Οι ελικόπτεροι είναι τύπος αεροσκαφών που χρησιμοποιούν οριζόντιους προπέλερ (που ονομάζονται ρóτορ) για να πετάνε στον αέρα. Οι αρχές πτήσης ελικοπτέρου βασίζονται στους ίδιους νόμους φυσικής που επιτρέπουν στα αεροσκάφη σταθερού φτερού να πετάνε. Το σχεδιασμό των ρóτορ είναι αυτό που επιτρέπει στους ελικόπτερους να ανεβαίνουν κατακόρυφα, να μένουν σε σταθερή θέση και να κινούνται προς τα πίσω. Ωστόσο, αυτό το ίδιο σχεδιασμό είναι επίσης αυτό που περιορίζει την ταχύτητα ενός ελικοπτέρου.
Η αεροδυναμική ασχολείται με τις δυνάμεις που ενεργούν σε αντικείμενα που κινούνται μέσω αέρα και την κίνηση του αέρα του αύτου. Υπάρχουν τέσσερις δυνάμεις που ενεργούν σε οποιοδήποτε αεροσκάφος, συμπεριλαμβανομένων ελικοπτέρων. Το βάρος είναι η δύναμη της βαρύτητας. Η άνοση είναι η δύναμη αέρα πάνω από τις ροπάλες ροτέρ του ελικοπτέρου, αντιμετατιθέμενη τη δύναμη της βαρύτητας. Η ώθηση είναι η δύναμη που κινεί το αεροσκάφος μέσω αέρα, δημιουργούμενη από τις κύριες ροπάλες ροτέρ. Η αντίσταση είναι η δύναμη αντίστασης αέρα εναντίον του αεροσκάφους καθώς κινείται μέσω αέρα.
Ο φυσικός Daniel Bernoulli ανακάλυψε αυτή την αρχή από τον τρόπο που η πίεση νερού αυξάνεται όταν μια σωλήνας στενεύει. Ο αέρας επηρεάζεται από την ίδια αρχή μέσω αεροειδών ελικοπτέρου. Και οι δύο, κύριες και πίσω ροπάλες ροτέρ είναι αεροειδή. Η καμπυλότητα των αεροειδών προκαλεί τον αέρα που ταξιδεύει πάνω από τη ροπάλα να κινείται πιο γρήγορα από τον αέρα κάτω από τη ροπάλα. Αυτό δημιουργεί μια τσέπη χαμηλής πίεσης πάνω από τον ελικόπτερο, δημιουργώντας άνοση, η οποία επιτρέπει στον ελικόπτερο να ανεβαίνει. Το ποσό άνοσης που δημιουργεί ένα αεροειδές εξαρτάται από πέντε παράγοντες: επιφάνεια, σχήμα, ταχύτητα, πυκνότητα αέρα και γωνία αεροειδούς, ή γωνία προσβολής.
Ο Τρίτος Νόμος Κίνησης Newton δηλώνει ότι για κάθε δράση υπάρχει ίση αλλά αντίθετη αντίδραση. Όταν ο κύριος ροτέρ ενός ελικοπτέρου περιστρέφεται, δημιουργεί αντίστροφη περιστροφή στο σώμα του ελικοπτέρου. Αυτό ονομάζεται στροφικό μομέντο (torque). Οι μεγάλοι ελικόπτεροι χρησιμοποιούν οριζόντιο ροτέρ, περιστρέφοντας στην αντίθετη κατεύθυνση του πρώτου ροτέρ. Άλλοι ελικόπτεροι έχουν κάθετο ροτέρ ουράς, το οποίο χρησιμοποιεί την Αρχή Bernoulli για να αντισταθμίσει το εφέ του στροφικού μονέτου.
Ένας ελικόπτερος που μόλις κινούταν πάνω και κάτω δεν θα ήταν πολύ χρήσιμος. Προσαρμογές στη κλίση των αεροειδών δίνουν στους ελικόπτερους κατευθυντήρια έλεγχο. Όταν τα αεροειδή του κύριου ροτέρ κλίνουν προς τα εμπρός, η άνοσή τους δημιουργεί προώθηση. Μεγαλύτερη γωνία προσβολής στην κλίση τους σημαίνει περισσότερη προώθηση ταχύτητας. Όταν τα αεροειδή κλίνουν προς τα πίσω, ο ελικόπτερος κινείται ανάποδα. Όταν η ταχύτητα του δευτερεύοντος ροτέρ αυξάνεται ή μειώνεται, ο ελικόπτερος στρίβει αριστερά ή δεξιά.
Όταν το αεροειδές κινείται μέσω αέρα, ο αέρας χωρίζεται σε δύο ρεύματα που περνούν πάνω και κάτω από τη ροπάλα. Σε χαμηλές ταχύτητες, απαιτείται λίγη ενέργεια για να χωριστεί ο αέρας. Σε γρήγορες ταχύτητες, ωστόσο, ο αέρας που χτυπάει την άκρη του αεροειδούς συμπιέζεται και γίνεται πιο δύσκολο να χωριστεί. Αυτή η συμπιεστότητα περιορίζει τις δυνατές ταχύτητες για έναν ελικόπτερο. Το εφέ είναι παρόμοιο με αυτό που παρατηρείται με νερό. Όταν ξεμπαίνετε αργά, υπάρχει λίγη αντίσταση. Κάνετε belly-flop, ωστόσο, και νιώσετε το εφέ της συμπιεστότητας νερού.
