ระบบใบพัด หรือเรียกง่ายๆ ว่าใบพัดคือส่วนที่หมุนได้ของเฮลิคอปเตอร์ซึ่งสร้างแรงยกระบบใบพัดอาจติดตั้งในแนวนอน เช่นเดียวกับใบพัดหลัก ซึ่งให้แรงยกในแนวดิ่ง หรืออาจติดตั้งในแนวตั้ง เช่น ใบพัดหาง เพื่อสร้างแรงผลักในแนวนอนเพื่อต้านแรงบิดจากใบพัดหลัก ใบพัดประกอบด้วยเสา ดุม และใบพัด

เสาหลักเป็นแกนโลหะทรงกระบอกที่ยื่นขึ้นมาจากระบบส่งกำลัง ที่ส่วนบนสุดของเสาหลักคือจุดยึดสำหรับใบพัด ซึ่งเรียกว่าดุม ระบบใบพัดหลักแบ่งประเภทตามวิธีการยึดและเคลื่อนที่ของใบพัดเทียบกับดุม มีสามประเภทพื้นฐาน ได้แก่ แบบไม่มีบานพับ แบบข้อต่อเต็มรูปแบบ และแบบโยกเยก แม้ว่าระบบใบพัดสมัยใหม่บางระบบจะใช้การผสมผสานของประเภทเหล่านี้ก็ตาม

เฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่มีใบพัดหลักเพียงใบเดียว แต่แรงบิดที่เกิดจากแรงต้านอากาศ พลศาสตร์ จะต้องถูกหักล้างด้วยแรงบิดอีกด้านหนึ่ง การออกแบบที่อิกอร์ ซิโครสกีเลือกใช้สำหรับVS-300 ของเขาคือใบพัดหางขนาดเล็ก ใบพัดหางจะผลักหรือดึงกับส่วนหางเพื่อหักล้างแรงบิด และนี่ได้กลายเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดในการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ โดยปกติ จะอยู่ที่ปลายบูมท้าย

เฮลิคอปเตอร์บางลำใช้ระบบควบคุมแรงบิดต้านอื่นๆ แทนใบพัดหาง เช่นพัดลมแบบมีท่อ (เรียกว่าFenestronหรือFANTAIL ) และNOTAR NOTAR ให้แรงบิดต้านในลักษณะเดียวกับที่ปีกสร้างแรงยกโดยใช้ผลของ Coandăบนบูมท้าย^{[ 9 ]}

การใช้ใบพัดแนวนอนสองตัวขึ้นไปที่หมุนในทิศทางตรงกันข้ามเป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่ใช้เพื่อต้านแรงบิดที่เกิดขึ้นกับอากาศยานโดยไม่ต้องพึ่งพาใบพัดหางต้านแรงบิด วิธีนี้ช่วยให้พลังงานที่ปกติต้องใช้สำหรับใบพัดหางสามารถนำไปใช้กับใบพัดหลักได้อย่างเต็มที่ เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความสามารถในการยกของอากาศยาน มีรูปแบบการใช้งานทั่วไปหลายแบบที่ใช้ประโยชน์จากผลของการหมุนสวนทางกันเพื่อประโยชน์ของเฮลิคอปเตอร์:

• โรเตอร์คู่ขนานคือโรเตอร์สองตัวที่หมุนสวนทางกัน โดยตัวหนึ่งติดตั้งอยู่ด้านหลังอีกตัวหนึ่ง^{[ 10 ]}
• ใบพัดขวางเป็นใบพัดคู่ที่หมุนสวนทางกัน ติดตั้งในแนวขวางที่ปลายปีกคงที่หรือโครงสร้างค้ำยัน ปัจจุบันใช้ในเฮลิคอปเตอร์แบบ เอียงใบพัด แต่เฮลิคอปเตอร์รุ่นแรกๆ บางรุ่นก็เคยใช้ใบพัดแบบนี้เช่นกัน
• โรเตอร์แบบแกนร่วมคือ โรเตอร์สองตัวที่หมุนสวนทางกัน โดยติดตั้งอยู่เหนือกันบนแกนเดียวกัน
• ใบพัดประสานกันคือใบพัดสองตัวที่หมุนสวนทางกัน ติดตั้งอยู่ใกล้กันในมุมที่เหมาะสมเพื่อให้ใบพัดประสานกันเหนือตัวเครื่องบินโดยไม่ชนกัน เครื่องบินที่ใช้ระบบนี้เรียกว่า ซิงโครปเตอร์ (Synchropter )
• มัลติโรเตอร์ใช้ใบพัดสามใบขึ้นไป โดยจะใช้คำเฉพาะตามจำนวนใบพัด เช่นไตรคอปเตอร์ควอดคอปเตอร์ เฮกซาคอปเตอร์ และออกโตคอปเตอร์สำหรับใบพัดสามใบ สี่ใบ หกใบ และแปดใบ ตามลำดับ ซึ่งควอดคอปเตอร์เป็นคำที่ใช้กันมากที่สุด มัลติโรเตอร์ส่วนใหญ่ใช้กับโดรนและการใช้งานกับเครื่องบินที่มีนักบินนั้นพบได้น้อย

การออกแบบ เจ็ทปลายใบพัดช่วยให้ใบพัดผลักตัวเองผ่านอากาศและหลีกเลี่ยงการสร้างแรงบิด^{[ 11 ]}

จำนวน ขนาด และประเภทของเครื่องยนต์ที่ใช้ในเฮลิคอปเตอร์เป็นตัวกำหนดขนาด ฟังก์ชัน และความสามารถของเฮลิคอปเตอร์นั้นๆ เครื่องยนต์เฮลิคอปเตอร์รุ่นแรกๆ เป็นเพียงอุปกรณ์เชิงกลอย่างง่าย เช่น ยางรัดหรือแกนหมุน ซึ่งทำให้เฮลิคอปเตอร์มีขนาดจำกัดอยู่แค่ของเล่นและแบบจำลองขนาดเล็ก กว่าครึ่งศตวรรษก่อนการบินครั้งแรกของเครื่องบิน เครื่องยนต์ไอน้ำถูกนำมาใช้เพื่อพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ของเฮลิคอปเตอร์ แต่กำลังที่จำกัดทำให้ไม่สามารถบินโดยมีคนขับได้ การนำเครื่องยนต์สันดาปภายใน มาใช้ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 กลายเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในการพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ เนื่องจากเริ่มมีการพัฒนาและผลิตเครื่องยนต์ที่มีกำลังมากพอที่จะทำให้เฮลิคอปเตอร์สามารถยกคนขึ้นได้

การออกแบบเฮลิคอปเตอร์ในยุคแรกใช้เครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นเองหรือเครื่องยนต์โรตารี่ที่ออกแบบมาสำหรับเครื่องบิน แต่ในไม่ช้าก็ถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์รถยนต์ที่มีกำลังมากกว่าและเครื่องยนต์เรเดียลปัจจัยจำกัดที่สำคัญที่สุดของการพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 คือกำลังที่ผลิตโดยเครื่องยนต์ไม่สามารถเอาชนะน้ำหนักของเครื่องยนต์ในการบินขึ้นลงในแนวดิ่งได้ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขในเฮลิคอปเตอร์ที่ประสบความสำเร็จในยุคแรกโดยการใช้เครื่องยนต์ขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะหาได้ เมื่อ มีการพัฒนา เครื่องยนต์แบบแบน ขนาดกะทัดรัด อุตสาหกรรมเฮลิคอปเตอร์ก็พบว่ามีเครื่องยนต์ที่มีน้ำหนักเบากว่าและสามารถปรับใช้กับเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็กได้ง่าย แม้ว่าเครื่องยนต์เรเดียลจะยังคงถูกใช้สำหรับเฮลิคอปเตอร์ขนาดใหญ่ต่อไปก็ตาม

เครื่องยนต์เทอร์ไบน์ได้ปฏิวัติวงการการบิน และเครื่องยนต์เทอร์โบชาฟต์สำหรับเฮลิคอปเตอร์ ซึ่งคิดค้นขึ้นเป็นครั้งแรกในเดือนธันวาคมปี 1951 โดยเครื่องยนต์ Kaman K-225 ที่กล่าวถึงไปแล้วนั้น ในที่สุดก็ทำให้เฮลิคอปเตอร์มีเครื่องยนต์ที่มีกำลังสูงและน้ำหนักเบา เครื่องยนต์เทอร์โบชาฟต์ยังมีความน่าเชื่อถือมากกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องผลิตกำลังสูงอย่างต่อเนื่องตามที่เฮลิคอปเตอร์ต้องการ เครื่องยนต์เทอร์โบชาฟต์สามารถปรับขนาดให้เข้ากับขนาดของเฮลิคอปเตอร์ที่ออกแบบได้ ดังนั้นในปัจจุบันเฮลิคอปเตอร์เกือบทุกรุ่น ยกเว้นรุ่นที่เบาที่สุด จึงใช้เครื่องยนต์เทอร์ไบน์เป็นแหล่งพลังงาน

เครื่องยนต์ไอพ่นพิเศษที่พัฒนาขึ้นเพื่อขับเคลื่อนใบพัดจากปลายใบพัดเรียกว่าไอพ่นปลายใบพัด (tip jet ) ไอพ่นปลายใบพัดที่ขับเคลื่อนด้วยคอมเพรสเซอร์แบบแยกส่วนเรียกว่า ไอพ่นปลายใบพัดเย็น (cold tip jet) ในขณะที่ไอพ่นปลายใบพัดที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสียจากการเผาไหม้เรียกว่า ไอพ่นปลายใบพัดร้อน (hot tip jet) ตัวอย่างของเฮลิคอปเตอร์ไอพ่นปลายใบพัดเย็นคือSud-Ouest Djinnและตัวอย่างของเฮลิคอปเตอร์ไอพ่นปลายใบพัดร้อนคือYH-32 Hornet

เฮลิคอปเตอร์บังคับวิทยุบางลำ และยานบิน ไร้คนขับขนาดเล็กประเภทเฮลิคอปเตอร์บางลำใช้มอเตอร์ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์รถจักรยานยนต์^{[ 12 ]}เฮลิคอปเตอร์บังคับวิทยุบางลำอาจมีเครื่องยนต์ลูกสูบที่ใช้เชื้อเพลิงอื่นที่ไม่ใช่น้ำมันเบนซิน เช่นไนโตรมีเทน เครื่องยนต์กังหันบางประเภทที่ใช้กันทั่วไปในเฮลิคอปเตอร์ยังสามารถใช้ไบโอดีเซลแทนเชื้อเพลิงเครื่องบินได้อีกด้วย^{[ 13 ] [ 14 ]}

นอกจากนี้ยังมีเฮลิคอปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงคน อีก ด้วย

ระบบส่งกำลังเป็นระบบกลไกที่ส่งกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังใบพัด ระบบส่งกำลังประกอบด้วยเฟืองตลับลูกปืนคลัตช์และเพลาซึ่งทำหน้าที่หลายอย่าง (1) แปลงแนวการจัดเรียงของเพลาขับให้ตรงกับแนวการจัดเรียงของเพลาใบพัด (2) ลดรอบต่อนาทีของเพลาขับให้เท่ากับรอบต่อนาทีที่ต่ำกว่าของใบพัด และ (3) ช่วยให้เครื่องยนต์สามารถเชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อจากใบพัดได้ สำหรับเฮลิคอปเตอร์ที่มีใบพัดหาง ระบบส่งกำลังจะแยกออกเป็นสองเส้นทาง เส้นทางหนึ่งนำไปสู่ใบพัดหลัก และอีกเส้นทางหนึ่งนำไปสู่ใบพัดหาง^{[ 15 ] : 4-10 ถึง 4-13 [ 16 ] [ 17 ]}

โดยทั่วไปเพลาขับของเครื่องยนต์เฮลิคอปเตอร์จะไม่อยู่ในแนวเดียวกับเพลาใบพัด ดังนั้นระบบส่งกำลังจะต้องแปลงแนวของเพลาขับให้ตรงกับเพลาของใบพัด เพลาขับของเครื่องยนต์หลายตัวอยู่ในแนวราบ แต่เพลาใบพัดหลัก ("เสา") มักจะอยู่ในแนวตั้ง และเพลาใบพัดหางมักจะตั้งฉากกับเพลาขับของเครื่องยนต์ ระบบส่งกำลังประกอบด้วยชุดเฟือง ซึ่งโดยปกติจะเป็นเฟืองดอกจอกที่แปลงแนวของเพลาขับให้ตรงกับแนวของเพลาใบพัด^{[ 15 ] : 4–12 [ 18 ]}

ระบบส่งกำลังยังช่วยลดรอบการหมุนของเครื่องยนต์ให้เหลือรอบการหมุนที่ต่ำลงตามที่ใบพัดต้องการ โดยทั่วไปแล้ว เพลาขับส่งกำลังของเครื่องยนต์ก่อนที่จะมีการใช้เกียร์ใดๆ จะหมุนอยู่ระหว่าง 3,000 ถึง 50,000 รอบต่อนาที ( เครื่องยนต์กังหันมักจะมีรอบการหมุนสูงกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ ) ใบพัดหลักมักจะหมุนอยู่ระหว่าง 300 ถึง 600 รอบต่อนาที ใบพัดหาง หากมี มักจะหมุนอยู่ระหว่าง 1,000 ถึง 5,000 รอบต่อนาที (โดยปกติแล้ว รอบการหมุนของเฮลิคอปเตอร์แต่ละรุ่นจะคงที่ช่วงรอบการหมุนที่ระบุไว้ข้างต้นแสดงถึงเฮลิคอปเตอร์หลายรุ่น) ^{[ 19 ]} ระบบส่งกำลังประกอบด้วยชุดเกียร์ทด รอบ เพื่อลดรอบการหมุนของเครื่องยนต์ให้เหลือรอบการหมุนของใบพัด อาจใช้เกียร์ทดรอบหลายประเภท ได้แก่ เกียร์ดอกจอกเกียร์ดาวเคราะห์เกียร์ เกลียวและเกียร์ตรง ระบบส่งกำลังส่วนใหญ่ประกอบด้วยเกียร์ทดรอบหลายตัว: เครื่องยนต์เองอาจมีเกียร์ทดรอบ (มักเป็นเกียร์ตรง) ระหว่างเพลาภายในของเครื่องยนต์กับเพลาขับส่งกำลัง; โรเตอร์หลักอาจมีเกียร์ทดรอบที่ฐาน (โดยทั่วไปเป็นเกียร์ดาวเคราะห์); และอาจมีเกียร์ทดรอบที่โรเตอร์หาง และบนเพลาที่นำไปสู่โรเตอร์หาง^{[ 15 ] : 4–11}

ระบบส่งกำลังมักประกอบด้วยคลัตช์ อย่างน้อยหนึ่งตัว ซึ่งช่วยให้โรเตอร์สามารถเชื่อมต่อหรือแยกออกจากเครื่องยนต์ได้ คลัตช์มีความจำเป็นเพื่อให้เครื่องยนต์สามารถสตาร์ทและเพิ่มความเร็วได้ก่อนที่จะรับภาระของโรเตอร์ คลัตช์ยังมีความจำเป็นในกรณีที่เครื่องยนต์ขัดข้อง ในสถานการณ์นั้น โรเตอร์จะต้องแยกออกจากเครื่องยนต์เพื่อให้โรเตอร์สามารถหมุนต่อไปและทำการหมุนอัตโนมัติได้คลัตช์ของเฮลิคอปเตอร์มักเป็น คลัตช์ แบบฟรีวีลที่อาศัยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ( คลัตช์แบบสปริงเป็นที่นิยมใช้กัน) แต่ก็มีการใช้คลัตช์แบบสายพาน ด้วยเช่นกัน ^{[ 15 ] : 4–7, 4-12 ถึง 4-13}

เฮลิคอปเตอร์มีอุปกรณ์ควบคุมการบินสี่อย่าง ได้แก่ คันบังคับทิศทาง (cyclic), คันบังคับรวม (collective), แป้นเหยียบต้านแรงบิด (anti-torque foot pedals) และคันเร่ง (throttle)

คันบังคับทิศทาง (Cyclic control) โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่างขาของนักบิน และเรียกกันทั่วไปว่าคันบังคับทิศทางหรือเรียกสั้นๆ ว่า คัน บังคับทิศทางหรือคันบังคับซึ่งสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ข้างหลัง และไปด้านข้างได้ ในเฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่ คันบังคับทิศทางจะคล้ายกับจอยสติ๊กอย่างไรก็ตาม เฮลิคอปเตอร์รุ่น Robinson R22 , Robinson R44และRobinson R66มีระบบควบคุมทิศทางแบบคานโยกที่เป็นเอกลักษณ์ และเฮลิคอปเตอร์บางรุ่นมีคันบังคับทิศทางที่ยื่นลงมาจากด้านบนสู่ห้องนักบิน

ระบบควบคุมแบบไซคลิก (Cyclic) ได้ชื่อนี้เพราะมันเปลี่ยนมุมของใบพัดหลักอย่างเป็นวัฏจักร ในขณะที่บินไปข้างหน้า ใบพัดที่หมุนไปข้างหน้าจะมีความเร็วสูงกว่าและแรงยกจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยเมื่อเทียบกับใบพัดที่หมุนถอยหลัง ดังนั้น มุมปะทะของใบพัดที่หมุนไปข้างหน้าจะต้องต่ำกว่าใบพัดที่หมุนถอยหลัง มิฉะนั้นเฮลิคอปเตอร์จะเอียงไปทางด้านใบพัดที่หมุนถอยหลัง การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเป็นวัฏจักรขณะที่ใบพัดหมุนครบหนึ่งรอบ ทำให้ระบบควบคุมนี้ถูกเรียกว่าไซคลิก ระบบควบคุมแบบไซคลิกจะควบคุมมุมที่แตกต่างกันนี้

คันบังคับไซคลิกใช้ควบคุมการเอียงของใบพัด ในขณะลอยตัว คันบังคับไซคลิกจะควบคุมการเคลื่อนที่ของเฮลิคอปเตอร์เหนือพื้นดิน ในขณะบิน คันบังคับไซคลิกจะควบคุมการเอียงขึ้นลงและการหมุนของเฮลิคอปเตอร์

ขณะลอยตัวอยู่กับที่ หากนักบินดันคันบังคับไปข้างหน้า จานใบพัดจะเอียงไปข้างหน้า และใบพัดจะสร้างแรงผลักไปในทิศทางข้างหน้า หากนักบินดันคันบังคับไปด้านข้าง จานใบพัดจะเอียงไปทางด้านนั้นและสร้างแรงผลักไปในทิศทางนั้น ทำให้เฮลิคอปเตอร์เคลื่อนที่ไปด้านข้าง

เนื่องจาก ปรากฏการณ์การหมุนควง (precession ) คันบังคับไซคลิกจะเคลื่อนแผ่นสวอชเพลทไป 90 องศาก่อนถึงมุมเอียงของใบพัดหลักที่ต้องการ ซึ่งสามารถสังเกตได้เมื่อใบพัดหยุดหมุน เมื่อใบพัดอยู่ในแนวตรงหน้า/หลัง การเคลื่อนคันบังคับไซคลิกไปข้างหน้าจะไม่เปลี่ยนมุมใบพัด แต่การเคลื่อนคันบังคับไซคลิกไปด้านข้างจะเปลี่ยนมุมใบพัด

ขณะบิน คันบังคับไซคลิกทำหน้าที่เหมือนคันบังคับในเครื่องบิน การขยับคันบังคับไซคลิกไปข้างหน้าจะทำให้หัวเครื่องก้มลงเพื่อเพิ่มความเร็ว การขยับคันบังคับไซคลิกไปข้างหลังจะยกหัวเครื่องขึ้นเพื่อชะลอความเร็ว การขยับคันบังคับไซคลิกไปด้านข้างจะทำให้เฮลิคอปเตอร์หมุนไปในทิศทางนั้น ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะนำไปสู่การเลี้ยวในทิศทางนั้น หากเป็นการบินที่ประสานกัน

คันบังคับมุมยก หรือ คันบังคับมุมยก ( Collective)อยู่ทางด้านซ้ายของที่นั่งนักบิน โดยมีตัวควบคุมแรงเสียดทานที่ปรับได้เพื่อป้องกันการเคลื่อนไหวโดยไม่ตั้งใจ ทำให้มือซ้ายของนักบินว่างสำหรับใช้งานอื่นๆ คันบังคับมุมยกจะเปลี่ยนมุมยกของใบพัดหลักทั้งหมดพร้อมกัน (กล่าวคือทั้งหมดในเวลาเดียวกัน) และเป็นอิสระจากตำแหน่งการหมุนของใบพัด ดังนั้น หากป้อนคันบังคับมุมยกขึ้น ใบพัดทั้งหมดจะเพิ่มมุมปะทะเท่ากัน และผลลัพธ์คือแรงยก (กำลัง) เพิ่มเติมให้กับระบบใบพัดหลัก ซึ่งสามารถเพิ่มความเร็วหรือระดับความสูงของเฮลิคอปเตอร์ได้ การลด คันบังคับมุมยกจะทำให้แรงยกจากระบบใบพัดหลักลดลง

