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飞行高度
飞行员用眼虽然也可以估计出飞机与地面的距离，但这样得出的结论很不准确。而且当光线不好或飞机飞得很高时，用目测高度就根本不可能。用大气压力变化与高度相关的原理，制造出的飞机高度表解决了这个问题。
大气压力是由空气的重量堆积而成的，越到高处空气的厚度就越小，气压就越低。随着高度的增加，气压线性下降。如果在飞机上能测出外面的气压，当然就可以换算出飞机此刻的飞行高度。飞机上现在装的就是以这样原理做的气压表，但表盘上显示出的数字却是经过换算出来的高度，这就方便于飞行员的使用了。
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空速
飞机在空中飞行，飞行员不仅要知道飞机对地面运动的速度（地速），而且还要知道飞机相对于空气运动的速度（空速）。下面先解释一下对飞机来说比较重要的空速。机翼的升力来自于流过机翼上下表面气流的速度差，因此空速决定了升力的大小。空速越大，升力越大；没有空速，升力消失，飞机就会从天上掉下来。相对于飞机来说，空气流动的越快，对飞机冲击的压力也越大，这个压力被称之为动压。动压与空速相关，当动压被测出后也就可以换算出空速。
测量空速的系统由三部分组成。第一部分叫全压管。它是一根向飞行前方伸出的管子，被装在机头或翼尖上。当空气迎面吹过来流入管中，在管子的后部就可以感受到流入空气的全部压力。这个压力由空气流入管内的动压和空气静止时内部的静压组成。第二部分是静压孔。静压孔是开在机身侧方不受气流干扰的一些小孔。空气从这里缓慢流入孔内，这里的空气压力是静压。第三部分是压力表，表的一端与全压管相连，另一端与静压孔相连。压力表测得的数字是全压与静压之差，也就是动压。根据动压与空速的相关关系，就能将空速换算出来。
地速表明飞行中的飞机相对于地面运动的速度。地速是空速加上空气本身的流速（风速）这两部分组成。空速、风速、地速都是可以是指向任务方向的矢量。当把它们加在一起时，三个矢量组成一个三角形，这就是有名的速度三角形。通过它，飞行员就可以知道飞机的地速是多少了。
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航向
低速飞机在飞行时，飞行员依靠观察地面的标志来辨别方向。一旦飞机升到云海之上或在海洋上空飞行时就找不到地面标志物了。借助于我们祖先的伟大发明之一磁罗盘，这个问题就解决了。在飞机上的这个磁罗盘（指南针）是经过改装的，叫做航向仪。
因为飞机飞行速度很快，沿地表面飞行时，尽管乘客感受不到地球的弯曲弧度，但磁罗盘却会感觉到这种变化。飞机沿着地表曲度不断变化着姿态，如果磁罗盘的运动赶不上这种变化速度，那么它指出的就是错误方向。为此在磁罗盘上还要附加一套陀螺，这样才能使磁罗盘一直保持与地面平行的姿态，为飞机指明正确的方向，这一整套装置叫航道罗盘。
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飞行姿态
飞机在空中具有各种不同的飞行姿态，包含了飞机的仰头、低头、左倾斜、右倾斜等变化。飞行姿态决定着飞机的动向，既影响飞行高度，也影响飞行的方向。
低速飞行时，驾驶员靠观察地面，根据地平线的位置可以判断出飞机的姿态。但由于驾驶员身体的姿态随飞机的姿态而变化，因此这种感觉并不可靠。例如当飞机转了一个很小角度的弯，机身倾斜得很厉害，驾驶员一时不能很快地调整好自己的平衡感觉，从而不能正确地判断地平线的位置，就可能导致飞机不能恢复到正确的飞行姿态上来。
还有飞机在海上做夜间飞行，漆黑的天空与漆黑的大海同样都会闪烁着星光或亮光。在这茫茫黑夜中很难分辨哪里是天空，哪里是大海，稍有失误，很容易就把飞机开进海中。
为了飞行的安全，极有必要制作出一种能指示飞机飞行姿态的仪表。这块仪表必须具有这样一种性能，即能够显示出一条不随着飞机的俯仰、倾斜而变动的地平线。在表上这条线的上方即为天，下方即为地。天与地都分别用不同的颜色予以区别，非常醒目。怎样才能造出这条地平线呢？设计者从玩具陀螺中获得了灵感。
许多小孩都玩过陀螺。它的神奇之处在于当它转动起来以后，无论你如何去碰它，它总是保持直立姿态，决不会躺倒。而且它转的越快，这种能保持直立的特性就越强。
换句话说：陀螺转动起来后，它可以保持它的旋转轴的指向不受外界的干扰，指向它起始的方向，利用这个原理，在19世纪末就制造出来陀螺仪，它的核心部分是一个高速转动的陀螺，专业术语叫转子。把转子装在一个各方向均可自由转动的支架上，这就是陀螺仪。把陀螺仪安装到其他设备上，不管这个设备如何运动，陀螺仪内转子旋转轴的方向是不会改变的。
飞机发明后不久，陀螺仪就被用到了飞机上。把陀螺仪的支架和机身连在一起，它的转子在高速旋转时，旋转轴垂直于地面，有一根横向指示杆和转子轴垂直交叉相连。飞机可以改变飞行姿态，但转子轴会始终指向地面，横向标示杆就始终和地平线平行，它在仪表中被叫做人造地平线，这个仪表被称为地平仪，也叫姿态指引仪。在实际飞行时，驾驶员在任何时都应相信地平仪指示出的飞行姿态而不是相信自己的感觉判断，从而避免因飞机的剧烈俯仰倾斜动作导致的判断失误，这样才能保证飞机安全飞行。（转载自：瑞锋航空俱乐部）
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