ในเฮลิคอปเตอร์ใบพัดหลักหรือระบบใบพัดคือการรวมกันของปีกหมุน หลายใบ ( ใบพัด ) กับระบบควบคุม ซึ่งสร้าง แรง ยก ทางอากาศ พลศาสตร์ที่รองรับน้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์ และแรงขับที่ต้านทานแรงต้านอากาศพลศาสตร์ในการบินไปข้างหน้า ใบพัดหลักแต่ละใบติดตั้งอยู่บนเสาแนวตั้งเหนือตัวเฮลิคอปเตอร์ ซึ่งแตกต่างจากใบพัดหาง ของเฮลิคอปเตอร์ ที่เชื่อมต่อผ่านเพลาขับและเกียร์ต่างๆตามแนวบูมท้าย การ ปรับ มุมใบพัดมักจะถูกควบคุมโดยนักบินโดยใช้ระบบควบคุมการบินของเฮลิคอปเตอร์เฮลิคอปเตอร์เป็นตัวอย่างหนึ่งของอากาศยานปีกหมุน ( โรเตอร์คราฟต์ ) ชื่อนี้มาจากคำภาษากรีกhelix , helik- ซึ่งหมายถึงเกลียว และpteronซึ่งหมายถึงปีก

ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ได้รับพลังงานจากเครื่องยนต์ ผ่านระบบส่งกำลัง ไปยังเสาหมุน เสาเป็นเพลาโลหะทรงกระบอกที่ยื่นขึ้นจากระบบส่งกำลัง และถูกขับเคลื่อนโดยระบบส่งกำลัง ที่ด้านบนของเสาเป็นจุดยึด (เรียกกันทั่วไปว่าน็อตพระเยซู ) สำหรับใบพัดที่เรียกว่าดุม ใบพัดจะถูกยึดติดกับดุม และดุมอาจมีแรงต้านมากกว่าใบพัดถึง 10-20 เท่า^{[ 1 ]}ระบบใบพัดหลักถูกจำแนกตามวิธีการยึดและการเคลื่อนที่ของใบพัดหลักเทียบกับดุมใบพัดหลัก มีการจำแนกพื้นฐาน 3 แบบ ได้แก่ แบบแข็ง แบบกึ่งแข็ง และแบบข้อต่อเต็มรูปแบบ แม้ว่าระบบใบพัดสมัยใหม่บางระบบจะใช้การผสมผสานของการจำแนกประเภทเหล่านี้ ใบพัดเป็นมวลหมุนที่ได้รับการปรับแต่งอย่างละเอียด และการปรับแต่งเล็กน้อยที่แตกต่างกันจะช่วยลดการสั่นสะเทือนที่ความเร็วลมที่แตกต่างกัน^{[ 2 ]}ใบพัดได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ความเร็ว รอบคงที่ ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} (ภายในช่วงแคบๆ เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์) ^{[ 6 ] [ 7 ]}แต่เครื่องบินทดลองบางลำใช้ใบพัดแบบปรับความเร็วได้^{[ 8 ]}

ต่างจากพัดลมขนาดเล็กที่ใช้ใน เครื่องยนต์เจ็ท เทอร์โบแฟนใบพัดหลักของเฮลิคอปเตอร์มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ทำให้สามารถเร่งปริมาณอากาศได้มาก ส่งผลให้ความเร็วลมลงต่ำลงสำหรับแรงขับที่กำหนด เนื่องจากที่ความเร็วต่ำ การเร่งอากาศปริมาณมากด้วยอัตราเล็กน้อยมีประสิทธิภาพมากกว่าการเร่งอากาศปริมาณน้อยด้วยอัตรามาก^{[ 9 ] [ 10 ]}ภาระของใบพัดที่ต่ำ(แรงขับต่อพื้นที่ใบพัด) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องบินอย่างมาก และช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงและทำให้บินได้ระยะทางที่เหมาะสม^{[ 11 ] [ 12 ]}ประสิทธิภาพการลอยตัว ("ค่าประสิทธิภาพ") ^{[ 13 ]}ของเฮลิคอปเตอร์ทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 60% ^{[ 14 ]}ความยาวหนึ่งในสามส่วนด้านในของใบพัดมีส่วนช่วยในการยกน้อยมากเนื่องจากความเร็วลมต่ำ^{[ 10 ]}

ใบพัดของเฮลิคอปเตอร์มีลักษณะยาวและแคบ เป็นรูป ทรงปีกเครื่องบิน ที่มี อัตราส่วนความยาวต่อความกว้างสูงซึ่งเป็นรูปทรงที่ช่วยลดแรงต้านจากกระแสลมวนที่ปลายปีก (ลอง เปรียบเทียบกับปีกของเครื่องร่อน ) โดยทั่วไปแล้ว ใบพัดจะมีมุม เอียง เล็กน้อย เพื่อลดแรงยกที่เกิดขึ้นที่ปลายปีก ซึ่งเป็นบริเวณที่กระแสลมไหลเร็วที่สุดและ การเกิด กระแสลมวนจะเป็นปัญหาสำคัญ ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ทำจากวัสดุหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียม โครงสร้างคอมโพสิต เหล็ก หรือไทเทเนียมโดยมีแผ่นป้องกันการเสียดสีตามขอบด้านหน้า

โดยทั่วไปแล้วใบพัดของเฮลิคอปเตอร์จะเป็นแบบพาสซีฟ อย่างไรก็ตาม เฮลิคอปเตอร์บางรุ่นมีส่วนประกอบแบบแอคทีฟอยู่บนใบพัดKaman K-MAXใช้แฟลปที่ขอบท้ายเพื่อควบคุมมุมใบพัด และHiller YH-32 Hornetใช้เครื่องยนต์แรมเจ็ตที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายใบพัด ณ ปี 2010 การวิจัยเกี่ยวกับการควบคุมใบพัดแบบแอคทีฟผ่านแฟลปที่ขอบท้ายกำลังดำเนินการอยู่^{[ 15 ]}ปลายใบพัดของเฮลิคอปเตอร์บางรุ่นสามารถออกแบบเป็นพิเศษเพื่อลดความปั่นป่วนและเสียงรบกวน และเพื่อให้การบินมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างของปลายใบพัดดังกล่าวคือปลายใบพัดของโรเตอร์ BERPที่สร้างขึ้นในระหว่างโครงการ British Experimental Rotor Programme

คำอธิบายของโรเตอร์แบบง่าย:

• ส่วนประกอบต่อไปนี้ถูกขับเคลื่อนโดยก้านเชื่อมต่อจากส่วนที่หมุนได้ของแผ่นสวอชเพลท
  • บานพับปรับมุมใบพัด ช่วยให้ใบพัดสามารถบิดตัวรอบแกนที่ทอดยาวจากโคนใบพัดไปยังปลายใบพัดได้
• บานพับแบบโยก ช่วยให้ใบพัดด้านหนึ่งยกขึ้นในแนวตั้ง ขณะที่อีกด้านตกลงในแนวตั้ง การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นเมื่อมีลมพัดสัมพันธ์ในแนวราบ หรือเพื่อตอบสนองต่อการควบคุมแบบวงจร
• กลไกเชื่อมต่อแบบกรรไกรและตุ้มถ่วง จะส่งการหมุนของเพลาหลักลงไปยังแผ่นสวอชเพลทด้านบน
• แผ่นยางหุ้มช่วยปกป้องเพลาทั้งส่วนที่เคลื่อนที่และส่วนที่อยู่กับที่
• แผ่นปรับมุมใบพัด (Swashplates) ทำหน้าที่ส่งมุมใบพัดแบบวงจรและแบบรวมไปยังใบพัด (แผ่นบนสุดหมุน)
• แท่งควบคุมที่ไม่หมุนสามแท่งจะส่งข้อมูลมุมเอียงไปยังแผ่นสวอชเพลทด้านล่าง
• เสาหลักทอดยาวลงไปยังเกียร์ หลัก