แผ่นสวอชเพลทควบคุมมุมเอียงรวมและมุมเอียงตามรอบของใบพัดหลัก แผ่นสวอชเพลทจะเคลื่อนที่ขึ้นลงตามแกนหลักเพื่อเปลี่ยนมุมเอียงของใบพัด คันบังคับเชื่อมต่อกับแผ่นสวอชเพลทผ่านระบบควบคุมมุมเอียงรวมและมุมเอียงตามรอบ ทำให้ทั้งสองระบบสามารถควบคุมมุมของใบพัดได้อย่างอิสระ

แป้นเหยียบต้านแรงบิดตั้งอยู่ในตำแหน่งเดียวกับ แป้นเหยียบ หางเสือในเครื่องบินปีกคงที่ และมีจุดประสงค์คล้ายกัน คือควบคุมการหันเหหรือทิศทางที่หัวเครื่องบินชี้ไป การเหยียบแป้นในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจะเปลี่ยนมุมของใบพัดหาง ทำให้แรงขับที่ผลิตโดยใบพัดหางเพิ่มขึ้นหรือลดลง และทำให้หัวเครื่องบินหันเหไปในทิศทางที่เหยียบแป้น แป้นเหยียบจะเปลี่ยนมุมของใบพัดหางโดยกลไก ทำให้ปริมาณแรงขับที่ผลิตเปลี่ยนแปลงไปเฮลิคอปเตอร์ไม่แสดงอาการหันเหที่ไม่พึงประสงค์เหมือนในเครื่องบิน และโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องใช้แป้นเหยียบเมื่อเลี้ยวในขณะบินไปข้างหน้า การใช้แป้นเหยียบมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคันบังคับรวมในขณะลอยตัว ตัวอย่างเช่น การเพิ่มคันบังคับรวมจะเพิ่มแรงต้านอากาศพลศาสตร์บนระบบใบพัดหลัก ทำให้เฮลิคอปเตอร์หันเห แป้นเหยียบจึงใช้เพื่อต้านการหันเหนั้น

ทั้งคันบังคับแบบไซคลิกและแบบคอลเลคทีฟต่างก็มีปุ่มและสวิตช์ให้เลือกใช้มากมายสำหรับนักบิน เพื่อควบคุมสิ่งต่างๆ เช่น การปรับแต่งตามหลักอากาศพลศาสตร์ การปรับแต่งความเร็วเครื่องยนต์ วิทยุและอินเตอร์คอม การปลดตะขอ การปลดน้ำ ฯลฯ ซึ่งช่วยให้นักบินสามารถควบคุมฟังก์ชันเหล่านี้ได้โดยไม่ต้องละมือออกจากคันบังคับ

ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ได้รับการออกแบบให้ทำงานในช่วงความเร็วรอบที่ แคบ ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 19 ]}คันเร่งควบคุมกำลังที่ผลิตโดยเครื่องยนต์ ซึ่งเชื่อมต่อกับใบพัดโดยระบบส่งกำลังอัตราส่วนคงที่ วัตถุประสงค์ของคันเร่งคือการรักษากำลังเครื่องยนต์ให้เพียงพอเพื่อรักษาความเร็วรอบของใบพัดให้อยู่ในขอบเขตที่อนุญาต เพื่อให้ใบพัดสร้างแรงยกเพียงพอสำหรับการบิน คันเร่งเป็นแบบบิด เหมือนรถจักรยานยนต์ ที่ติดตั้งอยู่บนคันบังคับรวม

เฮลิคอปเตอร์แบบผสมมีระบบแรงขับเพิ่มเติมและโดยทั่วไปจะมีปีกคง ที่ขนาดเล็ก ซึ่งจะช่วยลดภาระของใบพัดในระหว่างการบิน ทำให้การหมุนช้าลงส่งผลให้ความเร็วสูงสุดของเครื่องบินเพิ่มขึ้น เฮลิคอปเตอร์Lockheed AH-56A Cheyenneสามารถส่งกำลังเครื่องยนต์ได้มากถึง 90% ไปยังใบพัดผลักดันในระหว่างการบินไปข้างหน้า^{[ 24 ]}

การลอยตัวเป็นส่วนที่ท้าทายที่สุดของการบินเฮลิคอปเตอร์ นักบินต้องควบคุมและแก้ไขอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เฮลิคอปเตอร์อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการ^{[ 25 ]}แม้ว่างานนี้จะซับซ้อน แต่การควบคุมในการลอยตัวนั้นง่ายมาก คันบังคับใช้เพื่อกำจัดการเบี่ยงเบนในระนาบแนวนอน กล่าวคือ ควบคุมไปข้างหน้าและข้างหลัง ขวาและซ้าย คันบังคับรวมใช้เพื่อรักษาระดับความสูง คันเหยียบใช้เพื่อควบคุมทิศทางของหัวหรือทิศทางการทำงานร่วมกันของการควบคุมเหล่านี้ทำให้การลอยตัวเป็นเรื่องยาก เนื่องจากการปรับการควบคุมใดๆ ก็ตามจำเป็นต้องปรับการควบคุมอีกสองอย่าง ทำให้เกิดวงจรของการแก้ไขอย่างต่อเนื่องนอกจากนี้ จุดศูนย์กลางการยกของระบบใบพัดหลักอยู่สูงกว่าจุดศูนย์กลางมวล (CG) ของเฮลิคอปเตอร์อย่างมาก ดังนั้น การรบกวนด้านข้างใดๆ ของเฮลิคอปเตอร์ในการลอยตัวจะมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากแรงยกของใบพัดจะทำให้เฮลิคอปเตอร์หมุนหรือเอียงมากขึ้นในสถานการณ์ที่มีแรงยกของใบพัดเทียบกับ CG ของเฮลิคอปเตอร์แบบป้อนกลับเชิงบวก การเคลื่อนที่ด้านข้างของเฮลิคอปเตอร์จะล้าหลังการหมุนที่เกิดจากเวกเตอร์แรงยกด้านข้างของใบพัด ซึ่งจะทำให้ผู้ขับเฮลิคอปเตอร์ที่ไม่มีประสบการณ์เกิดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากผู้ขับ (Pilot Induced Oscillation: PIO) และในที่สุดก็สูญเสียการควบคุม

เฮลิคอปเตอร์ที่ลอยอยู่กลางอากาศจะถูกล้อมรอบด้วยกระแสลมหมุนวนที่ผลักเฮลิคอปเตอร์ลง การลอยตัวนี้อาจเกิดขึ้นในสภาวะที่ได้รับอิทธิพลจากพื้นดินหรือนอกสภาวะดังกล่าว ดังนั้น เมื่อลอยตัวอยู่ เครื่องยนต์จึงต้องให้กำลังมากพอที่จะต้านน้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์และต้านกระแสลมที่ไหลลงสู่ระบบใบพัด เมื่อเฮลิคอปเตอร์เปลี่ยนจากการลอยตัวเป็นการบินไปข้างหน้า มันจะบินออกจากกระแสลมหมุนวนที่ไหลลงและเข้าสู่สภาวะที่เรียกว่าแรงยกจากการเคลื่อนที่ซึ่งให้แรงยกเพิ่มเติมโดยไม่ต้องเพิ่มกำลัง สภาวะนี้มักเกิดขึ้นเมื่อความเร็วลมถึงประมาณ16–24 นอต (30–44 กม./ชม.; 18–28 ไมล์/ชม.)และอาจจำเป็นสำหรับเฮลิคอปเตอร์ในการบินขึ้นการบินขึ้นแบบวิ่ง (running take off) เกี่ยวข้องกับการเลื่อนเฮลิคอปเตอร์ไปบนพื้นด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นจนกว่าจะได้รับแรงยกเพียงพอสำหรับการบิน  

ในการบินไปข้างหน้า ระบบควบคุมการบินของเฮลิคอปเตอร์จะทำงานคล้ายกับเครื่องบินปีกคงที่ การกดคันบังคับไปข้างหน้าจะทำให้หัวเครื่องเชิดลง ส่งผลให้ความเร็วเพิ่มขึ้นและระดับความสูงลดลง การกดคันบังคับไปข้างหลังจะทำให้หัวเครื่องเชิดขึ้น ทำให้เฮลิคอปเตอร์ช้าลงและไต่ระดับขึ้น การเพิ่มกำลัง (Collective) ในขณะที่รักษาความเร็วคงที่ จะทำให้เฮลิคอปเตอร์ไต่ระดับขึ้น ในขณะที่การลดกำลังจะทำให้เฮลิคอปเตอร์ลดระดับลง การประสานการป้อนข้อมูลทั้งสองนี้ คือ การกดกำลังลงร่วมกับการกดคันบังคับไปข้างหลัง หรือการกดกำลังขึ้นร่วมกับการกดคันบังคับไปข้างหน้า จะทำให้ความเร็วเปลี่ยนแปลงไปในขณะที่รักษาระดับความสูงคงที่ เฮลิคอปเตอร์ไม่มีอาการหมุนรอบแกนแนวดิ่ง (Yaw) ที่ไม่พึงประสงค์และโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องใช้แป้นเหยียบสำหรับการบินไปข้างหน้า แม้กระทั่งในขณะเลี้ยว

หากเครื่องยนต์ขัดข้องหรือหลุดออกจากระบบใบพัด เฮลิคอปเตอร์จะเข้าสู่โหมดหมุนอัตโนมัติ (autorotation ) ซึ่งใบพัดหลักของเฮลิคอปเตอร์จะหมุนเนื่องจากอากาศที่เคลื่อนที่ขึ้นผ่านใบพัด แทนที่จะใช้กำลังจากเครื่องยนต์ในการขับเคลื่อนใบพัด

