На современных воздушных судах в обязательном порядке установлены приборы под названием «авиагоризонт» — основной пилотажный прибор, который показывает экипажу положение летательного аппарата в пространстве относительно Земли, т.е. показывает на сколько летательный аппарат отклонился по часовой или против часовой стрелки, если вы, наблюдатель, будете смотреть строго на его нос (отклонение по крену); а также этот же прибор показывает клюёт ли нос аппарата вниз, задран ли вверх и насколько или смотрит чётко в линию горизонта (отклонение по тангажу).

Этот прибор жизненно необходим, когда полёт происходит в плохих условиях видимости и нет опоры на визуальный ориентир. В ряде случаев он является основным прибором, на который ориентируются, чтобы вывести летательный аппарат из сложных пространственных положений и фигур пилотажа.

Принцип работы прибора основывается на свойствах гироскопа. Для дальнейшего повествования нам важно познакомится с двумя из них.

1. Главная ось вращения гироскопа всегда стремиться удержать неизменным своё направление в инерциальном пространстве. Грубо говоря, это значит, что когда мы начинаем вращать даже простейший гироскоп (волчок или юлу), его главная ось вращения будет указывать на какую-то звезду в космосе. И вот пока скорость вращения сохраняется, как бы мы не пытались изменить положение основания гироскопа, ось вращения всегда будет направлена на ту же звезду, на которую указывала изначально. Как наблюдателям с Земли нам кажется, что гироскоп наклонился, но относительно космоса он неподвижен.
2. Свойство прецессии. Постараемся объяснить простыми словами: при воздействии внешней силы на гироскоп, ось вращения не падает, а начинает медленно поворачиваться в плоскости, которая перпендикулярна направлению силы, описывая конус. Вспомните, если в детстве играли с юлой или волчком, если его кончик во время вращения попытаться отклонить, игрушка не упадёт, а продолжит вращаться, подниматься обратно, описывая окружность. Вот. Это была прецессия.

В мировой истории годом создания авиагоризонта считается 1928 год, но потребность летать в условиях плохой видимости была с первых полётов. Казалось бы, достаточно просто установить в кабину что-то, что даст пилоту определить своё положение относительно линии горизонта и относительно линии меридиана, чтобы начать совершать «слепые полёты». Примерно так и подумали пионеры отечественной навигации.

Ещё в 1804 г при полёте Я.Д. Захарова с научными целями на воздушном шаре в его гондоле для определения направления движения был установлен магнитный компас. А на самолёте «Илья Муромец», чей первый полёт состоялся в 1913 г., были установлены пары магнитных компасов и маятниковых креномеров. Опыт «Ильи Муромца» и стал отправной точкой для развития самолётовождения по приборам.

Однако ни маятник, ни компас в условиях полёта не могли сохранять свои положения неизменно, они постоянно колебались около направлений линии горизонта и линии истинной вертикали. Это объясняется воздействием на самолёт атмосферных возмущений, случайных отклонений рулей, ненормированной работы двигателей и других факторов, таким образом, самолёт непрерывно колеблется вокруг своих осей. У маятника и компаса есть свои подвесы, то есть система крепления, которая обеспечивает им свободное качание. Так вот указанные выше колебания порождают перемещения с ускорением опор подвесов в корпусе самолёта, таким образом влияя на отклонения линии истинной вертикали и линии горизонта. Более того, при колебаниях самолёта силы трения, неизбежно существующие в подвесах, тоже влияют на движение маятника и магнитной стрелки, воздействуя на них, сила трения увлекает маятник и магнитную стрелку за поворотами самолёта.

Из-за всего вышеперечисленного быстро стало ясно, что просто магнитного компаса и маятника в качестве средств определения крена и курса недостаточно и нужно принципиально новое оборудование. Пока шли к созданию современных авиагоризонтов успели опробовать ещё варианты, например, авиационный уровень (пузырьковый индикатор уровня) работает ровно также как и привычный нам строительный уровень, но он нестабилен в условиях динамического полёта, поэтому сейчас такой прибор могут использовать только на земле, чтобы проверить, на сколько летательный аппарат ровно стоит на земле, не завалился ли он куда-нибудь.

Авиаторы посмотрели на морские корабли. В кораблевождении благодаря изобретателям американцу Элмер Амброуз Сперри и немцу Герману Аншютц-Кемпфе ещё в начале 20 века начали использовать гирокомпасы, которые не зависят от качки корабля и от магнитного поля земли. Конечно, на кораблях использовались гироскопы внушительных размеров, что препятствовало их внедрению на летательные аппараты. Но благодаря патентам Элмер А. Сперри на гироскопические технологии, как сказано ранее, первый авиагоризонт появился уже в 1928 году. А как дела обстояли в отечественной авиации?