ฮวน เดอ ลา ซิเอร์วาได้พัฒนาโรเตอร์แบบข้อต่อเต็มรูปแบบสำหรับเครื่องบินแบบออโตไจโรพื้นฐานของการออกแบบของเขาทำให้เกิดการพัฒนาเฮลิคอปเตอร์ที่ประสบความสำเร็จ ในระบบโรเตอร์แบบข้อต่อเต็มรูปแบบ ใบพัดแต่ละใบจะติดอยู่กับดุมโรเตอร์ผ่านชุดบานพับที่ทำให้ใบพัดเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากใบพัดอื่นๆ ระบบโรเตอร์เหล่านี้มักจะมีใบพัดสามใบขึ้นไป ใบพัดสามารถกระพือ ยกตัว และนำหรือตามกันได้อย่างอิสระ บานพับแนวนอนที่เรียกว่าบานพับกระพือช่วยให้ใบพัดเคลื่อนที่ขึ้นและลง การเคลื่อนไหวนี้เรียกว่าการกระพือ และออกแบบมาเพื่อชดเชยความไม่สมมาตรของแรงยกบานพับกระพืออาจอยู่ห่างจากดุมโรเตอร์ในระยะต่างๆ กัน และอาจมีบานพับมากกว่าหนึ่งอัน บานพับแนวตั้งที่เรียกว่าบานพับนำ-ตามหรือบานพับลากช่วยให้ใบพัดเคลื่อนที่ไปมา การเคลื่อนไหวนี้เรียกว่าการนำ-ตาม การลาก หรือการแกว่ง โดยปกติจะใช้ตัวลดแรงสั่นสะเทือนเพื่อป้องกันการเคลื่อนไหวไปมามากเกินไปรอบๆ บานพับลาก จุดประสงค์ของบานพับและตัวลดแรงต้านคือการชดเชยการเร่งและการลดความเร็วที่เกิดจากความแตกต่างของแรงต้านที่เกิดขึ้นกับใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและถอยหลัง รุ่นต่อมาได้เปลี่ยนจากการใช้ตลับลูกปืนแบบดั้งเดิมมาใช้ ตลับลูกปืน แบบยางยืดตลับลูกปืนแบบยางยืดนั้นมีความปลอดภัยสูงโดยธรรมชาติ และการสึกหรอจะค่อยเป็นค่อยไปและมองเห็นได้ การสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะของตลับลูกปืนแบบเก่าและความจำเป็นในการหล่อลื่นถูกกำจัดออกไปในดีไซน์นี้ บานพับที่สามในระบบข้อต่อแบบเต็มรูปแบบเรียกว่าบานพับปรับมุมใบพัดรอบแกนปรับมุมใบพัด บานพับนี้มีหน้าที่ในการเปลี่ยนแปลงมุมของใบพัดโรเตอร์ที่ถูกกระตุ้นผ่านการป้อนข้อมูลจากนักบินไปยังคันบังคับรวมหรือคันบังคับวงจร

ระบบโรเตอร์ แบบอ่อนในระนาบเป็นรูปแบบหนึ่งของระบบข้อต่อเต็มรูปแบบ โรเตอร์ประเภทนี้พบได้ในเครื่องบินหลายลำที่ผลิตโดย Bell Helicopter เช่นOH-58D Kiowa Warriorและ429 GlobalRangerใบพัดแต่ละใบสามารถกระพือและแกว่งได้อย่างอิสระจากใบพัดอื่นๆ เช่นเดียวกับโรเตอร์ที่ใช้บานพับเชิงกล แต่โรเตอร์แบบอ่อนในระนาบอาศัยความยืดหยุ่นของโครงสร้างแทนบานพับเชิงกลสำหรับการกระพือใบพัด ในเครื่องบินของ Bell ความยืดหยุ่นนี้ได้มาจากโครงคอมโพสิตที่ติดอยู่กับเสาและวิ่งผ่านที่จับใบพัดระหว่างใบพัดและแบริ่งรับแรงเฉือนภายในที่จับ^{[ 16 ]}โครงนี้จะถ่ายโอนการเคลื่อนไหวบางส่วนของใบพัดหนึ่งไปยังอีกใบพัดหนึ่ง โดยปกติจะเป็นใบพัดที่อยู่ตรงข้ามกัน แม้ว่าระบบนี้จะไม่ใช่แบบข้อต่อเต็มรูปแบบ แต่ลักษณะการบินก็คล้ายคลึงกันมาก และเวลาและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาก็ลดลง

โดยทั่วไป คำว่าโรเตอร์แบบแข็งหมายถึง ระบบโรเตอร์ที่ไม่มีบานพับ^{[ 17 ] [ 18 ]} โดยมีใบพัดติดอยู่กับดุมอย่างยืดหยุ่นIrv Culverจาก Lockheed ได้พัฒนาโรเตอร์แบบแข็งตัวแรกๆ^{[ 19 ]}ซึ่งได้รับการทดสอบและพัฒนาในเฮลิคอปเตอร์หลายรุ่นในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ในระบบโรเตอร์แบบแข็ง ใบพัดแต่ละใบจะกระพือและลากไปรอบๆ ส่วนที่ยืดหยุ่นของโคนใบพัด ระบบโรเตอร์แบบแข็งนั้นมีความเรียบง่ายทางกลไกกว่าระบบโรเตอร์แบบข้อต่อเต็มรูปแบบ แรงทางอากาศพลศาสตร์และแรงทางกลจากการกระพือและแรงนำ/แรงตามจะถูกรองรับผ่านการงอของใบพัด แทนที่จะผ่านบานพับ การงอทำให้ใบพัดชดเชยแรงที่ก่อนหน้านี้ต้องใช้บานพับที่แข็งแรง ผลลัพธ์คือระบบโรเตอร์ที่มีความล่าช้าในการตอบสนองการควบคุมน้อยลงเนื่องจากโมเมนต์ดุมขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นโดยทั่วไป^{[ 20 ]}ดังนั้น ระบบโรเตอร์แบบแข็งจึงขจัดอันตรายจากการชนเสาที่เกิดขึ้นในโรเตอร์แบบกึ่งแข็ง^{[ 21 ]}

โรเตอร์แบบกึ่งแข็งอาจเรียกได้ว่าเป็นโรเตอร์แบบโยกหรือโรเตอร์แบบกระดานหก ระบบนี้โดยปกติประกอบด้วยใบพัดสองใบที่มาบรรจบกันใต้บานพับแบบโยกหรือบานพับร่วมที่เพลาโรเตอร์ ทำให้ใบพัดสามารถโยกไปพร้อมกันในทิศทางตรงกันข้ามเหมือนกระดานหกการที่ใบพัดอยู่ใต้บานพับแบบโยกนี้ ประกอบกับมุมไดเฮดรัลหรือ มุม กรวย ที่เหมาะสม บนใบพัด จะช่วยลดความแปรผันของรัศมีของจุดศูนย์กลางมวลของแต่ละใบพัดจากแกนหมุนขณะที่โรเตอร์หมุน ซึ่งจะช่วยลดความเครียดบนใบพัดจากแรงนำและแรงตามที่เกิดจากผลของโคริโอลิสอาจใช้บานพับแบบโยกเสริมเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นให้เพียงพอเพื่อลดการกระเด้ง การปรับมุมใบพัดทำได้โดยใช้บานพับปรับมุมใบพัดที่โคนใบพัด ซึ่งช่วยให้สามารถเปลี่ยนมุมเอียงของใบพัดได้