ในปี 2560 มีการจัดส่งเฮลิคอปเตอร์พลเรือนจำนวน 926 ลำ มูลค่า 3.68 พันล้านดอลลาร์ โดยบริษัทAirbus Helicopters เป็นผู้นำ ด้วยมูลค่า 1.87 พันล้านดอลลาร์สำหรับเฮลิคอปเตอร์ 369 ลำ ตามมาด้วยLeonardo Helicoptersด้วยมูลค่า 806 ล้านดอลลาร์สำหรับ 102 ลำ (เฉพาะสามไตรมาสแรกเท่านั้น) Bell Helicopterด้วยมูลค่า 696 ล้านดอลลาร์สำหรับ 132 ลำ และRobinson Helicopterด้วยมูลค่า 161 ล้านดอลลาร์สำหรับ 305 ลำ^{[ 33 ]}

ภายในเดือนตุลาคม 2561 ฝูงบินเฮลิคอปเตอร์ที่ใช้งานอยู่และเก็บรักษาไว้จำนวน 38,570 ลำ ซึ่งมีผู้ดำเนินการเป็นพลเรือนหรือภาครัฐ นำโดย Robinson Helicopter คิดเป็น 24.7% ตามด้วย Airbus Helicopters 24.4% จากนั้น Bell 20.5% และ Leonardo 8.4% Russian Helicopters 7.7% Sikorsky Aircraft 7.2 % MD Helicopters 3.4% และอื่นๆ 2.2% รุ่นที่แพร่หลายที่สุดคือRobinson R44 แบบลูกสูบ จำนวน 5,600 ลำ ตามด้วยH125/ AS350 จำนวน 3,600 ลำ และ Bell 206จำนวน 3,400 ลำ ส่วนใหญ่อยู่ในอเมริกาเหนือ 34.3% ตามด้วยยุโรป 28.0% เอเชียแปซิฟิก 18.6% ละตินอเมริกา 11.6% แอฟริกา 5.3% และตะวันออกกลาง 1.7% ^{[ 34 ]}

การอ้างอิงถึงการบินในแนวดิ่งที่เก่าแก่ที่สุดมาจากประเทศจีน ตั้งแต่ราว 400 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 35 ]}เด็กชาวจีนเล่นกับของเล่นบินได้ที่ทำจากไม้ไผ่ (หรือลูกข่างจีน) ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}เฮลิคอปเตอร์ไม้ไผ่นี้หมุนโดยการกลิ้งแท่งที่ติดอยู่กับใบพัด การหมุนทำให้เกิดแรงยก และของเล่นจะบินได้เมื่อปล่อย^{[ 35 ]} มีรายงานว่า หนังสือเต๋าBaopuziในศตวรรษที่ 4 โดยGe Hong (抱朴子"ปรมาจารย์ผู้โอบกอดความเรียบง่าย") อธิบายถึงแนวคิดบางอย่างที่มีอยู่ในเครื่องบินปีกหมุน^{[ 39 ]}

ดีไซน์ที่คล้ายกับของเล่นเฮลิคอปเตอร์ของจีนปรากฏในภาพวาดสมัยเรเนซองส์และงานอื่นๆ บางชิ้น^{[ 40 ]}ในศตวรรษที่ 18 และต้นศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ชาวตะวันตกได้พัฒนาเครื่องบินโดยอิงจากของเล่นของจีน^{[ 41 ]}

จนกระทั่งช่วงต้นทศวรรษ 1480 เมื่อเลโอนาร์โด ดา วิน ชี นักปราชญ์ชาวอิตาลี ได้สร้างแบบจำลองเครื่องจักรที่สามารถอธิบายได้ว่าเป็น " สกรูอากาศ " จึงได้มีการบันทึกความก้าวหน้าใดๆ ในด้านการบินแนวตั้ง บันทึกของเขาชี้ให้เห็นว่าเขาสร้างแบบจำลองการบินขนาดเล็ก แต่ไม่มีข้อบ่งชี้ใดๆ เกี่ยวกับกลไกที่จะหยุดใบพัดไม่ให้ทำให้ยานหมุน^{[ 42 ] [ 43 ]}เมื่อความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นและได้รับการยอมรับมากขึ้น ผู้คนก็ยังคงแสวงหาแนวคิดเรื่องการบินแนวตั้งต่อไป

ในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 1754 มิคาอิล โลโมโนซอฟ ชาวรัสเซีย ได้พัฒนาเครื่องหมุนแบบแกนร่วมขนาดเล็กที่จำลองมาจากลูกข่างจีน แต่ใช้พลังงานจากอุปกรณ์สปริงที่พันไว้^{[ 41 ]}และสาธิตให้สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย เห็น เครื่องหมุน นี้ใช้พลังงานจากสปริง และถูกเสนอแนะให้เป็นวิธีการยก เครื่องมือ ทางอุตุนิยมวิทยาในปี ค.ศ. 1783 คริสเตียน เดอ ลานูยและช่างเครื่อง ของเขา เบียนเวนู ได้ใช้เครื่องหมุนแบบแกนร่วมที่จำลองมาจากลูกข่างจีนในแบบจำลองที่ประกอบด้วยขนนกไก่งวง ที่หมุนสวนทางกัน ^{[ 41 ]}เป็นใบพัด และในปี ค.ศ. 1784 ได้สาธิตให้สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศส เห็น เซอร์ จอร์จ เคย์ลีย์ได้รับอิทธิพลจากความหลงใหลในลูกข่างบินของจีนในวัยเด็ก ได้พัฒนาแบบจำลองขนนกที่คล้ายกับของลานูยและเบียนเวนู แต่ใช้พลังงานจากยางรัด เมื่อสิ้นสุดศตวรรษ เขาได้พัฒนาไปใช้แผ่นดีบุกสำหรับใบพัดและสปริงเป็นแหล่งพลังงาน งานเขียนเกี่ยวกับการทดลองและแบบจำลองของเขาจะมีอิทธิพลต่อผู้บุกเบิกการบินในอนาคต^{[ 42 ]} ต่อมา Alphonse Pénaudได้พัฒนาของเล่นเฮลิคอปเตอร์จำลองใบพัดแกนร่วมในปี พ.ศ. 2413 ซึ่งใช้พลังงานจากยางรัดเช่นกัน ของเล่นชิ้นหนึ่งนี้ ซึ่งพ่อของพวกเขามอบให้เป็นของขวัญ ได้เป็นแรงบันดาลใจให้พี่น้องไรท์ไล่ตามความฝันในการบิน^{[ 44 ]}

ในปี ค.ศ. 1861 คำว่า "เฮลิคอปเตอร์" ถูกบัญญัติขึ้นโดยGustave de Ponton d'Amécourtนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสผู้สาธิตแบบจำลองขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำ แม้ว่าจะได้รับการยกย่องว่าเป็นนวัตกรรมในการใช้โลหะชนิดใหม่คืออะลูมิเนียม แต่แบบจำลองนั้นก็ไม่เคยบินขึ้นจากพื้นได้เลย อย่างไรก็ตาม การมีส่วนร่วมทางด้านภาษาของ D'Amecourt ก็ยังคงอยู่จนกระทั่งสามารถอธิบายการบินในแนวดิ่งที่เขาจินตนาการไว้ได้ พลังงานไอน้ำเป็นที่นิยมในหมู่นักประดิษฐ์คนอื่นๆ ด้วยเช่นกัน ในปี ค.ศ. 1877 วิศวกร นักประดิษฐ์ และผู้บุกเบิกด้านการบินชาวอิตาลีEnrico Forlaniniได้พัฒนาเฮลิคอปเตอร์ไร้คนขับที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำมันบินขึ้นไปสูงถึง13 เมตร (43 ฟุต)และคงอยู่ที่ระดับนั้นเป็นเวลา 20 วินาที หลังจากบินขึ้นในแนวดิ่งจากสวนสาธารณะแห่งหนึ่งใน^{มิลาน [ 45 ] มิลานได้ตั้งชื่อสนามบินของเมืองตามชื่อ Enrico Forlanini ซึ่งมีชื่อว่าสนามบิน Linate [} 46 ] ^{เช่นเดียวกับ}สวนสาธารณะใกล้^{เคียงParco} Forlanini ^{[ 47 ]}การออกแบบที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำของ Emmanuel Dieuaide มีใบพัดหมุนสวนทางกันซึ่งขับเคลื่อนผ่านท่อจากหม้อไอน้ำบนพื้นดิน^{[ 42 ]}ในปี พ.ศ. 2430 Gustave Trouvé นักประดิษฐ์ชาวปารีส ได้สร้างและบินเฮลิคอปเตอร์จำลองไฟฟ้าที่ผูกติดไว้

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2444 เฮลิคอปเตอร์ของเฮอร์มันน์ กันสวินด์ทได้ทำการบินครั้งแรกที่เบอร์ลิน-ชือเนอแบร์ก ซึ่งน่าจะ เป็นการบินด้วยเครื่องยนต์ ที่หนักกว่าอากาศ ครั้งแรก ที่บรรทุกมนุษย์ ภาพยนตร์ที่บันทึกเหตุการณ์นี้ถูกถ่ายทำโดยแม็กซ์ สคลาดาโนว์สกีแต่ปัจจุบันสูญหายไปแล้ว^{[ 48 ]}

ในปี ค.ศ. 1885 โทมัส เอดิสันได้รับเงิน 1,000 ดอลลาร์สหรัฐ (เทียบเท่ากับ36,000 ดอลลาร์ สหรัฐในปัจจุบัน) จากเจมส์ กอร์ดอน เบนเน็ตต์ จูเนียร์เพื่อทำการทดลองพัฒนาการบิน เอดิสันสร้างเฮลิคอปเตอร์และใช้กระดาษสำหรับทำเครื่องวัดราคาหุ้นเพื่อสร้างดินปืนซึ่งเขาพยายามใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อนเครื่องยนต์สันดาปภายใน เฮลิคอปเตอร์ได้รับความเสียหายจากการระเบิด และคนงานคนหนึ่งของเขาถูกไฟไหม้อย่างรุนแรง เอดิสันรายงานว่าต้องใช้มอเตอร์ที่มีอัตราส่วน 3 ถึง 4 ปอนด์ต่อแรงม้าที่ผลิตได้จึงจะประสบความสำเร็จ โดยอิงจากการทดลองของเขา^{[ 49 ]}ยาน บาฮีลนัก ประดิษฐ์ ชาวสโล วาเกีย ได้ดัดแปลงเครื่องยนต์สันดาปภายในเพื่อใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อนเฮลิคอปเตอร์รุ่นของเขา ซึ่งบินได้สูงถึง0.5 เมตร (1.6 ฟุต)ในปี ค.ศ. 1901 ในวันที่ 5 พฤษภาคม ค.ศ. 1905 เฮลิคอปเตอร์ของเขาบินได้ สูงถึง 4 เมตร (13 ฟุต)และบินได้ไกลกว่า1,500 เมตร (4,900 ฟุต ) ^{[ 50 ]}ในปี พ.ศ. 2451 เอดิสันได้จดสิทธิบัตรการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ของเขาเอง ซึ่งขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เบนซิน โดยใช้ว่าวกล่องที่ติดอยู่กับเสาด้วยสายเคเบิลเป็นใบพัด^{[ 51 ]}แต่มันไม่เคยบินได้^{[ 52 ]}

