche di inclinazione, imbardata e rollio dell’aeromobile.
Il fatto che la Terra ruoti significa che un giroscopio direzionale deve essere ripristinato da un riferimento bussola di tanto in tanto. Questa necessità di correzione periodica è vissuta il più vicino ai poli e il meno vicino all’equatore terrestre. In un aereo semplice, il pilota può ricalibrare manualmente il giroscopio direzionale più volte all’ora. Gli aeromobili più sofisticati usano quelli che vengono chiamati giroscopi schiavi, che vengono continuamente aggiornati elettronicamente.
La visualizzazione dell’uscita di un giroscopio direzionale è simile a quella di una bussola. Spesso c’è un contorno di un aeroplano con il naso puntato nella direzione del viaggio. I numeri in genere iniziano nella posizione nord e aumentano in senso orario in un cerchio completo. I numeri possono indicare decine di gradi che vanno da 0 a 36 anziché da 0 a 360 gradi.
In un veicolo spaziale, le bussole magnetiche in genere non sono utili. Tuttavia, è possibile utilizzare una forma di giroscopio direzionale per determinare l’orientamento. I giroscopi funzionano perfettamente nello spazio perché la legge di conservazione del momento angolare si applica universalmente. Finché il disco del giroscopio rotante non rallenta eccessivamente a causa dell’attrito, l’asse di rotazione del giroscopio manterrà lo stesso orientamento.