ระบบโรเตอร์สมัยใหม่อาจใช้หลักการรวมกันของระบบโรเตอร์ที่กล่าวถึงข้างต้น ดุมโรเตอร์บางชนิดมีดุมที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งช่วยให้ใบพัดงอได้ (โค้งงอ) โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตลับลูกปืนหรือบานพับ ระบบเหล่านี้เรียกว่าเฟล็กเชอร์ [ ^{22 ] มัก}สร้างจากวัสดุคอมโพสิต นอกจากนี้ ยังอาจใช้ตลับลูกปืนอีลาสโตเมอร์ แทน ตลับลูกปืนลูกกลิ้ง แบบดั้งเดิม ตลับลูกปืนอี ลาสโตเมอร์สร้างจากวัสดุประเภทยางและให้การเคลื่อนไหวที่จำกัดซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในเฮลิคอปเตอร์ เฟล็กเชอร์และตลับลูกปืนอีลาสโตเมอร์ไม่จำเป็นต้องใช้สารหล่อลื่น ดังนั้นจึงต้องการการบำรุงรักษาน้อยลง นอกจากนี้ยังดูดซับแรงสั่นสะเทือน ซึ่งหมายถึงความล้าที่น้อยลงและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นสำหรับชิ้นส่วนเฮลิคอปเตอร์

ระบบควบคุมจะปรับมุมของใบพัดหลักอย่างเป็นวงจรตลอดการหมุน นักบินใช้การควบคุมนี้เพื่อควบคุมทิศทางของเวกเตอร์ แรงขับของใบพัด ซึ่งกำหนดส่วนของแผ่นใบพัดที่เกิดแรงขับสูงสุด การปรับมุมใบพัดโดยรวมจะปรับขนาดของแรงขับของใบพัดโดยการเพิ่มหรือลดแรงขับทั่วทั้งแผ่นใบพัดพร้อมกัน การเปลี่ยนแปลงมุมใบพัดเหล่านี้ถูกควบคุมโดยการเอียง ยก หรือลดแผ่นสวอชเพลทด้วยระบบควบคุมการบิน เฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่จะรักษาความเร็วรอบใบพัด (RPM) ให้คงที่ระหว่างการบิน ทำให้มุมปะทะของใบพัดเป็นวิธีเดียวในการปรับแรงขับจากใบพัด

แผ่นสวอชเพลทประกอบด้วยแผ่นวงกลมหรือแผ่นโลหะสองแผ่นที่ซ้อนกัน แผ่นหนึ่งหมุนไปพร้อมกับเสา โดยเชื่อมต่อด้วยข้อต่อที่ไม่หมุน ในขณะที่อีกแผ่นหนึ่งไม่หมุน แผ่นที่หมุนได้เชื่อมต่อกับใบพัดแต่ละใบผ่านข้อต่อปรับมุมและตัวยึดปรับมุม แผ่นที่ไม่หมุนเชื่อมต่อกับข้อต่อที่ควบคุมโดยนักบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อต่อรวมและข้อต่อหมุน แผ่นสวอชเพลทสามารถเลื่อนขึ้นลงและเอียงได้ การเลื่อนและการเอียงทำให้แผ่นที่ไม่หมุนควบคุมแผ่นที่หมุนได้ ซึ่งจะควบคุมมุมของใบพัดแต่ละใบต่อไป

วิศวกรหลายคน รวมถึงArthur M. Youngในสหรัฐอเมริกา และDieter Schlüter นักสร้างโมเดลเครื่องบินบังคับวิทยุ ในเยอรมนี พบว่าเสถียรภาพในการบินของเฮลิคอปเตอร์สามารถทำได้โดยใช้แท่งทรงตัว หรือ ฟลายบาร์ ฟลายบาร์จะมีน้ำหนักหรือแผ่น (หรือทั้งสองอย่างเพื่อเพิ่มเสถียรภาพในเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็ก) ที่ปลายแต่ละด้านเพื่อรักษาระนาบการหมุนให้คงที่ ผ่านการเชื่อมต่อทางกล การหมุนที่เสถียรของแท่งจะผสมกับการเคลื่อนที่ของแผ่นสวอชเพลทเพื่อลดแรงภายใน (การบังคับเลี้ยว) และแรงภายนอก (ลม) ที่กระทำต่อใบพัด ทำให้ผู้ขับสามารถควบคุมเครื่องบินได้ง่ายขึ้นStanley Hillerคิดค้นวิธีการที่คล้ายกันเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพโดยการเพิ่มแผ่นปีกสั้นๆ หรือแผ่นบังคับ ที่ปลายแต่ละด้าน อย่างไรก็ตาม ระบบ "Rotormatic" ของ Hiller ยังส่งข้อมูลควบคุมแบบวงจรไปยังใบพัดหลักในฐานะใบพัดควบคุมชนิดหนึ่ง และแผ่นบังคับช่วยเพิ่มเสถียรภาพโดยการลดผลกระทบของแรงภายนอกที่กระทำต่อใบพัด

ระบบใบพัดของล็อกฮีดใช้ไจโรสโคปควบคุม ซึ่งมีหลักการคล้ายกับแท่งกันโคลงของเบลล์ แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาเสถียรภาพโดยไม่ต้องใช้มือ และตอบสนองการควบคุมอย่างรวดเร็วของระบบใบพัดแบบไร้บานพับ

ในเฮลิคอปเตอร์แบบควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ( fly-by-wire ) หรือโมเดลควบคุมระยะไกล (RC) ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มี เซ็นเซอร์ ไจโรสโคปและเซ็นเซอร์เวนทูรีสามารถใช้แทนแกนทรงตัวได้ การออกแบบ ที่ไม่มีแกนทรงตัว นี้ มีข้อดีคือปรับเปลี่ยนโครงสร้างได้ง่ายและมีชิ้นส่วนกลไกน้อยกว่า

ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่หมุนด้วยความเร็วคงที่ อย่างไรก็ตาม การลดความเร็วของใบพัดในบางสถานการณ์อาจก่อให้เกิดประโยชน์ได้

เมื่อความเร็วไปข้างหน้าเพิ่มขึ้น ความเร็วของปลายใบพัดที่หมุนไปข้างหน้าจะเข้าใกล้ความเร็วเสียง ในไม่ช้า เพื่อลดปัญหานี้ อาจลดความเร็วในการหมุนลง ทำให้เฮลิคอปเตอร์สามารถบินได้เร็วขึ้น

ในการปรับแรงยกของใบพัดขณะบินด้วยความเร็วต่ำ ในการออกแบบแบบดั้งเดิม มุมปะทะของใบพัดจะถูกลดลงโดยใช้การควบคุมมุมเอียงรวม การลดความเร็วของใบพัดแทนสามารถลดแรงต้านในระหว่างช่วงการบินนี้ได้ และช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้

เฮลิคอปเตอร์ส่วนใหญ่มีใบพัดหลักเพียงใบเดียว แต่จำเป็นต้องมีใบพัดแยกต่างหากเพื่อเอาชนะแรงบิด ซึ่งทำได้โดยใช้ใบพัดต้านแรงบิดแบบปรับมุมได้หรือใบพัดหาง นี่คือการออกแบบที่Igor Sikorskyเลือกใช้สำหรับ รถยนต์ VS-300 ของเขา และได้กลายเป็นแบบแผนที่ได้รับการยอมรับในการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ แม้ว่าการออกแบบจะแตกต่างกันไป เมื่อมองจากด้านบน ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ของอเมริกาส่วนใหญ่จะหมุนทวนเข็มนาฬิกา ในขณะที่เฮลิคอปเตอร์ของฝรั่งเศสและรัสเซียจะหมุนตามเข็มนาฬิกา^{[ 23 ]}

อากาศยานปีกหมุนอีกประเภทหนึ่งคืออากาศยานปีกหมุนเอียงซึ่งมีลักษณะคล้ายคลึงกับใบพัดหลักของเฮลิคอปเตอร์เมื่ออยู่ในโหมด การยกตัว ด้วย กำลังขับเคลื่อน