ในปี พ.ศ. 2449 สองพี่น้องชาวฝรั่งเศส Jacques และLouis Breguetเริ่มทำการทดลองเกี่ยวกับปีกอากาศสำหรับเฮลิคอปเตอร์ ในปี พ.ศ. 2450 การทดลองเหล่านั้นส่งผลให้เกิดGyroplane No.1ซึ่งอาจเป็นตัวอย่างแรกสุดที่รู้จักของควอดคอปเตอร์ แม้ว่าจะมีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับวันที่ แต่ในช่วงระหว่างวันที่ 14 สิงหาคมถึง 29 กันยายน พ.ศ. 2450 Gyroplane No. 1 ได้ยกนักบินขึ้นไปในอากาศประมาณ0.6 เมตร (2 ฟุต)เป็นเวลาหนึ่งนาที^{[ 53 ] [ 54 ]} Gyroplane No. 1 พิสูจน์แล้วว่าไม่มั่นคงอย่างยิ่งและต้องมีคนอยู่ที่แต่ละมุมของตัวเครื่องเพื่อยึดให้มั่นคง ด้วยเหตุนี้ การบินของ Gyroplane No. 1 จึงถือเป็นการบินที่มีคนขับครั้งแรกของเฮลิคอปเตอร์ แต่ไม่ใช่การบินอิสระหรือบินโดยไม่ผูกติด   

ในปีเดียวกันนั้น นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสอีกคนหนึ่งชื่อPaul Cornuได้ออกแบบและสร้างเฮลิคอปเตอร์ Cornuซึ่งใช้ใบพัดหมุนสวนทางกัน สองใบ ขนาด 6.1 เมตร (20 ฟุต) ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ Antoinette ขนาด 24 แรงม้า (18 กิโลวัตต์)เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน 1907 เฮลิคอปเตอร์ลำนี้ได้ยกตัวนักประดิษฐ์ขึ้นไปที่ความสูง 0.3 เมตร (1 ฟุต)และลอยอยู่ในอากาศได้นาน 20 วินาที แม้ว่าการบินครั้งนี้จะไม่สูงเท่ากับการบินของ Gyroplane หมายเลข 1 แต่ก็มีรายงานว่าเป็นเที่ยวบินอิสระครั้งแรกอย่างแท้จริงที่มีนักบิน^{[ n 1 ]}เฮลิคอปเตอร์ของ Cornu ได้ทำการบินอีกไม่กี่ครั้งและบินได้สูงเกือบ2.0 เมตร (6.5 ฟุต)แต่พิสูจน์แล้วว่าไม่เสถียรและถูกยกเลิกไป^{[ 53 ]}     

ในปี พ.ศ. 2452 เจ. นิวตัน วิลเลียมส์ แห่งเดอร์บี รัฐคอนเนตทิคัต และเอมิล เบอร์ลินเนอร์แห่งวอชิงตัน ดี.ซี. ได้บินเฮลิคอปเตอร์ "สามครั้ง" ที่ห้องทดลองของเบอร์ลินเนอร์ในย่านไบรท์วูด ของวอชิงตัน ^{[ 55 ]}

ในปี พ.ศ. 2454 อีวาน สโลการ์ นักปรัชญาและนักเศรษฐศาสตร์ชาวสโลวีเนีย ได้จดสิทธิบัตรการออกแบบเฮลิคอปเตอร์^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

นักประดิษฐ์ชาวเดนมาร์กJacob Ellehammerสร้างเฮลิคอปเตอร์ Ellehammerในปี 1912 โดยประกอบด้วยโครงที่ติดตั้งแผ่นดิสก์หมุนสวนทางกันสองแผ่น ซึ่งแต่ละแผ่นมีใบพัดหกใบเรียงรอบเส้นรอบวง หลังจากทดสอบภายในอาคารแล้ว เครื่องบินลำนี้ได้ถูกนำไปสาธิตกลางแจ้งและทำการบินขึ้นอิสระหลายครั้ง การทดลองกับเฮลิคอปเตอร์ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงเดือนกันยายนปี 1916 เมื่อมันพลิกคว่ำระหว่างการบินขึ้น ทำให้ใบพัดเสียหาย^{[ 59 ]}

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งออสเตรีย-ฮังการีได้พัฒนาPKZซึ่งเป็นเฮลิคอปเตอร์ต้นแบบทดลอง โดยสร้างขึ้นสองลำ

ในช่วงต้นทศวรรษ 1920 ราอูล ปาเตราส-เปสคารา เด กัสเตลลุชโช ชาวอาร์เจนตินา ขณะทำงานในยุโรป ได้สาธิตการประยุกต์ใช้การปรับมุมใบพัดแบบวงจรที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก^{[ 53 ]}ใบพัดคู่แบบโคแอกเซียลที่หมุนสวนทางกันสามารถบิดเบี้ยวเพื่อเพิ่มและลดแรงยกที่ผลิตได้แบบวงจร ดุมใบพัดยังสามารถเอียงไปข้างหน้าได้สองสามองศา ทำให้เครื่องบินสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้โดยไม่ต้องใช้ใบพัดแยกต่างหากเพื่อผลักหรือดึง ปาเตราส-เปสคารายังสามารถสาธิตหลักการของการหมุนอัตโนมัติ ได้อีกด้วย ในเดือนมกราคม 1924 เฮลิคอปเตอร์หมายเลข 1 ของเปสคาราได้รับการทดสอบ แต่พบว่ามีกำลังไม่เพียงพอและไม่สามารถยกน้ำหนักของตัวเองได้ เฮลิคอปเตอร์รุ่น 2F ของเขาทำได้ดีกว่าและสร้างสถิติ^{[ 60 ]}รัฐบาลอังกฤษให้ทุนสนับสนุนการวิจัยเพิ่มเติมของเปสคารา ซึ่งส่งผลให้เกิดเฮลิคอปเตอร์หมายเลข 3 ที่ขับเคลื่อนด้วย เครื่องยนต์เรเดียล 250 แรงม้า (190 กิโลวัตต์)ซึ่งสามารถบินได้นานถึงสิบนาที^{[ 61 ] [ 62 ]} 

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2466 นิตยสาร ไทม์รายงานว่าโทมัส เอดิสันได้ส่ง คำแสดงความยินดีถึง จอร์จ เดอ โบเทซัตสำหรับการทดสอบบินเฮลิคอปเตอร์ที่ประสบความสำเร็จ เอดิสันเขียนว่า "เท่าที่ผมรู้ คุณได้สร้างเฮลิคอปเตอร์ที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก" เฮลิคอปเตอร์ได้รับการทดสอบที่สนามบินแมคคุกและลอยอยู่ในอากาศเป็นเวลา 2 นาที 45 วินาทีที่ความสูง 15 ฟุต^{[ 63 ]}

เมื่อวันที่ 14 เมษายน พ.ศ. 2467 ชาวฝรั่งเศสÉtienne Oehmichenได้สร้างสถิติโลกด้านเฮลิคอปเตอร์ครั้งแรกที่ได้รับการรับรองจากสหพันธ์การบินนานาชาติ (FAI) โดยบินเฮลิคอปเตอร์ควอดโรเตอร์ ของเขาเป็นระยะทาง 360 เมตร (1,180 ฟุต) [ ^{64 ] เมื่อ}วันที่ 18 เมษายน พ.ศ. 2467 Pescara ทำลายสถิติของ Oemichen โดยบินเป็นระยะทาง736 เมตร (2,415 ฟุต) ^{[ 60 ]} (เกือบ0.80 กิโลเมตร หรือ 0.5 ไมล์ ) ในเวลา 4 นาที 11 วินาที (ประมาณ13 กม./ชม. หรือ 8 ไมล์ต่อชั่วโมง ) โดยรักษาระดับความสูงไว้ที่1.8 เมตร (6 ฟุต) [ ^{65 ] เมื่อ}วันที่ 4 พฤษภาคม Oehmichen ได้ทำการ บินเฮลิคอปเตอร์แบบวงปิดระยะทาง 1 กิโลเมตร (0.62 ไมล์) เป็นครั้งแรก ในเวลา 7 นาที 40 วินาที ด้วยเครื่องหมายเลข 2 ของเขา^{[ 53 ] [ 66 ]}       

ในสหรัฐอเมริกาจอร์จ เดอ โบเทซาต์สร้างเฮลิคอปเตอร์ควอดโรเตอร์ชื่อ เดอ โบเทซาต์ให้กับกองทัพอากาศสหรัฐ แต่กองทัพได้ยกเลิกโครงการในปี 1924 และเครื่องบินลำนั้นก็ถูกนำไปทำลายทิ้ง

Albert Gillis von Baumhauerวิศวกรการบินชาวดัตช์ เริ่มศึกษาการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ในปี 1923 ต้นแบบลำแรกของเขา "บิน" (ในความเป็นจริง "กระโดด" และลอยตัว) ในวันที่ 24 กันยายน 1925 ^{[ 67 ]}โดยมีกัปตัน Floris Albert van Heijst จากกองทัพอากาศดัตช์เป็นผู้ควบคุม ระบบควบคุมที่ van Heijst ใช้เป็นสิ่งประดิษฐ์ของ von Baumhauer คือระบบ ควบคุม แบบไซคลิกและคอลเลคทีฟ [ ^{​​68 ] [ 69 ] กระทรวง}การบินของอังกฤษได้ให้สิทธิบัตรแก่ von Baumhauer สำหรับระบบควบคุมแบบไซคลิกและคอลเลคทีฟของเขาเมื่อวันที่ 31  มกราคม 1927 ภายใต้สิทธิบัตรหมายเลข 265,272

