Żyroskop kierunkowy, ze słowem żyroskop, oznacza żyroskop, jest instrumentem używanym do wskazania kierunku, w którym podróżuje samolot. Używanie samych kompasów magnetycznych może czasami powodować błędy podczas niektórych trybów lotu samolotu. Żyroskopy kierunkowe są zwykle używane w połączeniu z kompasem magnetycznym i znajdują się w kokpicie pilota. Można znaleźć różnorodne żyroskopy kierunkowe o różnym stopniu złożoności.
Kiedy samolot przechyla się lub przewraca na bok, igła kompasu magnetycznego zazwyczaj zaczyna wskazywać niewłaściwy kierunek. Nazywa się to błędem zanurzenia i zwiększa się, im bardziej pilot przechyla samolot. Podobnie kompasy będą odczytywać nieprawidłowo w okresach przyspieszania i zwalniania. Z wyjątkiem momentów stałego, poziomego lotu, konieczne jest uwzględnienie orientacji statku powietrznego w celu uzyskania dokładnych pomiarów kursu.
Do określenia orientacji samolotu wykorzystywany jest żyroskop. Żyroskopy działają na zasadzie zachowania momentu pędu. Tarcza jest zamontowana w obrotowej ramie i jest wirowana z dużą prędkością obrotową. Rezultatem jest obracający się dysk, który zachowa tę samą orientację niezależnie od zmian orientacji ramki. Na przykład w samolocie wirujący dysk będzie skierowany w tym samym kierunku, nawet gdy samolot przechyla się, odchyla i kołysze.
Fakt, że Ziemia się obraca, oznacza, że kierunkowy żyroskop musi być od czasu do czasu resetowany z odniesienia kompasu. Ta potrzeba okresowej korekty jest najbardziej odczuwalna w pobliżu biegunów, a najmniej w pobliżu równika Ziemi. W prostym samolocie pilot może ręcznie przekalibrować kierunkowy żyroskop kilka razy na godzinę. Bardziej wyrafinowane samoloty wykorzystują tak zwane żyroskopy podporządkowane, które są stale aktualizowane elektronicznie.
Wyświetlanie wyniku kierunkowego żyroskopu jest podobne do tego z kompasu. Często pojawia się zarys samolotu z nosem skierowanym w kierunku podróży. Liczby zwykle zaczynają się od pozycji północnej i rosną zgodnie z ruchem wskazówek zegara w pełnym okręgu. Liczby mogą oznaczać dziesiątki stopni w zakresie od 0 do 36 zamiast od 0 do 360 stopni.
W statkach kosmicznych kompasy magnetyczne zazwyczaj nie są pomocne. Do określenia orientacji może być jednak wykorzystana forma kierunkowego żyroskopu. Żyroskopy doskonale sprawdzają się w kosmosie, ponieważ prawo zachowania momentu pędu obowiązuje powszechnie. Dopóki wirujący dysk żyroskopu nie zwalnia nadmiernie z powodu tarcia, oś obrotu żyroskopu będzie utrzymywała tę samą orientację.