เฮลิคอปเตอร์ที่มีใบพัดหลักเพียงใบเดียวแรงบิด ที่เกิดขึ้น จากการหมุนของเครื่องยนต์ ทำให้ตัวเฮลิคอปเตอร์หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับใบพัด เพื่อขจัดผลกระทบนี้ ต้องใช้ระบบควบคุม แรงบิดต้านการหมุน (antitorque control) ที่มีกำลังสำรองเพียงพอที่จะช่วยให้เฮลิคอปเตอร์รักษาระดับการบินและควบคุมการหันเห (yaw control) ได้ ระบบควบคุมที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันมี 3 แบบ ได้แก่ ใบพัดหาง (tail rotor), Fenestron ของ Eurocopter (หรือที่เรียกว่าfantail ) และNOTARของMD Helicopters

จำนวนใบพัดก็มีความสำคัญเช่นกัน เฮลิคอปเตอร์หลายลำมีใบพัดสองใบเรียงกันเป็นเส้นเดียว และอีกรูปแบบหนึ่งคือใบพัดสี่ใบ^{[ 24 ]}ตัวอย่างของใบพัดสองใบคือBell 212และรุ่นที่มีใบพัดสี่ใบคือBell 412 ^{[ 25 ]}ตัวอย่างหนึ่งของผลกระทบจากจำนวนใบพัดคือUH-72 ( รุ่น EC145 ) รุ่น A มีใบพัดสี่ใบ แต่ UH-72B เปลี่ยนเป็นใบพัดห้าใบซึ่งช่วยลดการสั่นสะเทือน^{[ 26 ]}จำนวนใบพัดอื่นๆ ก็เป็นไปได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่นCH-53Kเฮลิคอปเตอร์ขนส่งทางทหารขนาดใหญ่มีใบพัดหลักเจ็ดใบ^{[ 27 ]}

ใบพัดหางเป็นใบพัดขนาดเล็กกว่าที่ติดตั้งไว้เพื่อให้หมุนในแนวตั้งหรือเกือบแนวตั้งที่ส่วนท้ายของเฮลิคอปเตอร์ใบพัดเดี่ยวแบบดั้งเดิม ตำแหน่งและระยะห่างของใบพัดหางจากจุดศูนย์ถ่วงทำให้มันสร้างแรงขับในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของใบพัดหลัก ซึ่งเป็นการต้านทานแรงบิดที่เกิดจากใบพัดหลัก ใบพัดหางนั้นเรียบง่ายกว่าใบพัดหลัก เนื่องจากต้องการเพียงการเปลี่ยนแปลงมุมเอียงของใบพัดเพื่อปรับแรงขับ มุมเอียงของใบพัดหางสามารถปรับได้โดยนักบินผ่านแป้นเหยียบต้านแรงบิด ซึ่งยังช่วยควบคุมทิศทางโดยการให้นักบินหมุนเฮลิคอปเตอร์รอบแกนแนวตั้ง ซึ่งเป็นการเปลี่ยนทิศทางที่เครื่องบินชี้ไป

Fenestron และ FANTAIL ^{[ 28 ]}เป็นเครื่องหมายการค้าสำหรับพัดลมแบบมีท่อที่ติดตั้งที่ปลายบูมท้ายของเฮลิคอปเตอร์และใช้แทนใบพัดท้าย พัดลมแบบมีท่อมีใบพัดระหว่างแปดถึงสิบแปดใบเรียงกันโดยมีระยะห่างไม่สม่ำเสมอเพื่อให้เสียงกระจายไปตามความถี่ต่างๆ ตัวเรือนเป็นส่วนประกอบเดียวกันกับผิวของเครื่องบินและช่วยให้หมุนด้วยความเร็วสูง ดังนั้นพัดลมแบบมีท่อจึงสามารถมีขนาดเล็กกว่าใบพัดท้ายแบบทั่วไปได้

ใบพัดหางแบบเฟเนสตรอนถูกนำมาใช้ครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ในรุ่นทดลองที่สองของเฮลิคอปเตอร์ SA 340 ของบริษัท Sud Aviation และผลิตในรุ่นต่อมาคือAérospatiale SA 341 GazelleนอกจากEurocopterและรุ่นก่อนหน้าแล้ว ใบพัดหางแบบมีท่อยังถูกนำไปใช้ในโครงการเฮลิคอปเตอร์ทางทหารที่ถูกยกเลิกไป คือ RAH-66 Comancheของกองทัพบกสหรัฐฯในชื่อ FANTAIL ด้วย

NOTAR ซึ่งเป็นคำย่อของno ta il r otorเป็นระบบต้านแรงบิดของเฮลิคอปเตอร์ที่ขจัดการใช้ใบพัดหางในเฮลิคอปเตอร์ แม้ว่าแนวคิดนี้จะใช้เวลาปรับปรุงอยู่บ้าง แต่ระบบ NOTAR นั้นเรียบง่ายในทางทฤษฎีและให้แรงต้านแรงบิดในลักษณะเดียวกับที่ปีกสร้างแรงยกโดยใช้ผลของ Coandă [ ^{29 ] พัดลม}ปรับมุมใบพัดได้ถูกบรรจุอยู่ในส่วนท้ายลำตัวทันทีที่อยู่ด้านหน้าของบูมท้ายและถูกขับเคลื่อนโดยระบบส่งกำลังของใบพัดหลัก เพื่อให้แรงด้านข้างเพื่อต้านแรงบิดตามเข็มนาฬิกาที่เกิดจากใบพัดหลักที่หมุนทวนเข็มนาฬิกา (เมื่อมองจากด้านบนของใบพัดหลัก) พัดลมปรับมุมใบพัดได้จะบังคับอากาศที่มีแรงดันต่ำผ่านช่องสองช่องทางด้านขวาของบูมท้าย ทำให้กระแสลมลงจากใบพัดหลักโอบรอบบูมท้าย ทำให้เกิดแรงยกและด้วยเหตุนี้จึงได้ค่าแรงต้านแรงบิดที่แปรผันตามปริมาณการไหลของอากาศจากกระแสลมลงของใบพัด ระบบนี้ได้รับการเสริมด้วยเครื่องยนต์ไอพ่นตรงที่ช่วยควบคุมทิศทางการหมุนรอบแกนตั้ง พร้อมด้วยแพนหางที่มีพื้นผิวคงที่บริเวณส่วนท้าย ซึ่งรวมถึงครีบปรับสมดุลแนวตั้งด้วย

การพัฒนาระบบ NOTAR เริ่มต้นขึ้นในปี 1975 เมื่อวิศวกรของHughes Helicoptersเริ่มงานพัฒนาแนวคิด^{[ 29 ]}ในเดือนธันวาคม 1981 Hughes ได้ทำการบินOH-6Aที่ติดตั้ง NOTAR เป็นครั้งแรก^{[ 30 ]}ต้นแบบสาธิตที่ได้รับการดัดแปลงอย่างมากได้ทำการบินครั้งแรกในเดือนมีนาคม 1986 และประสบความสำเร็จในการทดสอบการบินขั้นสูง ซึ่งเป็นการตรวจสอบระบบเพื่อนำไปใช้ในการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ในอนาคต^{[ 31 ]}ปัจจุบันมีเฮลิคอปเตอร์ที่ผลิตแล้วสามรุ่นที่ใช้การออกแบบ NOTAR ซึ่งทั้งหมดผลิตโดย MD Helicopters การออกแบบต้านแรงบิดนี้ยังช่วยเพิ่มความปลอดภัยโดยขจัดความเป็นไปได้ที่บุคลากรจะเดินเข้าไปในใบพัดหาง