ในปี พ.ศ. 2460 ^{[ 70 ]} Engelbert Zaschkaจากประเทศเยอรมนีได้สร้างเฮลิคอปเตอร์ที่ติดตั้งใบพัดสองใบ โดยใช้ไจโรสโคป เพื่อเพิ่มเสถียรภาพและทำหน้าที่เป็นตัวสะสมพลังงานสำหรับการบิน ร่อนเพื่อลงจอด เครื่องบินของ Zaschka ซึ่งเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่ทำงานได้สำเร็จในขนาดเล็ก ไม่เพียงแต่ขึ้นและลงในแนวดิ่งเท่านั้น แต่ยังสามารถทรงตัวอยู่ที่ความสูงใดก็ได้^{[ 71 ] [ 72 ]}

ในปี พ.ศ. 2461 วิศวกรการบินชาวฮังการีOszkár Asbóthได้สร้างต้นแบบเฮลิคอปเตอร์ที่ขึ้นบินและลงจอดอย่างน้อย 182 ครั้ง โดยมีระยะเวลาบินต่อครั้งสูงสุด 53 นาที^{[ 73 ] [ 74 ]}

ในปี พ.ศ. 2473 วิศวกรชาวอิตาลีCorradino D'Ascanioได้สร้าง D'AT3 ซึ่งเป็นเฮลิคอปเตอร์แบบแกนร่วม เครื่องจักรขนาดค่อนข้างใหญ่ของเขามีใบพัดสองใบหมุนสวนทางกันสองชุด การควบคุมทำได้โดยใช้ปีกเสริมหรือแผ่นเซอร์โวที่ขอบท้ายของใบพัด^{[ 75 ]}ซึ่งเป็นแนวคิดที่นักออกแบบเฮลิคอปเตอร์รายอื่น ๆ นำไปใช้ในภายหลัง รวมถึง Bleeker และ Kaman ใบพัดขนาดเล็กสามใบที่ติดตั้งบนโครงเครื่องใช้สำหรับการควบคุมการเอียง การหมุน และการหันเหเพิ่มเติม D'AT3 ครองสถิติความเร็วและความสูงของ FAI ในระดับปานกลางในเวลานั้น รวมถึงความสูง (18  เมตร หรือ 59  ฟุต) ระยะเวลา (8 นาที 45 วินาที) และระยะทางที่บิน (1,078  เมตร หรือ 3,540  ฟุต) ^{[ 75 ] [ 76 ]}

เฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่ใช้งานได้จริง

วิศวกรการบินและนักบินชาวสเปนJuan de la Ciervaได้ประดิษฐ์ออโตไจโร ขึ้น ในช่วงต้นทศวรรษ 1920 ซึ่งกลายเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่ใช้งานได้จริง^{[ 77 ]}ในปี 1928 de la Cierva ประสบความสำเร็จในการบินออโตไจโรข้ามช่องแคบอังกฤษจากลอนดอนไปยังปารีส^{[ 78 ]}ในปี 1934 ออโตไจโรกลายเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่สามารถขึ้นบินและลงจอดบนดาดฟ้าเรือได้สำเร็จ^{[ 79 ]}ในปีเดียวกันนั้น กองทัพสเปนได้ใช้ออโตไจโรในช่วงการกบฏอัสตูเรียสซึ่งกลายเป็นการใช้งานเฮลิคอปเตอร์ทางทหารครั้งแรก ออโตไจโรยังถูกนำไปใช้ในนิวเจอร์ซีย์และเพนซิลเวเนียเพื่อส่งจดหมายและหนังสือพิมพ์ก่อนการประดิษฐ์เฮลิคอปเตอร์^{[ 80 ]}แม้ว่าจะขาดความสามารถในการบินขึ้นลงในแนวดิ่งอย่างแท้จริง แต่งานวิจัยเกี่ยวกับออโตไจโรก็เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์เฮลิคอปเตอร์^{[ 81 ]}

ไฮน์ริช ฟอกเคอแห่งบริษัทฟอกเคอ-วูล์ฟ ได้ซื้อลิขสิทธิ์จากบริษัทเซียร์วา ออโตไจ โร ซึ่งตามคำกล่าวของแฟรงค์ คิงสตัน สมิธ ซีเนียร์นั้นรวมถึง "ระบบดุมใบพัดแบบควบคุมได้เต็มรูปแบบ" ในทางกลับกัน เซียร์วา ออโตไจโร ได้รับลิขสิทธิ์ร่วมในการผลิตเฮลิคอปเตอร์ฟอกเคอ-อัคเกลิส ฟอกเคอออกแบบเฮลิคอปเตอร์ใช้งานได้จริงลำแรกของโลก คือฟอกเคอ-วูล์ฟ Fw 61 แบบ ใบพัดคู่ขวาง ซึ่งบินครั้งแรกในเดือนมิถุนายน ปี 1936 โดย ฮันนา ไรช์เป็นผู้สาธิตในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 1938 ภายในดอยช์ลันด์ ฮัลเลอ ในกรุงเบอร์ลิน^{[ 90 ]}เครื่องบิน Fw 61 ได้สร้างสถิติ FAI หลายรายการระหว่างปี 1937 ถึง 1939 ซึ่งรวมถึง: ระดับความสูงสูงสุด3,427 เมตร (11,243 ฟุต)ระยะทางสูงสุด230 กิโลเมตร (140 ไมล์)และความเร็วสูงสุด124 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (77ไมล์ ต่อชั่วโมง ) ^{[ 91 ]}การพัฒนาออโตไจโรถูกละเลยโดยมุ่งเน้นไปที่เฮลิคอปเตอร์^{[ 92 ]}   

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองนาซีเยอรมนีใช้เฮลิคอปเตอร์จำนวนเล็กน้อยสำหรับการสังเกตการณ์ การขนส่ง และการอพยพทางการแพทย์เฮลิคอปเตอร์ซิงโครปเตอร์Flettner Fl 282 Kolibri ซึ่งใช้โครงสร้างพื้นฐานเดียวกันกับFl 265รุ่นบุกเบิกของAnton Flettner เอง ถูกนำไปใช้ในทะเลบอลติกทะเลเมดิเตอร์เรเนียนและทะเลอีเจียน^{[ 93 ]}เฮลิคอปเตอร์Focke-Achgelis Fa 223 Dracheเช่นเดียวกับ Fw 61 ใช้ใบพัดขวางสองใบ และเป็นเฮลิคอปเตอร์ขนาดใหญ่ที่สุดในสงคราม^{[ 94 ]}การทิ้งระเบิดอย่างกว้างขวางโดยกองกำลังฝ่ายสัมพันธมิตรทำให้เยอรมนีไม่สามารถผลิตเฮลิคอปเตอร์ได้ในปริมาณมากในช่วงสงคราม

ในสหรัฐอเมริกา วิศวกรชาวรัสเซียที่เกิดในรัสเซียอย่างIgor SikorskyและWynn Laurence LePageแข่งขันกันเพื่อผลิตเฮลิคอปเตอร์ลำแรกของกองทัพสหรัฐฯ LePage ได้รับสิทธิบัตรในการพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ตามแบบ Fw 61 และสร้างXR-1 ^{[ 95 ]}ในปี 1941 ในขณะเดียวกัน Sikorsky เลือกใช้การออกแบบใบพัดเดี่ยวที่เรียบง่ายกว่า คือVS-300ในปี 1939 ซึ่งกลายเป็นการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ใบพัดยกเดี่ยวที่ใช้งานได้จริงเป็นครั้งแรก หลังจากทดลองกับการกำหนดค่าเพื่อต่อต้านแรงบิดที่เกิดจากใบพัดหลักเดี่ยว Sikorsky ก็เลือกใช้ใบพัดเดี่ยวขนาดเล็กกว่าที่ติดตั้งบนบูมท้าย

เฮลิคอปเตอร์ R-4ของ Sikorsky ซึ่งพัฒนามาจาก VS-300 ในปี 1942 เป็นเฮลิคอปเตอร์ที่ผลิตในปริมาณมากเป็นครั้งแรก โดยมีคำสั่งผลิต 100 ลำ R-4 เป็นเฮลิคอปเตอร์ของฝ่ายสัมพันธมิตรเพียงลำเดียวที่ประจำการในสงครามโลกครั้งที่สอง โดยใช้เป็นหลักในการค้นหาและกู้ภัย (โดยกลุ่มหน่วยรบพิเศษทางอากาศที่ 1 ของกองทัพอากาศ สหรัฐฯ ) ใน การรบ ที่พม่า^{[ 96 ]}ในอลาสก้า และในพื้นที่อื่นๆ ที่มีภูมิประเทศที่ยากลำบาก การผลิตทั้งหมดมีจำนวน 131 ลำ ก่อนที่ R-4 จะถูกแทนที่ด้วยเฮลิคอปเตอร์ Sikorsky รุ่นอื่นๆ เช่นR-5และR-6โดยรวมแล้ว Sikorsky ผลิตเฮลิคอปเตอร์มากกว่า 400 ลำก่อนสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สอง^{[ 97 ]}

ในขณะที่ LePage และ Sikorsky สร้างเฮลิคอปเตอร์สำหรับกองทัพ บริษัทBell Aircraftได้ว่าจ้างArthur Youngให้ช่วยสร้างเฮลิคอปเตอร์โดยใช้ การออกแบบ ใบพัดสองใบแบบโยกเยก ของ Young ซึ่งใช้แท่งถ่วง น้ำหนัก ที่วางทำมุม 90° กับใบพัด เฮลิคอปเตอร์รุ่นModel 30ในปี 1943 แสดงให้เห็นถึงความเรียบง่ายและใช้งานง่ายของการออกแบบนี้ Model 30 ได้รับการพัฒนาต่อยอดเป็นBell 47ในปี 1945 ซึ่งเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่ได้รับการรับรองสำหรับการใช้งานพลเรือนในสหรัฐอเมริกา (มีนาคม 1946) Bell 47 ผลิตในหลายประเทศและเป็นเฮลิคอปเตอร์รุ่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเป็นเวลาเกือบ 30 ปี

