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轮子一旦转动起来，无论它被举起或沿任意方向运动，它始终保持不变的方向——陀螺保持它的自旋轴AB 空间指向不变。在实际应用中，陀螺必须保持不停地自转，用一个小马达来补偿陀螺仪轴上的摩擦。
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如果你试着在A 点向下推，要想改变AB 轴的方向（陀螺产生一个沿XY 轴的转矩），A 点并不向下运动而实际上向旁边运动，在图4-1中向着Y 。绕任何轴对陀螺施加转矩（除自旋轴之外）会使陀螺绕垂直于所加转矩和陀螺自旋轴的轴线转动。
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4-2 定向陀螺仪
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我从陀螺仪可能的最简单应用开始：假定在一架从一个方向转向另一方向的飞机里，陀螺的旋转轴——譬如水平放置——始终指着同一方向。这非常有用：当飞机作各种不同的运动时，可以保持同一个方向——这称为定向陀螺（见图4-2）。
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图4-2 在转弯的飞机中的定向陀螺保持它的方向不变
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你们会说：“这像指南针（磁罗盘）。”
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它不像指南针，因为它并不指向北极。它一般像这个样子：飞机停在地上的时候，你给磁罗盘定标，并利用它将陀螺的轴安置为指向某个方向，譬如说指向北。然后在你飞来飞去的时候，陀螺仪始终保持它的方向，你总是可以利用它找到北方。
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“为什么不用磁罗盘呢？”
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在飞机里面很难使用磁罗盘，因为磁针在运动时要摇晃和倾斜，并且飞机里有铁和其他磁场源。
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另一方面，当飞机平稳地沿直线飞行一段时间，你会发现陀螺仪不再指向北，这是由于常平架的摩擦力。飞机一直在慢慢地转向，总有些摩擦力会产生微小的转矩，陀螺产生进动，它不再准确地指向同一方向。所以，飞行员需要时不时地按照指南针校正他的陀螺仪的方向——每一个小时或更多的时间，取决于减少摩擦效果做得有多完美。
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4-3 人工地平仪
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这同样的系统可用作人工地平仪，用来确定“上方”的器件。当你在地面上的时候，你将陀螺仪的轴垂直安放。然后你飞到空中，飞机纵向和横向摇晃；陀螺仪始终保持垂直方向，但它也需要时不时地进行校正。
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我们相对于什么东西来核对人工地平仪呢？
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我们可以根据重力来确定什么方向是上方，但就像你们都很清楚的，当你们沿曲线运动的时候表观重力就要偏离一个角度，这是不容易核对的。但是长时间的平均，重力是 在确定的方向上——除非飞机最终上下颠倒地结束飞行（见图4-3）。
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图4-3 飞机转弯时的表观重力
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好了，现在考虑一下如果我们在图4-1所示的常平架上陀螺的A 点施加一个重力，然后使陀螺绕它的垂直轴自转，A 在下面。当飞机水平笔直飞行时，重力垂直向下作用，倾向于保持自转轴垂直。飞机转弯的时候，重力力图将转轴拉离它的垂直位置，但陀螺通过进动予以抗拒，转轴只是很慢地偏离垂直方向。终于飞机停止做特技动作，重力重又指向正下方。长时间来看，重力倾向于使陀螺转轴的方向沿着地球引力的方向，这很像将定向陀螺仪和磁罗盘相比较，除了大约每一个小时要做一次校正以外，在整个飞行过程中还要不断地校正，所以不管陀螺具有非常缓慢漂移的倾向，在长时间内它的方向始终维持地球引力的平均 效应。很自然，陀螺漂移得慢，有效地取平均值的时间周期就更长，仪器就能更好地适用于更为复杂的飞行特技，飞机并非不常做使重力偏离达到半分钟的特技飞行的，如果平均周期只有半分钟，人工地平仪就不能发挥正确的作用。
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我刚才描述的器件——人工地平仪和定向陀螺仪——是用于引导飞机自动驾驶仪的器械。从这种器件获得的信息用来操控飞机，使沿确定的方向飞行。例如，如果飞机偏离定向陀螺仪的轴线，电接触点的离合通过许多器件的作用，结果牵动飞机的一些襟翼，操控飞机回到航线上来。自动驾驶仪的心脏部分就是这种陀螺仪。
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4-4 船舶稳定陀螺仪
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另一陀螺仪有趣的应用是稳定船只，它今天不再使用但曾经被提议并且制造出来。当然，每个人都认为这只是一个固定在船里面装在轴上旋转的巨大飞轮，但这是不对的。假如你把自转轴垂直安放，有一个力将船的前部推向上，其净效应使陀螺向一边进动，船就要翻覆——所以这是不行的！只靠陀螺仪本身是不能使任何东西稳定的。
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如果不只是说明惯性导航所依据的原理，该做些什么。诀窍在于：在船的某个地方装一台很小的但很精巧的主 陀螺仪，它的轴可以垂直安放。当船滚动略微偏离垂直的瞬间，主陀螺仪的电接触器操控一台巨大的从动 陀螺，这是用来稳定船舶用的——这可能是已经造成的最大的陀螺（见图4-4）！通常，从动陀螺的轴保持垂直，但它是装在常平架上的，所以它可以绕着船上下颠簸的轴旋转。如果船开始左右滚动[2] ，那么为了使它改正，从动陀螺就向前或向后急转，——你知道陀螺总是很顽固并向相反的方向走。绕颠簸的轴突然转动产生一个相对于滚动轴的转矩，它和船的滚动方向相反。船的颠簸 不能用这种陀螺校正，当然大船的颠簸是比较小的。
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图4-4 船舶稳定陀螺仪：将陀螺向前推动，产生使船向左滚动的转矩