ระบบนี้มีต้นแบบ (ในบางแง่) อยู่แล้วในรูปแบบของ เฮลิคอปเตอร์ Cierva W.9 ของสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นเครื่องบินในช่วงปลายทศวรรษ 1940 ที่ใช้พัดลมระบายความร้อนจากเครื่องยนต์ลูกสูบเพื่อดันอากาศผ่านหัวฉีดที่ติดตั้งอยู่ในบูมท้ายเพื่อต้านทานแรงบิดของใบพัด^{[ 32 ]}

ใบพัดหลักอาจขับเคลื่อนด้วยไอพ่นที่ปลายปีก ระบบดังกล่าวอาจใช้พลังงานจากอากาศแรงดันสูงที่ส่งมาจากคอมเพรสเซอร์ อากาศอาจผสมหรือไม่ผสมกับเชื้อเพลิงและเผาไหม้ในเครื่องยนต์ไอพ่นแบบแรมไอพ่น เครื่องยนต์ไอพ่นแบบพัลส์ หรือจรวด แม้ว่าวิธีนี้จะเรียบง่ายและช่วยลดแรงบิดปฏิกิริยา แต่ต้นแบบที่สร้างขึ้นนั้นมีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงต่ำกว่าเฮลิคอปเตอร์ทั่วไป ยกเว้นไอพ่นที่ปลายปีกที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศอัดที่ไม่เผาไหม้ ระดับเสียงที่ดังมากเป็นเหตุผลสำคัญที่สุดที่ทำให้ใบพัดที่ขับเคลื่อนด้วยไอพ่นที่ปลายปีกยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม การวิจัยเกี่ยวกับการลดเสียงรบกวนกำลังดำเนินอยู่และอาจช่วยทำให้ระบบนี้ใช้งานได้จริง

มีตัวอย่างเฮลิคอปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเจ็ทที่ปลายใบพัดอยู่หลายแบบ เช่นPercival P.74ที่มีกำลังไม่เพียงพอและบินไม่ได้Hiller YH-32 Hornetมีความสามารถในการยกตัวที่ดี แต่ประสิทธิภาพด้านอื่น ๆ ไม่ดี เครื่องบินอื่น ๆ ใช้แรงขับเสริมสำหรับการบินในแนวราบเพื่อให้สามารถปิดเจ็ทที่ปลายใบพัดได้ในขณะที่ใบพัดหมุนเอง เครื่องบินทดลองFairey Jet Gyrodyne , ต้นแบบเครื่องบินโดยสาร Fairey Rotodyne 48 ที่นั่งและเครื่องบินไจโรเพลนแบบผสม McDonnell XV-1 บินได้ดีโดยใช้วิธีนี้ บางทีการออกแบบที่แปลกที่สุดในประเภทนี้คือRotary Rocket Roton ATVซึ่งเดิมทีออกแบบมาเพื่อบินขึ้นโดยใช้ใบพัดที่ปลายใบพัดเป็นจรวดSud-Ouest Djinn ของฝรั่งเศส ใช้ลมอัดที่ยังไม่เผาไหม้ในการขับเคลื่อนใบพัด ซึ่งช่วยลดเสียงรบกวนและทำให้มันกลายเป็นเฮลิคอปเตอร์ใบพัดขับเคลื่อนด้วยเจ็ทที่ปลายใบพัดเพียงรุ่นเดียวที่เข้าสู่สายการผลิตHughes XH-17มีใบพัดขับเคลื่อนด้วยเจ็ทที่ปลายใบพัด ซึ่งยังคงเป็นใบพัดที่ใหญ่ที่สุดที่เคยติดตั้งในเฮลิคอปเตอร์

ใบพัดคู่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อต้านทานแรงบิดที่กระทำต่อเครื่องบินโดยไม่ต้องพึ่งพาใบพัดหางต้านแรงบิด วิธีนี้ช่วยให้เครื่องบินสามารถใช้กำลังที่ปกติจะขับเคลื่อนใบพัดหางไปใช้กับใบพัดหลัก ทำให้เพิ่มขีดความสามารถในการยก โดยหลักแล้ว มีการกำหนดค่าสามแบบที่ใช้ผลของการหมุนสวนทางกันในเฮลิคอปเตอร์ ใบพัดแบบเรียงซ้อน(Tandem rotors)คือใบพัดสองใบติดตั้งอยู่ด้านหลังกันใบพัดแบบแกนร่วม (Coaxial rotors)คือใบพัดสองใบติดตั้งอยู่เหนือกันบนแกนเดียวกัน ใบพัดแบบขบกัน (Intermeshing rotors)คือใบพัดสองใบติดตั้งอยู่ใกล้กันในมุมที่เพียงพอที่จะทำให้ใบพัดขบกันเหนือเครื่องบิน อีกรูปแบบหนึ่ง ซึ่งพบได้ในเครื่องบินแบบเอียงใบพัด (tiltrotors) และเฮลิคอปเตอร์รุ่นแรกๆ บางรุ่น เรียกว่า ใบพัดตามขวาง (Transverse rotors) โดยใบพัดคู่หนึ่งติดตั้งอยู่ที่ปลายแต่ละด้านของโครงสร้างแบบปีกหรือโครงยึด

เฮลิคอปเตอร์แบบใบพัดคู่ขนานมีใบพัดหลักสองใบติดตั้งเรียงกัน ใบพัดคู่ขนานนี้ ใช้กระบวนการที่เรียกว่าการปรับมุมใบพัด (cyclic pitch) เพื่อเปลี่ยน มุมใบพัดในการเร่งและลดความเร็วของเฮลิคอปเตอร์ ในการเอียงไปข้างหน้าและเร่งความเร็ว ใบพัดทั้งสองจะเพิ่มมุมใบพัดที่ด้านหลังและลดมุมใบพัดที่ด้านหน้า (แบบวงจร) โดยรักษาแรงบิดให้เท่ากันทั้งสองใบพัด การบินไปด้านข้างทำได้โดยการเพิ่มมุมใบพัดด้านหนึ่งและลดมุมใบพัดอีกด้านหนึ่ง การควบคุมการหมุนรอบแกนตั้ง (yaw control) เกิดขึ้นจากการปรับมุมใบพัดแบบวงจรที่ตรงข้ามกันในแต่ละใบพัด ในการหมุนไปทางขวา ใบพัดด้านหน้าจะเอียงไปทางขวาและใบพัดด้านหลังจะเอียงไปทางซ้าย ในการหมุนไปทางซ้าย ใบพัดด้านหน้าจะเอียงไปทางซ้ายและใบพัดด้านหลังจะเอียงไปทางขวา พลังงานจากใบพัดทั้งหมดมีส่วนช่วยในการสร้างแรงยก และการควบคุมการเปลี่ยนแปลงจุดศูนย์ถ่วงในแนวหน้า-หลังทำได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม มันต้องใช้ใบพัดขนาดใหญ่สองใบแทนที่จะใช้ใบพัดหลักขนาดใหญ่หนึ่งใบและใบพัดหางขนาดเล็กกว่าซึ่งเป็นที่นิยมมากกว่าเฮลิคอปเตอร์แบบใบพัดคู่ขนานที่พบได้บ่อยที่สุดคือ Boeing CH-47 Chinook

ใบพัดขวางติดตั้งอยู่ที่ปลายปีกหรือโครงยึดตั้งฉากกับลำตัวของอากาศยาน คล้ายกับใบพัดคู่และใบพัดประสาน ใบพัดขวางก็ใช้การปรับมุมใบพัดรวมแบบแตกต่างกันเช่นกัน แต่เช่นเดียวกับใบพัดประสาน ใบพัดขวางใช้แนวคิดนี้เพื่อเปลี่ยนแปลงมุมเอียงของอากาศยาน การกำหนดค่านี้พบได้ในเฮลิคอปเตอร์สองรุ่นแรกที่ใช้งานได้จริง ได้แก่Focke-Wulf Fw 61และFocke-Achgelis Fa 223รวมถึงเฮลิคอปเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่เคยสร้างมา คือMil Mi-12นอกจากนี้ยังเป็นการกำหนดค่าที่พบในอากาศยานแบบเอียงใบพัดเช่นBell-Boeing V-22 OspreyและAgustaWestland AW609