ในปี พ.ศ. 2494 ด้วยการชักชวนจากผู้ติดต่อของเขาที่กระทรวงกองทัพเรือชาร์ลส์ คามานได้ดัดแปลงเฮลิคอปเตอร์ซิง โครปเตอร์ K-225 ของเขา ซึ่งเป็นการออกแบบแนวคิดเฮลิคอปเตอร์สองใบพัดที่ริเริ่มโดยแอนตัน เฟลตเนอร์ในปี พ.ศ. 2482 โดยใช้ เครื่องยนต์ลูกสูบ Fl 265 ที่กล่าวถึงข้างต้น ในเยอรมนี ด้วยเครื่องยนต์ชนิดใหม่ คือ เครื่องยนต์ เทอร์โบชาฟ ต์ การดัดแปลง เครื่องยนต์กังหันนี้ทำให้เฮลิคอปเตอร์ของคามานมีกำลังมากโดยมีน้ำหนักน้อยกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ ซึ่งมีบล็อกเครื่องยนต์และส่วนประกอบเสริมที่หนัก ในวันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2494 คามาน K-225 กลายเป็นเฮลิคอปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันลำแรกของโลก สองปีต่อมา ในวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2497 เฮลิคอปเตอร์ HTK-1 ของกองทัพเรือที่ได้รับการดัดแปลง ซึ่งเป็นเฮลิคอปเตอร์ของคามานอีกรุ่นหนึ่ง กลายเป็นเฮลิคอปเตอร์สองใบพัดลำแรกที่บินได้^{[ 98 ]}อย่างไรก็ตามSud Aviation Alouette IIจะกลายเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำแรกที่ผลิตด้วยเครื่องยนต์กังหัน^{[ 99 ]} 

เฮลิคอปเตอร์ที่เชื่อถือได้และสามารถบินนิ่งได้อย่างมั่นคงถูกพัฒนาขึ้นหลายทศวรรษหลังจากเครื่องบินปีกคงที่ ส่วนใหญ่เป็นเพราะความต้องการกำลังเครื่องยนต์ที่สูงกว่าเครื่องบินปีกคงที่ การพัฒนาเชื้อเพลิงและเครื่องยนต์ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 เป็นปัจจัยสำคัญในการพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ การมี เครื่องยนต์ เทอร์โบชาฟต์ น้ำหนักเบา ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 นำไปสู่การพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เร็วขึ้น และมีประสิทธิภาพสูงขึ้น แม้ว่าเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็กและราคาถูกกว่ายังคงใช้เครื่องยนต์ลูกสูบ แต่เครื่องยนต์เทอร์โบชาฟต์เป็นเครื่องยนต์ที่นิยมใช้สำหรับเฮลิคอปเตอร์ในปัจจุบัน

มีหลายเหตุผลที่เฮลิคอปเตอร์ไม่สามารถบินได้เร็วเท่าเครื่องบินปีกคงที่ เมื่อเฮลิคอปเตอร์ลอยตัวอยู่ ปลายใบพัดด้านนอกจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนดโดยความยาวของใบพัดและความเร็วในการหมุน อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เฮลิคอปเตอร์กำลังเคลื่อนที่ ความเร็วของใบพัดเมื่อเทียบกับอากาศจะขึ้นอยู่กับความเร็วของเฮลิคอปเตอร์รวมถึงความเร็วในการหมุนด้วย ความเร็วของใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่นั้นสูงกว่าความเร็วของเฮลิคอปเตอร์มาก ใบพัดนี้อาจมีความเร็วเกินความเร็วเสียง ได้ ซึ่งจะทำให้เกิด แรงต้านและแรงสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในขณะเดียวกัน ใบพัดที่หมุนไปข้างหน้าจะสร้างแรงยกมากกว่าเมื่อเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ส่วนใบพัดที่หมุนถอยหลังจะสร้างแรงยกน้อยกว่า หากเครื่องบินเร่งความเร็วไปจนถึงความเร็วลมที่ปลายใบพัดหมุน ใบพัดที่หมุนถอยหลังจะเคลื่อนที่ผ่านอากาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกับใบพัดและไม่สร้างแรงยกเลย ส่งผลให้เกิดแรงบิดสูงมากบนแกนกลาง ซึ่งอาจทำให้ด้านที่มีใบพัดหมุนถอยหลังเอียงลง และทำให้สูญเสียการควบคุม ใบพัดคู่ที่หมุนสวนทางกันจะป้องกันสถานการณ์นี้ได้ เนื่องจากมีใบพัดที่หมุนไปข้างหน้าสองใบและใบพัดที่หมุนถอยหลังสองใบที่มีแรงสมดุลกัน

เนื่องจากใบพัดที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้ามีความเร็วลมสูงกว่าใบพัดที่เคลื่อนที่ถอยหลังและทำให้เกิดแรงยกที่ไม่สมมาตรใบพัดจึงถูกออกแบบให้ "กระพือ"  – ยกและบิดในลักษณะที่ใบพัดที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้ากระพือขึ้นและสร้างมุมปะทะที่เล็กกว่า ในทางกลับกัน ใบพัดที่เคลื่อนที่ถอยหลังจะกระพือลง สร้างมุมปะทะที่สูงกว่า และสร้างแรงยกมากขึ้น ที่ความเร็วสูง แรงที่กระทำต่อใบพัดจะทำให้ใบพัด "กระพือ" มากเกินไป และใบพัดที่เคลื่อนที่ถอยหลังอาจมีมุมสูงเกินไปและเกิดการหยุดชะงัก ด้วยเหตุนี้ ความเร็วลมไปข้างหน้าสูงสุดที่ปลอดภัยของเฮลิคอปเตอร์จึงได้รับการจัดอันดับการออกแบบที่เรียกว่าVNEซึ่ง หมาย ความเร็วที่ไม่ควรเกิน [ ^{100 ] นอกจาก}นี้ เฮลิคอปเตอร์อาจบินด้วยความเร็วลมที่ใบพัดที่เคลื่อนที่ถอยหลังเกิดการหยุดชะงักมากเกินไป ซึ่งส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนสูง การเงยหน้าขึ้น และการหมุนเข้าสู่ใบพัดที่เคลื่อนที่ถอยหลัง

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นักออกแบบเริ่มทำงานเกี่ยวกับการลดเสียงรบกวนจากเฮลิคอปเตอร์ชุมชนเมืองมักแสดงความไม่ชอบอย่างมากต่อการบินที่ส่งเสียงดังหรือเครื่องบินที่มีเสียงดัง และเฮลิคอปเตอร์ของตำรวจและผู้โดยสารก็อาจไม่เป็นที่นิยมเนื่องจากเสียงดัง การออกแบบใหม่นี้เกิดขึ้นหลังจากมีการปิดลานจอดเฮลิคอปเตอร์ ในเมืองบางแห่ง และมาตรการของรัฐบาลในการจำกัดเส้นทางการบินในอุทยานแห่งชาติและสถานที่ที่มีความสวยงามทางธรรมชาติอื่นๆ

เพื่อลดการสั่นสะเทือน เฮลิคอปเตอร์ทุกลำจึงมีการปรับใบพัดเพื่อปรับความสูงและน้ำหนัก เฮลิคอปเตอร์ที่ปรับไม่ถูกต้องอาจสั่นสะเทือนมากจนพังได้ การปรับความสูงของใบพัดทำได้โดยการเปลี่ยนมุมของใบพัด การปรับน้ำหนักทำได้โดยการเพิ่มหรือลดน้ำหนักที่หัวใบพัดและ/หรือที่ปลายใบพัด ส่วนใหญ่ยังมีตัวลดการสั่นสะเทือนสำหรับความสูงและมุมใบพัด บางรุ่นใช้ระบบป้อนกลับเชิงกลเพื่อตรวจจับและต้านการสั่นสะเทือน โดยปกติระบบป้อนกลับจะใช้มวลเป็น "จุดอ้างอิงที่เสถียร" และกลไกจากมวลจะไปควบคุมแผ่นปรับมุมเพื่อปรับมุมปะทะ ของใบพัด เพื่อต้านการสั่นสะเทือน การปรับแต่งอาจทำได้ยากส่วนหนึ่งเพราะการวัดการสั่นสะเทือนทำได้ยาก โดยปกติแล้วต้องใช้เครื่องวัดความเร่งที่ซับซ้อนติดตั้งอยู่ทั่วตัวเครื่องและเกียร์ ระบบการวัดการปรับการสั่นสะเทือนของใบพัดที่พบได้บ่อยที่สุดคือการใช้หลอดไฟแฟลชแบบสโตรโบสโคป และสังเกตเครื่องหมายที่ทาสีหรือแผ่นสะท้อนแสงสีที่ด้านล่างของใบพัด ระบบแบบดั้งเดิมที่ใช้เทคโนโลยีต่ำคือการติดชอล์กสีไว้ที่ปลายใบพัด และดูว่ามันทำเครื่องหมายบนผ้าลินินอย่างไรระบบตรวจสอบสุขภาพและการใช้งาน (HUMS) ให้การตรวจสอบการสั่นสะเทือนและโซลูชันการติดตามและปรับสมดุลโรเตอร์เพื่อจำกัดการสั่นสะเทือน^{[ 101 ]}การสั่นสะเทือนของเกียร์บ็อกซ์ส่วนใหญ่มักต้องมีการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนเกียร์บ็อกซ์ การสั่นสะเทือนของเกียร์บ็อกซ์หรือระบบขับเคลื่อนอาจเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อนักบิน ผลกระทบที่รุนแรงที่สุดคือความเจ็บปวด อาการชา และการสูญเสียการแยกแยะสัมผัสหรือความคล่องแคล่ว

สำหรับเฮลิคอปเตอร์มาตรฐานที่มีใบพัดหลักเพียงใบเดียว ปลายใบพัดหลักจะสร้างวงแหวนกระแสลมวนในอากาศ ซึ่งเป็นกระแสลมที่หมุนเป็นวงกลมและหมุนวน เมื่อตัวเครื่องเคลื่อนที่ไปข้างหน้า กระแสลมวนเหล่านี้จะค่อยๆ จางหายไปด้านหลังตัวเครื่อง

เมื่อลอยตัวโดยมีลมขวางแนวทแยงไปข้างหน้า หรือเคลื่อนที่ไปในทิศทางแนวทแยงไปข้างหน้า กระแสลมหมุนวนที่พัดออกมาจากใบพัดหลักจะเรียงตัวตามการหมุนของใบพัดหางและทำให้เกิดความไม่เสถียรในการควบคุมการบิน^{[ 102 ]}

เมื่อกระแสลมหมุนวนที่ชนกับใบพัดหางหมุนไปในทิศทางเดียวกัน จะทำให้แรงขับจากใบพัดหางลดลง ในทางกลับกัน เมื่อกระแสลมหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับใบพัดหาง แรงขับจะเพิ่มขึ้น จึงจำเป็นต้องใช้แป้นเหยียบเพื่อปรับมุมปะทะของใบพัดหาง เพื่อชดเชยความไม่เสถียรเหล่านี้

