Un giróscopo es un sistema en el cual una masa gira a alta velocidad alrededor de su eje permitiendo mantener de forma constante su orientación respecto a un sistema de ejes de referencia.
Las propiedades de todo giróscopo son rigidez en el espacio y precesión.
La Rigidez en el espacio se puede explicar por la Primera Ley del Movimiento de Newton, que dice que “Un Cuerpo en reposo tiende a permanecer en reposo, y un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento rectilíneo salvo que se le aplique una fuerza externa“. Siempre y cuando tenga suficiente velocidad, la fuerza de inercia que genera un trompo le hace girar erguido, incluso si se inclina la superficie sobre la cual gira, ofreciendo una alta resistencia a los intentos de forzar su inclinación.
La Precesión es la respuesta del objeto cuando se le aplica una fuerza en algún borde. Si se observa un trompo girando, este reaccionará 90° tarde, en el sentido de giro, a cualquier acción de disturbio que se genere en uno de sus bordes. La precesión es inversamente proporcional a la velocidad del giro, y directamente proporcional a la cantidad de fuerza de deflexión aplicada.
Un giróscopo se debe montar sobre un sistema de ejes que entregan al giróscopo distintos grados de liberad de movimientos, siendo el más común el denominado montaje universal, en el cual el giróscopo es libre de moverse en cualquier dirección sobre su centro de gravedad. Un giróscopo de este tipo se dice que tiene tres planos o tres grados de libertad.
Para el uso en distintos instrumentos, cada giróscopo contiene algunos planos fijos de referencia que no deben variar, aunque cambie la posición del avión. Gracias a esto, el piloto dispone de instrumentos que le proporcionan la posición espacial del avión respecto a distintos ejes o planos de referencia. Estos instrumentos son: Indicador de Actitud (Horizonte Artificial), Indicador de Giro o Coordinador de Virajes, e indicador de rumbo.
El giróscopo puede montarse horizontal o verticalmente, según el uso que se quiera hacer del mismo. En el horizonte artificial el giróscopo tiene un montaje horizontal, mientras que en el indicador de rumbo y coordinador de viraje el montaje es vertical.
El giróscopo del horizonte artificial se encarga de mantener fijo el plano horizontal, mientras que lo que se mueve es la caja del instrumento conforme se mueve el avión. Dicho de otra manera, el avión se mueve alrededor del giróscopo que se mantiene fijo y paralelo al horizonte.
En el indicador de rumbo y coordinador de viraje sucede algo similar, aunque en este caso los giróscopos mantienen fijo el eje vertical, y es el avión (la caja del instrumento) el que se mueve sobre ese eje.
El movimiento giratorio del rotor de los giróscopos se puede obtener por vacío o por un sistema eléctrico. En algunos aviones todos los giróscopos se activan con el mismo sistema, mientras que en otros la responsabilidad es distribuida entre sistemas de succión (vacío) y sistemas electricos.
En particular, el sistema de succión (vacío) se logra por medio de una bomba movida por el motor, que inyecta una corriente de aire sobre los alabes del rotor del giróscopo, haciendo que este gire a gran velocidad.
En el panel de instrumentos se dispone de un indicador que muestra la cantidad de succión de este sistema y un rango verde que indica si la cantidad de succión es suficiente para hacer funcionar los giróscopos del avión. Una baja succión durante un periodo de tiempo prolongado puede generar una falla en el regulador de vacío. Si el sistema falla, el indicador de succión indicará cero y los instrumentos que se nutren de este sistema fallarán de manera gradual y podría no ser notado instantáneamente si no tiempo después cunado el piloto ya ha sido nutrido de información errónea durante algunos minutos.
En los sistemas nutridos por un sistema eléctrico, los giróscopos son simplemente alimentados por rotores eléctricos que obtienen sus energía de la batería el avión.