โรเตอร์แบบแกนร่วมคือโรเตอร์สองตัวที่ติดตั้งซ้อนกันบนเพลาเดียวกันและหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ข้อดีของโรเตอร์แบบแกนร่วมคือ ในการบินไปข้างหน้า แรงยกที่เกิดจากครึ่งโรเตอร์ที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าจะชดเชยแรงยกจากครึ่งโรเตอร์ที่เคลื่อนที่ถอยหลัง ทำให้ขจัดผลกระทบสำคัญอย่างหนึ่งของความไม่สมมาตรของแรงยก นั่นคือ การหยุดชะงักของใบพัดที่เคลื่อนที่ถอยหลังอย่างไรก็ตาม โรเตอร์แบบแกนร่วมยังมีข้อจำกัดด้านการออกแบบอื่นๆ อีก เช่น ความซับซ้อนทางกลของระบบโรเตอร์ที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากต้องใช้กลไกเชื่อมต่อและแผ่นปรับมุมสำหรับระบบโรเตอร์สองตัว นอกจากนี้ เนื่องจากโรเตอร์ต้องหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม เสาจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น และกลไกควบคุมการเปลี่ยนแปลงมุมเอียงของระบบโรเตอร์ด้านบนต้องผ่านระบบโรเตอร์ด้านล่างด้วย

ตัวอย่างของการออกแบบแกนร่วมในเฮลิคอปเตอร์แบบผสมคือSikorsky Skyraider Xซึ่งมี ใบพัดผลักที่ด้านหลัง ด้วย ^{[ 33 ]}

ใบพัดแบบขบกันในเฮลิคอปเตอร์ คือชุดใบพัดสองใบที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม โดยแต่ละใบพัดจะติดตั้งอยู่บนเสาของเฮลิคอปเตอร์ทำมุมเล็กน้อยกับอีกใบหนึ่ง เพื่อให้ใบพัดขบกันโดยไม่ชนกัน การจัดเรียงแบบนี้บางครั้งเรียกว่า ซิงโครปเตอร์ (synchropter) ใบพัดแบบขบกันมีเสถียรภาพสูงและมีกำลังยกที่ทรงพลัง การจัดเรียงแบบนี้ริเริ่มขึ้นในนาซีเยอรมนีในปี 1939 ด้วย การออกแบบ Flettner Fl 265ที่ประสบความสำเร็จของAnton Flettnerและต่อมาได้ผลิตในจำนวนจำกัดในชื่อFlettner Fl 282 Kolibri ซึ่งกองทัพเรือเยอรมัน ( Kriegsmarine ) ใช้ในจำนวนน้อย (ผลิต 24 ลำ) เป็น เฮลิคอปเตอร์ ต่อต้านเรือดำน้ำ ขนาดเบาสำหรับการทดลอง ในช่วงสงครามเย็นบริษัทอเมริกันKaman Aircraftได้ผลิตHH-43 Huskieสำหรับ ภารกิจดับเพลิงและกู้ภัย ของกองทัพอากาศสหรัฐฯรุ่นล่าสุดของ Kaman คือKaman K-MAXเป็นแบบที่ออกแบบมาสำหรับเครนยกของบนที่สูงโดยเฉพาะ

โดรนสี่ใบพัดหรือควอดโรเตอร์ประกอบด้วยใบพัดสี่ใบเรียงตัวเป็นรูปตัว "X" โดยใบพัดด้านซ้ายและขวาจะวางตัวในแนวขวาง ขณะที่ใบพัดด้านหน้าและด้านหลังจะวางตัวในแนวเรียงกัน

ข้อดีของใบพัดสี่ใบในเครื่องบินขนาดเล็ก เช่น โดรน คือ โอกาสที่จะได้รับความเรียบง่ายทางกลไก ควอดคอปเตอร์ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าและใบพัดแบบคงที่ มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้เพียงสี่ชิ้นเท่านั้น สามารถควบคุมการเอียง การหมุน และการกลิ้งได้โดยการเปลี่ยนแรงยกสัมพัทธ์ของใบพัดแต่ละคู่โดยไม่ต้องเปลี่ยนแรงยกทั้งหมด^{[ 34 ]}

ปีกเครื่องบินสองตระกูลหลัก ได้แก่

• ปีกเครื่องบินสมมาตร
• ปีกเครื่องบินที่ไม่สมมาตร

ใบพัดแบบสมมาตรมีความเสถียรสูง ซึ่งช่วยลดการบิดตัวของใบพัดและภาระในการควบคุมการบินให้น้อยที่สุด ความเสถียรนี้เกิดขึ้นได้จากการรักษาจุดศูนย์กลางแรงดันให้แทบไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อมุมปะทะเปลี่ยนไป จุดศูนย์กลางแรงดันคือจุดสมมติบนเส้นคอร์ดที่ถือว่าแรงทางอากาศพลศาสตร์ทั้งหมดรวมศูนย์อยู่ ปัจจุบัน นักออกแบบใช้ปีกที่บางลงและได้ความแข็งแกร่งที่ต้องการโดยใช้วัสดุคอมโพสิต

ปีกบางแบบมีการออกแบบที่ไม่สมมาตร หมายความว่าพื้นผิวด้านบนและด้านล่างไม่ได้มีความโค้งเท่ากัน โดยปกติแล้วปีกแบบนี้จะไม่ค่อยเสถียร แต่สามารถแก้ไขได้โดยการดัดขอบด้านท้ายเพื่อให้มีลักษณะเดียวกันกับปีกแบบสมมาตร ซึ่งเรียกว่า "การสะท้อน" การใช้ใบพัดแบบนี้ช่วยให้ระบบใบพัดทำงานที่ความเร็วไปข้างหน้าสูงขึ้น เหตุผลหนึ่งที่ทำให้ใบพัดแบบไม่สมมาตรไม่ค่อยเสถียรคือศูนย์กลางแรงดันเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของมุมปะทะ เมื่อแรงยกของศูนย์กลางแรงดันอยู่ด้านหลังจุดหมุนบนใบพัด มันจะทำให้จานใบพัดเอียงขึ้น เมื่อมุมปะทะเพิ่มขึ้น ศูนย์กลางแรงดันจะเคลื่อนไปข้างหน้า หากมันเคลื่อนไปข้างหน้าจุดหมุน มุมเอียงของจานใบพัดจะลดลง เนื่องจากมุมปะทะของใบพัดเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาในแต่ละรอบการหมุน ใบพัดจึงมีแนวโน้มที่จะกระพือ พับ โค้ง และล้าหลังมากขึ้น^{[ 35 ]}

เฮกซาคอปเตอร์เป็นรูปแบบที่นิยมสำหรับเฮลิคอปเตอร์โดรนไร้คนขับ และมีการศึกษาวิธีการจัดการและปรับปรุงการควบคุมโดรนมัลติโรเตอร์^{[ 36 ]} รูปแบบอ็อกโตคอปเตอร์ถูกนำมาใช้ในยาน สำรวจดราก้อนฟลายของนาซาที่วางแผนไว้ซึ่งออกแบบมาเพื่อบินในชั้นบรรยากาศของไททัน ดวง จันทร์ของดาวเสาร์^{[ 37 ]}

เฮลิคอปเตอร์มัลติโรเตอร์ที่มีคนขับซึ่งบินในช่วงทศวรรษ 2010 มีใบพัดที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า 18 ใบ เครื่องบินที่นั่งเดี่ยวขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่^{[ 38 ]}

