A aerodinâmica do helicóptero envolve uma interação complexa entre gravidade, empuxo e forças direcionais que os tornam aeronaves altamente manobráveis, mas também muito mais ineficientes do que os aviões tradicionais, além de terem uma velocidade máxima menor e menor alcance. As forças tridirecionais de guinada, inclinação e rotação devem ser consideradas em todos os momentos enquanto um helicóptero está em vôo. Ele também opera em princípios aerodinâmicos exclusivos controlados pelo disco do rotor principal, o rotor de cauda e efeitos translacionais ou de solo devido ao seu movimento para a frente e mudanças no empuxo ao se aproximar de terrenos ou edifícios.
Embora os princípios de vôo da maioria dos helicópteros sejam bem conhecidos do público quanto a decolagens verticais, pairar e movimentos laterais durante o vôo, este não é o limite das características de desempenho de um helicóptero. O disco do rotor principal em um helicóptero pode ser inclinado em qualquer direção. Incliná-lo para a frente reduzirá o impulso para baixo e fornecerá impulso para a frente. O rotor também pode ser inclinado para o lado ou para trás do corpo principal do helicóptero, no entanto, tornando possível para o veículo aumentar a velocidade em um ângulo ou se mover para trás.
Esta característica do mecanismo de empuxo principal em um helicóptero torna a compreensão das características de guinada, inclinação e rotação mais importante na aerodinâmica do helicóptero do que pode ser inicialmente percebido. Yaw é o movimento para a esquerda ou direita que geralmente é acompanhado por pitch, que é um movimento para cima e para baixo. Roll é uma combinação de guinada e inclinação, onde um helicóptero faz um ângulo fora de sua direção de voo principal rolando para cima ou para baixo para a esquerda ou direita, todos os quais são diretamente afetados pela inclinação da própria pá do rotor, bem como a quantidade de potência sendo aplicada à lâmina.
Nenhuma dessas manobras é possível, no entanto, sem os efeitos tandem do rotor de cauda. O controle do ângulo e impulso do disco do rotor principal é feito por meio de uma cíclica manual, ou stick, enquanto o nível de giro ou torque do rotor de cauda é controlado por pedais. O rotor de cauda neutraliza diretamente a rotação do corpo do helicóptero, que de outra forma giraria fora de controle para coincidir com a rotação do rotor principal. Aumentar ou diminuir a velocidade do rotor de cauda usando os pedais permitirá que o helicóptero mude a direção para a qual está voltado durante o vôo. Isso é mais frequentemente feito em decolagens e pousos, uma vez que, uma vez que o veículo tenha um movimento significativo para a frente, as mudanças na direção são feitas usando os princípios aerodinâmicos do helicóptero de roll and pitch. Por esse motivo, a maioria dos helicópteros não está equipada com flaps de cauda no final da cauda para controlar a direção, pois são desnecessários.
As outras forças aerodinâmicas importantes que afetam os helicópteros em vôo são a sustentação translacional e os efeitos no solo. A pá do rotor de um helicóptero é semelhante à hélice de uma aeronave de asa fixa, mas mais plana e flexível, onde é projetada para empurrar o ar para fora do caminho enquanto gira, em vez de girar através dele. Conforme o veículo se move para frente e ganha velocidade, o ar se torna menos turbulento ao redor do corpo e do rotor, permitindo a produção de melhor sustentação por meio da aerodinâmica translacional que cria uma espécie de inércia para a frente para o veículo.
O efeito solo é o oposto disso e é um efeito repelente sentido conforme o veículo se aproxima do solo. Conforme o impulso para baixo atinge uma superfície sólida, ele cria um impulso para cima, o qual deve ser compensado. Isso também pode ocorrer em vôo se o helicóptero passar perto de um prédio ou outra obstrução sólida.
O rotor principal usado para a aerodinâmica do helicóptero deve ser submetido a uma variedade de forças concorrentes durante o vôo. A aerodinâmica moderna do helicóptero deve levar em conta a dissimetria de sustentação por meio do uso da batida das pás. Conforme o veículo se move para frente, a pá do rotor gira durante o movimento para acomodar maiores efeitos de elevação gerados na frente da pá do que na traseira, o que pode fazer o helicóptero rolar. O movimento da lâmina é usado para compensar isso, fazendo uma pá de rotor flexível que se curva para cima na borda de ataque e para baixo na borda de fuga. Isso equaliza as forças de sustentação e tal flexibilidade é visível em helicópteros estacionados, onde o rotor se inclina para baixo na borda.
A complexidade da aerodinâmica do helicóptero também permite que pousem com segurança se a potência total do rotor for perdida. Ao contrário da suposição popular de que um helicóptero cairia como uma rocha sem potência, o formato do veículo e a pá do rotor ainda girando permitem que ele execute uma manobra de autorrotação em emergências, também conhecida como deslizamento. A descida do veículo realmente alimenta o rotor em uma velocidade mantida ou aumentada quando o sistema de embreagem é desengatado, permitindo que o rotor gire livremente e pouse o veículo em uma velocidade mais rápida do que o normal, mas segura.