В этой части статьи оставлю вам историческую байку, которую слышала от своего старшего коллеги, бывшего пилота-штурмана, а ему её рассказывали на парах в лётном училище. Источник мы не смогли найти, поэтому давайте воспримем это как интересную заметку-иллюстрацию.

На первом мире бомбардировщике Илье Муромце, который стал также и первым в мире пассажирским самолётом, использовался свой вариант простейшего авиагоризонта, который также был вдохновлён применением гироскопов на кораблях. Это был волчок в банке. Банка закреплена вертикально относительно самолёта, внутри неё раскручивали волчок, на волчке сверху приделан белый кружок (как поддерживали волчок в постоянном вращении мой коллега не помнит, я же предположу, что могли завести трубку с постоянной подачей воздуха и за счёт постоянного движения самолёта, воздух поступал в трубку и раскручивал волчок). Помните свойство гироскопа сохранять ось вращения неподвижной относительно космоса, и как он сопротивляется изменениям своего положения? Вот на этом свойствах был основан «прибор». Штурман должен был постоянно смотреть сверху банки и следить, чтобы кружок был по центру. Если во время прямолинейного полёта было видно, что кружок куда-то сдвинулся, значит, самолёт наклонился и нужно поправить его положение.

Звучит эпично. И неудобно. К тому же есть исторические сведения, что русские лётчики А.Н. Журавченко и Г.Н. Алехнович выполнили полностью слепой полёт в 1917 году на Илье Муромце используя гироскопический указатель приборов, который был разработан П.П. Шиловским специально для применения в авиации.

Гироскопический указатель поворотов работает на свойстве прецессии гироскопа. Когда самолёт входит в поворот, внешние силы вызывают прецессию гироскопа, который является чувствительным элементом прибора. Гироскоп отклоняется и воздействует на пружину, перемещая стрелку прибора, пропорционально скорости поворота. После прекращения поворота, пружина возвращает стрелку в среднее положение, а амортизатор (воздушный демпфер на рисунке выше) гасит колебания.

Но тем не менее полноценный авиагоризонт в современном понимании мы получили только в 1959 году, когда создали авиагоризонт дистанционный АГД-1, скрестив простой АГП-2 (П – пневматический, у него ротор гироскопа вращался путём подачи струи воздуха. Кстати, аналогичные авиагоризонты до сих пор можно встретить в малой авиации) с креноскопом, которые использовали до этого в 1930-х – 1950-х гг.

Внесём ясность в понятия «автономный» и «дистанционный» авиагоризонт. Все модели до АГД-1 были автономными, т.е. их измерительный блок и блок индикации расположены в одном корпусе. А вот дистанционный авиагоризонт представляет из себя два разъединённых блока: измерительный прибор и индикатор. За счёт этого измерительный прибор стало возможно расположить максимально близко к центру масс самолёта, что положительно сказалось на точности прибора.

На самом деле данная статья должна была стать короткой заметкой из серии «Представляете, что творилось в ранней авиации!», когда я узнала про историю о волчке в банке вместо полноценного авиагоризонта. Однако раскопки подтверждающих или опровергающих данных так увлекли меня, что я предпочла рассказать вам историю современного гироскопа. На мой взгляд всегда интересно узнать, как мы пришли от простеньких рычагов, полётов только в условиях просматриваемой местности, до полноценных «слепых» полётов по приборам.

Информация о произведении:

Автор: Виноградова Екатерина
Редактор: Сабуров Даниил

Условия использования: свободное некоммерческое использование при условии указания автора и ссылки на первоисточник.

Для коммерческого использования — обращаться на почту: buildxxvek@gmail.com

Источники

1. Большая российская энциклопедия : в 35 т. / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004–2017. (Статья «Авиагоризонт»).
2. Шиловский, П. П. Биография // Энциклопедия «Известные ученые». — URL: https://famous-scientists.ru/founder/131 (дата обращения: 06.06.2026).
3. Журнал Flight. Neat turn indicator. — 1935. — Т. 27, № 1359.
4. АГД-1 (Авиагоризонт дистанционный) // Academic.ru (Словари и энциклопедии). — URL: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1716673 (дата обращения: 06.06.2026).
5. Козлов А. С. Теория авиационных гироскопических приборов : учеб. пособие для авиац. вузов. — М. : Оборонгиз, 1956.