โดรนบินผาดโผนแบบมีคนขับลำแรก ซึ่งเป็นเฮลิคอปเตอร์หลายใบพัดที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าประเภทนี้ มีใบพัด 12 ใบ และสามารถบรรทุกผู้โดยสารได้ 1-2 คน^{[ 39 ]}

โดรนที่มีคนขับหรือ eVTOL ตามที่เรียกกันโดยทั่วไป ดีไซน์แบบมัลติโรเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ได้รับความนิยมและดีไซน์เพิ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 2020 ^{[ 40 ]}

การตั้งชื่อการออกแบบบางอย่างยังไม่ลงตัว โดย eVTOL เป็นชื่อที่นิยมใช้กัน นอกจากนี้ยังมีการใช้ชื่อโดรนที่มีคนขับ หรือแม้แต่รถบิน หรือในบางกรณีก็เรียกว่าแท็กซี่ทางอากาศ^{[ 41 ] [ 39 ]}

ในฐานะอากาศยาน FAA ได้ดำเนินการปรับปรุงกฎระเบียบเกี่ยวกับการออกแบบ eVTOL ซึ่งมุ่งเน้นไปที่เฮลิคอปเตอร์และเครื่องบินแบบดั้งเดิม แต่ในปี 2024 ได้สรุปเกณฑ์ความเหมาะสมในการบินขั้นสุดท้าย เนื่องจากได้กำหนดวิธีการจำแนกและรับรองอากาศยานประเภทนี้ในสหรัฐอเมริกา^{[ 42 ]}

วิดีโอภายนอก
การชนเสากระโดงเรือ - สาเหตุและการป้องกัน , กองทัพบกสหรัฐฯ

ตัวอย่างของอันตรายที่เฮลิคอปเตอร์ต้องเผชิญ ได้แก่ อันตรายที่พบได้ทั่วไปในเครื่องบิน เช่นการชนนกแต่ยังมีอันตรายอื่นๆ อีกมากมาย ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเฮลิคอปเตอร์และสภาพแวดล้อม ซึ่งรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง: การพลิกคว่ำขณะบิน , การสั่นสะเทือนจากพื้น , การสูญเสียประสิทธิภาพของใบพัดหาง , การหยุดชะงักของใบพัดขณะ ถอยหลัง , การ หยุดชะงักขณะบิน , สภาวะวงแหวนกระแสน้ำวน , ความโปร่งใสของเซอร์โว , การกระแทกเสา และ การ ชน หาง

เนื่องจากใบพัดหลักมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทรงตัวของเฮลิคอปเตอร์ ความเสียหายใดๆ ต่อใบพัดหลักจึงอาจส่งผลร้ายแรงได้ และเนื่องจากปลายใบพัดมักจะเป็นส่วนที่อยู่ไกลที่สุด เฮลิคอปเตอร์ที่บินเป็นขบวนจึงต้องระมัดระวังในการรักษาระยะห่างและไม่ให้ปลายใบพัดหรือใบพัดหาง หรือสิ่งรอบข้างสัมผัสกัน

ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 กองทัพสหรัฐฯ ค้นพบอันตรายจากการที่ใบพัดหลักชนกับหางของเฮลิคอปเตอร์เอง ภายใต้สภาวะทางอากาศพลศาสตร์บางประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่น้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์ไม่ได้ถูกถ่ายเทจากใบพัดหลักในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ ในกรณีดังกล่าว การป้อนข้อมูลไปยังระบบควบคุมอาจก่อให้เกิดสถานการณ์อันตราย หรืออาจสามารถแก้ไขได้^{[ 43 ]}

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเฮลิคอปเตอร์ที่มีใบพัดแบบแกว่งไปมา เช่น ระบบใบพัดสองใบของBell , Robinsonและอื่นๆ จะต้องไม่ถูกใช้งานในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำเนื่องจากระบบใบพัดดังกล่าวไม่สามารถควบคุมทิศทางของลำตัวเครื่องได้ ซึ่งอาจส่งผลให้ลำตัวเครื่องมีทิศทางที่ถูกควบคุมโดยโมเมนตัมและแรงขับของใบพัดหาง ทำให้บูมท้ายตัดกับระนาบปลายใบพัดหลัก หรือส่งผลให้โคนใบพัดสัมผัสกับเพลาขับของใบพัดหลัก ทำให้ใบพัดแยกออกจากดุม (การชนเสา) ^{[ 44 ]}ในช่วงปี 2020 Robinson ได้พัฒนาหางแบบใหม่สำหรับ R66 เพื่อลดโอกาสการเกิดอุบัติเหตุประเภทนี้^{[ 43 ]}การศึกษาของมหาวิทยาลัยสองแห่งเกี่ยวกับใบพัดหลักของ Robinson แห่งหนึ่งโดย Georgia Tech และอีกแห่งโดย University of Maryland ไม่พบว่าการออกแบบใบพัดมีความอ่อนไหวต่อสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำมากกว่าการออกแบบแบบแกว่งไปมาอื่นๆ และสอดคล้องกับการศึกษาอย่างต่อเนื่องของ Robinson เกี่ยวกับการออกแบบของตน อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษ 2020 โรบินสันได้คิดค้นหางเครื่องบินแบบใหม่เพื่อเพิ่มเสถียรภาพในการหมุนด้วยความเร็วสูง และได้รับการอนุมัติจาก FAA ในปี 2023 โรบินสันหวังที่จะนำการออกแบบใหม่นี้ไปใช้กับรุ่นอื่นๆ แม้ว่าการบินด้วยแรง G ต่ำจะยังคงถูกห้าม^{[ 43 ]}การบินด้วยแรง G ต่ำเป็นสิ่งต้องห้ามในการออกแบบของโรบินสัน แม้แต่เพื่อการสาธิต^{[ 43 ]}

การชนกันระหว่างใบพัดหางและบูมท้ายเป็นอันตราย และในกรณีหนึ่งเชื่อกันว่าการควบคุมอินพุตอย่างกะทันหันหลังจากนกชน Bell 206 นำไปสู่การชนกันระหว่างใบพัดและบูมท้าย ทำให้เฮลิคอปเตอร์แตกออกเป็นชิ้นๆ กลางอากาศ^{[ 45 ]}อีกตัวอย่างหนึ่งของการชนกันระหว่างใบพัดหลักและหาง คือEC120ที่ตัดหางของตัวเองระหว่างการลงจอดอย่างรุนแรงที่เกิดจากการฝึกการหมุนตัวอัตโนมัติ^{[ 46 ]}

เฮลิคอปเตอร์อาจเสี่ยงต่อการที่ส่วนท้ายจะกระแทกกับสิ่งรอบข้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ใกล้พื้นดินในสถานที่ลงจอดที่ไม่คุ้นเคย^{[ 47 ]}

เมื่อใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เป็นทราย ทรายที่กระทบกับใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่จะกัดกร่อนพื้นผิวของใบพัด ซึ่งอาจทำให้ใบพัดเสียหายและก่อให้เกิดปัญหาการบำรุงรักษาที่ร้ายแรงและมีค่าใช้จ่ายสูง^{[ 48 ]}

แถบกันสึกบนใบพัดเฮลิคอปเตอร์ทำจากโลหะ ซึ่งมักจะเป็นไทเทเนียมหรือนิกเกิลซึ่งมีความแข็งมาก แต่แข็งน้อยกว่าทราย เมื่อเฮลิคอปเตอร์บินต่ำใกล้พื้นดินในสภาพแวดล้อมทะเลทราย ทรายที่กระทบใบพัดอาจทำให้เกิดการกัดเซาะ ในเวลากลางคืน ทรายที่กระทบแถบกันสึกที่เป็นโลหะจะทำให้เกิดรัศมีหรือแสงเรืองรอบใบพัด ปรากฏการณ์นี้ – หรือที่รู้จักกันในชื่อปรากฏการณ์Kopp–Etchells – เกิดจาก การออกซิเดชัน แบบไพโรฟอริกของอนุภาคโลหะที่สึกกร่อน คล้ายกับประกายไฟที่เกิดขึ้นเมื่อเจียรโลหะ^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