ปัญหาเหล่านี้เกิดจากใบพัดหางที่เปิดโล่งตัดผ่านอากาศรอบด้านท้ายของยาน ปัญหานี้จะหายไปเมื่อเปลี่ยนมาใช้ใบพัดภายในที่มีท่อส่งอากาศแทน โดยใช้ใบพัดภายในที่ติดตั้งอยู่ภายในหางและพ่นอากาศแรงดันสูงออกไปด้านข้างจากหาง เนื่องจากกระแสลมวนของใบพัดหลักไม่สามารถส่งผลกระทบต่อการทำงานของใบพัดภายในได้

สำหรับเฮลิคอปเตอร์มาตรฐานที่มีใบพัดหลักเพียงใบเดียว การรักษาระดับการบินให้คงที่เมื่อมีลมขวางจะทำให้เกิดปัญหาการควบคุมการบินเพิ่มเติม โดยลมขวางที่แรงจากบางมุมจะเพิ่มหรือลดแรงยกจากใบพัดหลัก ผลกระทบนี้ยังเกิดขึ้นในสภาวะที่ไม่มีลมเมื่อเคลื่อนที่เครื่องบินในแนวทแยงในทิศทางต่างๆ ขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุนของใบพัดหลัก^{[ 103 ]}

สิ่งนี้อาจนำไปสู่การสูญเสียการควบคุมและการตกกระแทกหรือการลงจอดอย่างรุนแรงเมื่อบินในระดับความสูงต่ำ เนื่องจากการสูญเสียแรงยกอย่างกะทันหันโดยไม่คาดคิด และมีเวลาและระยะทางไม่เพียงพอที่จะแก้ไขสถานการณ์ได้

อากาศยานปีกหมุนแบบดั้งเดิมใช้ชุดเกียร์เชิงกลที่ซับซ้อนเพื่อแปลงความเร็วรอบสูงของกังหันก๊าซให้เป็นความเร็วต่ำที่จำเป็นในการขับเคลื่อนใบพัดหลักและใบพัดหาง ต่างจากเครื่องยนต์ เกียร์เชิงกลไม่สามารถทำซ้ำได้ (เพื่อความซ้ำซ้อน) และเป็นจุดอ่อนสำคัญในด้านความน่าเชื่อถือของเฮลิคอปเตอร์มาโดยตลอด ความล้มเหลวของเกียร์อย่างร้ายแรงในระหว่างการบินมักส่งผลให้เกียร์ติดขัดและนำไปสู่ความตาย ในขณะที่การขาดสารหล่อลื่นอาจทำให้เกิดไฟไหม้บนเครื่อง จุดอ่อนอีกประการหนึ่งของเกียร์เชิงกลคือข้อจำกัดด้านกำลังชั่วคราวเนื่องจากข้อจำกัดด้านความล้าของโครงสร้าง การศึกษาของ EASA ล่าสุดชี้ให้เห็นว่าเครื่องยนต์และระบบส่งกำลังเป็นสาเหตุหลักของการตกหลังจากความผิดพลาดของนักบิน^{[ 104 ]}

ในทางตรงกันข้าม การส่งกำลังด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ใช้ชิ้นส่วนที่สัมผัสกัน ดังนั้นการหล่อลื่นจึงสามารถลดความซับซ้อนลงอย่างมากหรือกำจัดออกไปได้ ความซ้ำซ้อนโดยธรรมชาติทำให้มีความยืดหยุ่นที่ดีต่อจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว การไม่มีเกียร์ทำให้สามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงกำลังสูงได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งาน แนวคิดของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ใช้กับเฮลิคอปเตอร์และการขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการทำให้เป็นจริงโดยPascal Chretienผู้ซึ่งออกแบบ สร้าง และบินเฮลิคอปเตอร์ไฟฟ้าแบบบินอิสระลำแรกของโลกที่สามารถบรรทุกมนุษย์ได้ แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาจากแบบจำลองการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยเมื่อวันที่ 10 กันยายน 2010 ไปสู่การทดสอบครั้งแรกที่กำลัง 30% เมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2011 – น้อยกว่าหกเดือน เครื่องบินลำนี้บินครั้งแรกเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม 2011 การพัฒนาทั้งหมดดำเนินการในเมืองเวเนลส์ ประเทศฝรั่งเศส^{[ 105 ] [ 106 ]}

นอกเหนือจากมาตรการควบคุมแล้ว ผู้ประกอบการเฮลิคอปเตอร์ยังได้รับการสนับสนุนจากทีมความปลอดภัยโดยสมัครใจที่วิเคราะห์ข้อมูลอุบัติเหตุและส่งเสริมมาตรการแก้ไขเฉพาะ ในสหรัฐอเมริกา ตัวอย่างเช่นทีมความปลอดภัยเฮลิคอปเตอร์แห่งสหรัฐอเมริกา (USHST) เผยแพร่การทบทวนอุบัติเหตุและการปรับปรุงความปลอดภัยที่กล่าวถึงประเด็นต่างๆ เช่น การสูญเสียการควบคุมขณะบิน การบินเข้าไปในสภาพอากาศที่มีทัศนวิสัยต่ำโดยไม่ตั้งใจ (IIMC) และการปฏิบัติงานในระดับความสูงต่ำ ส่งเสริมการปรับปรุงการฝึกอบรม การตัดสินใจในการปฏิบัติงาน และการใช้เทคโนโลยีที่ช่วยเพิ่มความปลอดภัย^{[ 107 ] [ 108 ]}

เช่นเดียวกับยานพาหนะเคลื่อนที่ทุกชนิด การใช้งานที่ไม่ปลอดภัยอาจส่งผลให้สูญเสียการควบคุม เกิดความเสียหายต่อโครงสร้าง หรือเสียชีวิตได้ ต่อไปนี้คือรายการของอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับเฮลิคอปเตอร์:

• การลงจอดด้วยกำลังไม่เพียงพอเกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินมีกำลังไม่เพียงพอที่จะหยุดการลงจอด อันตรายนี้อาจพัฒนาไปสู่สภาวะวงแหวนกระแสน้ำวนได้หากไม่ได้รับการแก้ไขตั้งแต่เนิ่นๆ^{[ 109 ]}
• สภาวะ วงแหวนกระแสน้ำวนเป็นอันตรายที่เกิดจากการรวมกันของความเร็วลมต่ำ การตั้งค่ากำลังสูง และอัตราการลดระดับสูง กระแสน้ำวนที่ปลายใบพัดจะหมุนเวียนจากอากาศที่มีความดันสูงใต้จานใบพัดไปยังอากาศที่มีความดันต่ำเหนือจานใบพัด ทำให้เฮลิคอปเตอร์ตกลงไปในกระแสลมที่ลดระดับลงของตัวเอง^{[ 109 ]}การเพิ่มกำลังมากขึ้นจะเพิ่มอัตราการหมุนเวียนของอากาศและทำให้สถานการณ์แย่ลง บางครั้งอาจสับสนกับการตกลงไปในกระแสลมที่มีกำลัง แต่ในทางอากาศพลศาสตร์แล้วทั้งสองอย่างแตกต่างกัน
• ปรากฏการณ์ใบพัดถอยหลังเสียการทรงตัวเกิดขึ้นระหว่างการบินด้วยความเร็วสูง และเป็นปัจจัยจำกัดความเร็วไปข้างหน้าของเฮลิคอปเตอร์ที่พบได้บ่อยที่สุด
• การสั่นพ้องที่พื้นดินเป็นการสั่นสะเทือนที่เสริมแรงกันเอง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อระยะห่างระหว่างใบพัดนำและใบพัดตามของระบบโรเตอร์แบบข้อต่อไม่สม่ำเสมอ
• สภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำคือการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันจากสภาวะแรง G บวกไปสู่สภาวะแรง G ลบ ซึ่งส่งผลให้สูญเสียแรงยก (จานหมุนไม่มีน้ำหนักบรรทุก) และพลิกคว่ำในที่สุด หากมีการใช้ไซคลิกด้านท้ายในขณะที่จานหมุนไม่มีน้ำหนักบรรทุก ใบพัดหลักอาจชนกับหางทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้^{[ 110 ]}
• การพลิกคว่ำแบบไดนามิกซึ่งเฮลิคอปเตอร์จะหมุนรอบขาตั้งข้างใดข้างหนึ่งแล้ว "ดึง" ตัวเองให้เอียงไปด้านข้าง (คล้ายกับการหมุนวนบนพื้น ของเครื่องบินปีกคงที่ )
• ความล้ม เหลวของระบบส่งกำลังโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกิดขึ้นภายในพื้นที่แรเงาในแผนภาพความสูง-ความเร็ว
• ความล้มเหลวของใบพัดหาง ซึ่งเกิดขึ้นจากความผิดปกติทางกลไกของระบบควบคุมใบพัดหาง หรือการสูญเสียแรงขับของใบพัดหาง ซึ่งเรียกว่า "การสูญเสียประสิทธิภาพของใบพัดหาง" (LTE)
• ปรากฏการณ์ "บราวน์เอาท์ " (ทัศนวิสัย มืดมัว) ในสภาพที่มีฝุ่นละออง หรือ"ไวท์เอาท์ " (ทัศนวิสัยมืดมัว) ในสภาพที่มีหิมะ (เรียกอีกอย่างว่า ก้อนฝุ่น และ ก้อนหิมะ ตามลำดับ)
• รอบหมุนของใบพัดต่ำ หมายถึงเครื่องยนต์ไม่สามารถขับเคลื่อนใบพัดด้วยความเร็วรอบที่เพียงพอต่อการรักษาระดับการบินได้
• การหมุนเร็วเกินไปของใบพัด อาจทำให้ตลับลูกปืนปรับมุมใบพัด (brinelling) รับแรงมากเกินไป และหากรุนแรงมากพอ อาจทำให้ใบพัดหลุดออกจากเครื่องบินได้
• การชนสายไฟและต้นไม้เนื่องจากการปฏิบัติงานที่ระดับความสูงต่ำและการขึ้นและลงจอดในพื้นที่ห่างไกล^{[ 111 ]}
• การบินชนพื้นดินโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งเกิดจากความขาดความตระหนักรู้ในสถานการณ์รอบข้าง
• การชนเสาในเฮลิคอปเตอร์บางลำ^{[ 112 ]}