La aerodinámica del helicóptero implica una interacción compleja entre la gravedad, el empuje y las fuerzas direccionales que los hacen aviones altamente maniobrables, pero también mucho más ineficientes que los aviones tradicionales, además de tener una velocidad máxima más baja y un alcance más corto. Las fuerzas tridireccionales de guiñada, cabeceo y balanceo deben considerarse en todo momento mientras un helicóptero está en vuelo. También funciona con principios aerodinámicos únicos controlados por el disco del rotor principal, el rotor de cola y los efectos de traslación o en el suelo debido a su movimiento hacia adelante y los cambios de empuje al acercarse a la tierra o los edificios.
Si bien los principios de vuelo de la mayoría de los helicópteros son bien conocidos por el público de despegues verticales, vuelo estacionario y movimiento lateral durante el vuelo, este no es el límite de las características de rendimiento de un helicóptero. El disco del rotor principal de un helicóptero se puede inclinar en cualquier dirección. Inclinarlo hacia adelante reducirá el empuje hacia abajo y proporcionará impulso hacia adelante. Sin embargo, el rotor también se puede inclinar hacia un lado o la parte posterior del cuerpo principal del helicóptero, lo que hace posible que el vehículo aumente la velocidad en ángulo o se mueva en reversa.
Esta característica del mecanismo de empuje principal en un helicóptero hace que la comprensión de las características de guiñada, cabeceo y balanceo sea más importante en la aerodinámica del helicóptero de lo que se puede imaginar. El guiñada es un movimiento hacia la izquierda o hacia la derecha que a menudo se acompaña de tono, que es un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Roll es una combinación de guiñada y cabeceo, donde un helicóptero se desvía de su dirección de vuelo principal al rodar hacia arriba o hacia abajo hacia la izquierda o hacia la derecha, todo lo cual se ve directamente afectado por la inclinación de la pala del rotor, así como por la cantidad de poder aplicado a la cuchilla.
Sin embargo, ninguna de estas maniobras es posible sin los efectos en tándem del rotor de cola. El control del ángulo y empuje del disco del rotor principal se realiza a través de un dispositivo cíclico de mano, o palanca, mientras que el nivel de giro o par del rotor de cola se controla mediante pedales. El rotor de cola contrarresta directamente la rotación del cuerpo del helicóptero, que de otro modo giraría fuera de control para igualar la rotación del rotor principal. Aumentar o disminuir la velocidad del rotor de cola utilizando los pedales permitirá al helicóptero cambiar la dirección a la que se enfrenta mientras está en vuelo. Esto se realiza con mayor frecuencia en los despegues y aterrizajes, ya que, una vez que el vehículo tiene un movimiento significativo hacia adelante, los cambios de dirección se realizan utilizando los principios de aerodinámica del helicóptero de balanceo y cabeceo. Por esta razón, la mayoría de los helicópteros no están equipados con aletas traseras en el extremo de la cola para controlar la dirección, ya que son innecesarios.
Las otras fuerzas aerodinámicas importantes que afectan a los helicópteros en vuelo son la elevación traslacional y los efectos sobre el suelo. La pala del rotor de un helicóptero es similar a una hélice en un avión de ala fija, pero más plana y flexible, donde está diseñada para empujar el aire fuera del camino a medida que gira en lugar de sacarlo en espiral. A medida que el vehículo avanza y gana velocidad, el aire se vuelve menos turbulento alrededor del cuerpo y el rotor, lo que permite la producción de una mejor elevación a través de la aerodinámica traslacional que crea una especie de inercia hacia adelante para el vehículo.
El efecto suelo es lo opuesto a esto, y es un efecto repelente experimentado cuando el vehículo se acerca a tierra. A medida que el empuje hacia abajo golpea una superficie sólida, crea un mayor empuje hacia arriba que debe compensarse. Esto también puede ocurrir en vuelo si el helicóptero pasa cerca de un edificio u otra obstrucción sólida.
El rotor principal utilizado para la aerodinámica del helicóptero debe someterse a una variedad de fuerzas competidoras durante el vuelo. La aerodinámica moderna del helicóptero debe tener en cuenta la disimetría de la elevación mediante el uso de aleteo de la pala. A medida que el vehículo avanza, la pala del rotor gira mientras está en movimiento para acomodar mayores efectos de elevación generados en la parte delantera de la pala que en la parte trasera, lo que puede hacer que el helicóptero ruede. El aleteo de la cuchilla se utiliza para compensar esto haciendo una pala de rotor flexible que se dobla hacia arriba en el borde delantero y hacia abajo en el borde trasero. Esto iguala las fuerzas de elevación, y tal flexibilidad es visible en helicópteros estacionados donde el rotor se hunde hacia abajo en el borde.
La complejidad de la aerodinámica del helicóptero también les permite aterrizar de manera segura si se pierde toda la potencia del rotor. A diferencia de la suposición popular de que un helicóptero caería como una roca con una pérdida de potencia, la forma del vehículo y la pala del rotor que sigue girando le permite realizar una maniobra de autorrotación en emergencias, también conocida como deslizamiento. El descenso del vehículo en realidad impulsa el rotor a una velocidad mantenida o aumentada cuando el sistema de embrague está desactivado, lo que permite que el rotor gire libremente y aterrice el vehículo a una velocidad más rápida de lo normal, pero segura.