ไมเคิล ยอนช่างภาพสงครามและนักข่าวสังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้ขณะติดตามทหารสหรัฐฯ ในอัฟกานิสถาน เมื่อเขาพบว่าปรากฏการณ์นี้ไม่มีชื่อ เขาจึงตั้งชื่อว่าปรากฏการณ์คอปป์-เอตเชลล์ตามชื่อทหารสองนายที่เสียชีวิตในสงคราม หนึ่งนายเป็นชาวอเมริกันและอีกหนึ่งนายเป็นชาวอังกฤษ^{[ 53 ]}

การใช้ใบพัดสำหรับการบิน ในแนวดิ่ง มีมาตั้งแต่ 400 ปีก่อนคริสตกาลในรูปแบบของเฮลิคอปเตอร์ไม้ไผ่ซึ่งเป็นของเล่นจีนโบราณ^{[ 54 ] [ 55 ]}เฮลิคอปเตอร์ไม้ไผ่หมุนโดยการกลิ้งแท่งที่ติดอยู่กับใบพัด การหมุนทำให้เกิดแรงยก และของเล่นจะบินได้เมื่อปล่อย^{[ 54 ]}หนังสือBaopuzi (ปรมาจารย์ผู้โอบกอดความเรียบง่าย) ของ นักปรัชญาGe Hongซึ่งเขียนขึ้นราวปี 317 อธิบายถึงการใช้ใบพัดในเครื่องบินที่เป็นไปได้: "บางคนสร้างรถบิน [feiche 飛車] ด้วยไม้จากส่วนในของต้นพุทรา โดยใช้หนังวัว (สายรัด) ยึดติดกับใบพัดที่หมุนกลับเพื่อทำให้เครื่องเคลื่อนที่" ^{[ 56 ]} Leonardo da Vinciออกแบบเครื่องจักรที่รู้จักกันในชื่อ "สกรูอากาศ" โดยมีใบพัดที่อิงจากสกรูน้ำMikhail Lomonosovนักปราชญ์ชาวรัสเซียพัฒนาใบพัดโดยอิงจากของเล่นจีน นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส Christian de Launoy สร้างใบพัดของเขาจากขนไก่งวง^{[ 54 ]} Sir George Cayleyได้รับแรงบันดาลใจจากของเล่นจีนในวัยเด็กของเขา จึงสร้างเครื่องบินแนวตั้งหลายลำโดยใช้ใบพัดที่ทำจากแผ่นดีบุก^{[ 54 ]} ต่อมา Alphonse Pénaudได้พัฒนาของเล่นเฮลิคอปเตอร์จำลองแบบใบพัดแกนร่วมในปี 1870 ซึ่งขับเคลื่อนด้วยยางรัด หนึ่งในของเล่นเหล่านี้ซึ่งได้รับเป็นของขวัญจากพ่อของพวกเขา เป็นแรงบันดาลใจให้พี่น้อง Wrightไล่ตามความฝันในการบิน^{[ 57 ]}

ก่อนการผลิตเฮลิคอปเตอร์จำนวนมาก หลักการพื้นฐานของการควบคุมการบินในแนวดิ่งได้รับการวางรากฐานโดยวิศวกรชาวอาร์เจนตินา ราอูล ปาเตราส เปสคารา ระหว่างปี 1919 ถึง 1924 ในขณะที่ผู้บุกเบิกคนอื่นๆ มุ่งเน้นไปที่อากาศยานแบบผสมผสาน เช่น ออโตไจโร ซึ่งขาดความสามารถในการลอยตัวอยู่กับที่ เปสคาราได้พัฒนาและจดสิทธิบัตรระบบควบคุมมุมเอียงแบบวงจรและระบบใบพัดร่วมแกนแบบข้อต่อเต็มรูปแบบได้สำเร็จ นวัตกรรมเหล่านี้ทำให้สามารถควบคุมการบังคับทิศทางได้อย่างแท้จริงและสามารถลอยตัวอยู่กับที่ได้เป็นครั้งแรก นอกจากนี้ เปสคารายังได้สาธิตหลักการของการหมุนตัวอัตโนมัติ (autorotation) ซึ่งเป็นกลยุทธ์ด้านความปลอดภัยที่สำคัญ แนวคิดนี้ยังคงเป็นรากฐานสำคัญของการขับเฮลิคอปเตอร์ในปัจจุบัน แม้ว่าการวิจัยเกี่ยวกับออโตไจโรจะมีส่วนช่วยในด้านพลศาสตร์ของใบพัด แต่เฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่เป็นทายาททางกลไกโดยตรงของระบบควบคุมแบบแอคทีฟของ Pescara และการปรับปรุงการรักษาเสถียรภาพในภายหลังโดยวิศวกรเช่น Henrich Focke ซึ่ง Igor Sikorsky ได้พัฒนาเป็นอุตสาหกรรมในที่สุดในปี 1942 งานของ Pescara เกี่ยวกับการควบคุมมุมเงย ไม่ใช่ใบพัดแบบพาสซีฟของออโตไจโร เป็นพื้นฐานโครงสร้างที่แท้จริงสำหรับการวิเคราะห์เฮลิคอปเตอร์สมัยใหม่^{[ 58 ]}

ความพยายามครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการออกแบบเฮลิคอปเตอร์ใบพัดเดี่ยวใช้ใบพัดหลักสี่ใบ ซึ่งออกแบบโดยวิศวกรการบินของโซเวียต Boris N. Yuriev และ Alexei M. Cheremukhin ซึ่งทั้งคู่ทำงานอยู่ที่Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI, สถาบันอากาศพลศาสตร์กลาง) ใกล้กรุงมอสโกในช่วงต้นทศวรรษ 1930 เฮลิคอปเตอร์ TsAGI 1-EA ของพวกเขาสามารถบินทดสอบในระดับความสูงต่ำได้ในปี 1931–32 โดย Cheremukhin บินได้สูงถึง 605 เมตร (1,985 ฟุต) ในช่วงกลางเดือนสิงหาคม 1932 ^{[ 59 ] [ 60 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1930 อาร์เธอร์ ยังได้ปรับปรุงเสถียรภาพของระบบใบพัดสองใบด้วยการนำแถบกันโคลงมาใช้ ระบบนี้ถูกนำไปใช้ในเฮลิคอปเตอร์หลายรุ่นของเบลล์และฮิลเลอร์ระบบของฮิลเลอร์ที่ใช้ใบพัดรูปทรงปีกที่ปลายของแถบกันโคลงนั้น ถูกนำมาใช้ในแบบจำลองเฮลิคอปเตอร์บังคับวิทยุ รุ่นแรกๆ หลาย แบบ ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 จนถึงต้นศตวรรษที่ 21

ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 การผลิตใบพัดเฮลิคอปเตอร์เป็นงานที่จุดประกายให้จอห์น ที. พาร์สันส์ กลาย เป็นผู้บุกเบิกด้านการควบคุมเชิงตัวเลข (NC) NC และ CNC (การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์) พิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่สำคัญซึ่งส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรม การผลิตชิ้นส่วนโลหะ ทั้งหมดในเวลาต่อมา

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับใบพัดเฮลิคอปเตอร์

• การวิเคราะห์โรเตอร์ - ทฤษฎีโมเมนตัมขององค์ประกอบใบพัด
• แกลเลอรี่ภาพระยะใกล้ของหัวโรเตอร์เฮลิคอปเตอร์
• "เครื่องบินเฮลิคอปเตอร์"สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 2,368,698 สำหรับสิ่งประดิษฐ์ฟลายบาร์ โดย อาร์เธอร์ ยัง