飛機(jī)在空中飛行與在地面運(yùn)動(dòng)的交通工具不同，它具有各種不同的飛行姿態(tài)。這指的是飛機(jī)的仰頭、低頭、左傾斜、右傾斜等變化。飛行姿態(tài)決定著飛機(jī)的動(dòng)向，既影響飛行高度，也影響飛行的方向。低速飛行時(shí)，駕駛員靠觀察地面，根據(jù)地平線的位置可以判斷出飛機(jī)的姿態(tài)。但由于駕駛員身體的姿態(tài)隨飛機(jī)的姿態(tài)而變化，因此這種感覺(jué)并不可靠。例如當(dāng)飛機(jī)轉(zhuǎn)了一個(gè)很小角度的彎，機(jī)身傾斜得很厲害，駕駛員一時(shí)不能很快地調(diào)整好自己的平衡感覺(jué)，從而不能正確地判斷地平線的位置，就可能導(dǎo)致飛機(jī)不能恢復(fù)到正確的飛行姿態(tài)上來(lái)。還有飛機(jī)在海上做夜間飛行，漆黑的天空與漆黑的大海同樣都會(huì)閃爍著星光或亮光。在這茫茫黑夜中很難分辨哪里是天空，哪里是大海，稍有失誤，很容易就把飛機(jī)開(kāi)進(jìn)海中。

為了飛行的，極有必要制作出一種能指示飛機(jī)飛行姿態(tài)的儀表。這塊儀表必須具有這樣一種性能，即能夠顯示出一條不隨著飛機(jī)的俯仰、傾斜而變動(dòng)的地平線。在表上這條線的上方即為天，下方即為地。天與地都分別用不同的顏色予以區(qū)別，非常醒目。怎樣才能造出這條地平線呢?設(shè)計(jì)者從玩具陀螺中獲得了靈感。

許多小孩都玩過(guò)陀螺。它的神奇之處在于當(dāng)它轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)以后，無(wú)論你如何去碰它，它總是保持直立姿態(tài)，決不會(huì)躺倒。而且它轉(zhuǎn)的越快，這種能保持直立的特性就越強(qiáng)。換句話說(shuō)：陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，它可以保持它的旋轉(zhuǎn)軸的指向不受外界的干擾，指向它起始的方向。利用這個(gè)原理，在19世紀(jì)末就制造出來(lái)陀螺儀，它的核心部分是一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺，專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫轉(zhuǎn)子。把轉(zhuǎn)子裝在一個(gè)各方向均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的支架上，這就是陀螺儀。把陀螺儀安裝到其他設(shè)備上，不管這個(gè)設(shè)備如何運(yùn)動(dòng)，陀螺儀內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸的方向是不會(huì)改變的。飛機(jī)發(fā)明后不久，陀螺儀就被用到了飛機(jī)上。把陀螺儀的支架和機(jī)身連在一起，它的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面，有一根橫向指示桿和轉(zhuǎn)子軸垂直交叉相連。飛機(jī)可以改變飛行姿態(tài)，但轉(zhuǎn)子軸會(huì)始終指向地面，橫向標(biāo)示桿就始終和地平線平行，它在儀表中被叫做人造地平線，這個(gè)儀表被稱為地平儀，也叫姿態(tài)指引儀。在實(shí)際飛行時(shí)，駕駛員在任何時(shí)都應(yīng)相信地平儀指示出的飛行姿態(tài)而不是相信自己的感覺(jué)判斷，從而避免因飛機(jī)的劇烈俯仰傾斜動(dòng)作導(dǎo)致的判斷失誤，這樣才能保證飛機(jī)飛行。