Un gyroscope directionnel, avec le mot gyro pour gyroscope, est un instrument utilisé pour indiquer la direction dans laquelle un avion se déplace. L’utilisation de boussoles magnétiques seules peut parfois donner lieu à des erreurs lors de certains modes de vol de l’avion. Les gyroscopes directionnels sont généralement utilisés en combinaison avec un compas magnétique et sont situés dans le cockpit d’un pilote. Une variété de gyroscopes directionnels avec différents niveaux de complexité peuvent être trouvés.
Lorsqu’un avion s’incline ou roule sur le côté, une aiguille de boussole magnétique commence généralement à pointer dans une direction incorrecte. C’est ce qu’on appelle l’erreur de pendage, et elle augmente plus un pilote incline un avion. De même, les boussoles ne liront pas correctement pendant les périodes d’accélération et de décélération. Sauf dans les moments de vol stable et en palier, il est nécessaire de prendre en compte l’orientation d’un avion pour des mesures de cap précises.
Pour déterminer l’orientation d’un avion, un gyroscope est utilisé. Les gyroscopes reposent sur le principe de la conservation du moment cinétique. Un disque est monté dans un châssis pivotant et est tourné à une vitesse de rotation élevée. Le résultat est un disque rotatif qui conservera la même orientation quels que soient les changements d’orientation du cadre. Dans un aéronef, par exemple, le disque rotatif pointera dans la même direction même lorsque l’aéronef tangue, pivote et roule.
Le fait que la Terre tourne signifie qu’un gyroscope directionnel doit être réinitialisé à partir d’une référence de boussole de temps en temps. Ce besoin de correction périodique est ressenti le plus près des pôles et le moins près de l’équateur de la Terre. Dans un avion simple, le pilote peut recalibrer manuellement le gyroscope directionnel plusieurs fois par heure. Les avions plus sophistiqués utilisent ce que l’on appelle des gyroscopes asservis, qui sont continuellement mis à jour électroniquement.
L’affichage de sortie d’un gyroscope directionnel est similaire à celui d’une boussole. Il y a souvent un contour d’avion avec son nez pointé dans le sens de la marche. Les nombres commencent généralement à la position nord et augmentent dans le sens des aiguilles d’une montre dans un cercle complet. Les nombres peuvent représenter des dizaines de degrés allant de 0 à 36 au lieu de 0 à 360 degrés.
Dans un vaisseau spatial, les boussoles magnétiques ne sont généralement pas utiles. Une forme de gyroscope directionnel peut cependant être utilisée pour déterminer l’orientation. Les gyroscopes fonctionnent parfaitement bien dans l’espace car la loi de conservation du moment cinétique s’applique universellement. Tant que le disque du gyroscope en rotation ne ralentit pas excessivement à cause du frottement, l’axe de rotation du gyroscope conservera la même orientation.