Autorotation ist ein aeronautischer Begriff, der verwendet wird, um ein bestimmtes Verhalten zu beschreiben, das sowohl von Starr- als auch von Drehflüglern in der Höhe gezeigt wird. Die eigentliche Bewegung, obwohl sie den gleichen Namen trägt, unterscheidet sich jedoch zwischen diesen beiden Typen erheblich. Bei Flugzeugen und anderen Starrflüglern ist es das Phänomen, bei dem ein Flugzeug dazu neigt, in die eine oder andere Richtung zu rollen und sich in die gleiche Richtung weiterzudrehen, wenn es sich einem Strömungsabriss nähert. Viel komplexer bei Drehflüglern erzeugt ein Helikopter oder Tragschrauber im Zustand der Autorotation Auftrieb vom Hauptrotor, ohne die Kraft des Triebwerks zu unterstützen.
Autogyros sind insofern einzigartig, als ihr Hauptrotor immer antriebslos ist, sodass sie ausschließlich und gezielt durch Autorotation Auftrieb erzeugen. Nur der Propeller in einem Tragschrauber wird angetrieben und hat ausschließlich die Aufgabe, Richtungsschub zu liefern, nicht Auftrieb. Im Vergleich dazu drehen sich Hubschrauber typischerweise nur dann automatisch, wenn sie in Notsituationen nach einem Triebwerksausfall dazu gezwungen werden. Die Physik hinter der Autorotation in Hubschraubern und Tragschraubern ist jedoch die gleiche.
Im Wesentlichen beginnt ein Rotor zu autorotieren, sobald er beginnt, sich schneller zu drehen als der Motor, der ihn antreibt. Auch bei einem Autogryo geschieht dies sofort, da kein Rotormotor vorhanden ist. Die Mathematik, die beschreibt, wie Autorotation funktioniert, ist komplex. Im Allgemeinen beruht es jedoch auf einem Ausgleich unterschiedlicher Drehmomentbeträge an den äußeren und inneren Abschnitten des Hauptrotors. Das Gleichgewicht muss durch ständige, minutiöse Korrekturen aufrechterhalten werden, um das Fahrzeug kontrollierbar zu halten.
Wenn sich Luft durch einen sich bewegenden Rotor nach oben bewegt, bewirkt die Form seiner Blätter, dass sie sich auf natürliche Weise drehen. Dies geschieht ähnlich wie ein Deckenventilator in einem zugigen Haus langsam drehen kann, selbst wenn er ausgeschaltet ist. Im Falle von Hubschraubern bedeutet dies, dass das Fahrzeug auch ohne Motorleistung kontrolliert und sicher gelandet werden kann. Viele Befürworter von Hubschraubern argumentieren, dass die Autorotation und die daraus resultierende Fähigkeit eines Piloten, die Kontrolle zu behalten, auch wenn keine Vorwärtsbewegung stattfindet, sie weitaus sicherer macht als ihre Gegenstücke mit starren Flügeln.
Die Autorotation in Hubschraubern wird mechanisch durch eine spezielle Kupplungsart, die sogenannte Freilaufeinheit, ermöglicht. Am Rotor befestigt, funktioniert dieses Gerät ungefähr so, wie es eine Autokupplung ermöglicht, dass sich ein Auto auch dann weiterbewegt, wenn es gedrückt wird. Freilaufeinheiten arbeiten nur in eine Richtung, so dass es unmöglich ist, dass sich die Rotoren jemals in die falsche Richtung drehen und einen Hubschrauber nach unten treiben. Freilaufeinheiten und Autorotation im Allgemeinen sind für den Drehflügelflug so kritisch, dass alle einmotorigen Hubschrauberkonstruktionen in den Vereinigten Staaten und zahlreichen anderen Ländern beweisen müssen, dass sie dazu in der Lage sind, bevor sie als flugfähig eingestuft werden.