直升机上部安装有一副或几副有数片桨叶的旋翼，其旋转轴大体与机体竖轴一致。旋翼不仅提供升力同时也是直升机的主要操纵面。通过操纵系统，改变旋翼拉力及其俯仰、滚转力矩的大小和方向，从而实现直升机垂直、俯仰及滚转操纵。直升机前飞所需的前进力一般由旋翼拉力前倾所产生的水平分量来提供。旋翼拉力向左、右或后部倾斜可使直升机实现侧飞或后飞。改变旋翼拉力的大小可使直升机垂直飞行、起降或空中悬停。改变单旋翼直升机尾桨推力或多旋翼直升机进行差动操纵，可改变直升机航向。当发动机在空中停车后，直升机可以利用旋翼自转下滑，安全着陆。

直升机垂直飞行的概念比较古老。中国古代的玩具竹蜻蜓可认为是直升机旋翼的最早雏形。意大利人达·芬奇于1483年提出了直升机的设想并绘制了草图。直升机的正式研制是在20世纪初开始的。1936年德国人H.福克^[注]成功地试飞了第一架得到公认的载人直升机——FW-61双旋翼横列式直升机。1942年俄裔美国人I.西科斯基^[注]在其第一架成功的直升机VS-300的基础上，开始成批生产R-4型直升机。1946年，美国人L.贝尔^[注]制造的贝尔-47获得了美国首次颁发的直升机适航证。从此，直升机的发展进入实用阶段。到20世纪70年代，直升机性能有了很大提高，成为一个大量生产、广泛应用的机种。

直升机按其重量（质量）级别可分为轻型、中型、大型和重型；按其用途可分为民用直升机和军用直升机；按驱动旋翼的不同方式可分为机械驱动式直升机和旋翼桨尖喷气式直升机，实际应用的直升机以机械驱动式为主。由机械驱动的旋翼在空气中旋转，给周围空气以作用力矩，空气也以反作用力矩作用于旋翼，继而传到机体上使机体逆向转动，这个反作用力矩称为反扭矩。为平衡反扭矩，在构造上出现了不同构型的直升机。

①单旋翼带尾桨直升机（图1a）。这种直升机除旋翼外还带有尾部螺旋桨（简称尾桨），用尾桨产生的推力来平衡反扭矩。这种构型在结构上较为简单，但尾桨要消耗一定的功率。

②双旋翼共轴式直升机（图1b）。直升机的两副旋翼沿同一旋翼轴上下排列，相逆旋转，它们的反扭矩相互抵消。这种构型结构紧凑，外廓尺寸小，但传动操纵机构复杂。

③双旋翼纵列式直升机（图1c）。两副旋翼沿机体前后排列，相逆旋转，它们的反扭矩也能相互抵消。它的机身较长，容许重心有较大范围的移动。但在前飞时后旋翼受到前旋翼尾流的影响，空气动力效率较低。

④双旋翼横列式直升机（图1d）。两副旋翼左右安装在机体两侧的支架或短翼上，由于彼此对称，相逆旋转，它们的反扭矩相互抵消，平衡特性较好，但结构复杂，迎面气动阻力大。

这四种构型中以单旋翼带尾桨式直升机数量最多，应用最广泛。

图1 不同构型的直升机

直升机（以单旋翼直升机为例）由机体、升力系统（旋翼和尾桨）、动力传动系统、操纵系统、起落装置，以及机载飞行设备等组成。直升机的机体与飞机机体类似，有些直升机的机身两侧还有短翼，在前飞时可产生升力，以减轻旋翼载荷，并可作为武装直升机武器挂架。单旋翼带尾桨直升机在机身后段都有一个长的尾梁，用来安装尾桨并加大平衡反扭矩的力臂，在尾梁上还装有水平尾面，用以改善俯仰稳定性；也有的直升机在尾梁上装有垂直尾面，以增加航向稳定性，并在尾桨失效时使直升机安全返航。直升机的动力装置多采用涡轮轴发动机或航空活塞式发动机，通过由传动轴及减速器等组成的机械传动系统将发动机的输出功率传递给旋翼和尾桨，并满足所要求的转速。直升机一般采用轮式起落架，而轻型直升机多用滑橇式起落架；在飞行中直升机起落架一般不收放，少数先进直升机也有采用收放式起落架者。

直升机操纵系统由驾驶舱操纵机构、操纵线系及自动倾斜器组成（图2）。座舱操纵机构包括驾驶杆、总距杆和脚蹬，分别通过操纵线系与自动倾斜器相连。当驾驶员上提（下压）总距杆时，通过总距操纵线系操纵自动倾斜器向上向下运动，使旋翼各片桨叶的桨距（桨叶安装角）同时增大（减小），从而改变旋翼拉力的大小，实现直升机的垂直升降运动。当驾驶员前推（后拉、左压、右压）驾驶杆时，通过纵、横向操纵线系操纵自动倾斜器向前（向后、向左、向右）倾斜，从而使旋翼拉力产生向前（向后、向左、向右）的分力，实现直升机的纵向、横向运动。驾驶员利用脚蹬可以改变尾桨的桨距，从而改变尾桨推力的大小，实现直升机的航向操纵。实际直升机的操纵并没有这样简单，直升机各操纵之前是相互关联与耦合的，需要进行协调，从而使直升机的操纵复杂化，这也是直升机操纵区别于固定翼飞机操纵的主要特点和难点。

图2 直升机操纵系统示意图

回顾直升机的发展历程，随着科学技术的不断发展进步，人们对直升机的“认识”和“了解”也不断深入，直升机技术日趋成熟。从技术特征看，直升机技术的发展可分为四代（或称四个发展阶段）：第一代从直升机问世到20世纪50年代中，采用活塞式发动机，木质/混合式旋翼桨叶，简易的仪表和电子设备，飞行速度200千米/时。第二代从50年代中期到60年代末，换装第一代涡轴发动机，全金属旋翼桨叶，开始使用集成微电子设备，飞行速度提高到250千米/时，振动水平及噪声水平开始降低。第三代从70年代初到80年代末，换装第二代涡轮轴发动机，复合材料旋翼桨叶和带弹性元件旋翼桨毂，出现了直升机旋翼桨叶专用翼型、半综合航电系统、数据总线开始应用，出现了较先进的飞行控制系统，最大飞行速度达到300千米/时，振动水平降到0.1g，噪声水平降到90分贝。第四代从20世纪90年代开始，装有全权限数字式控制系统的第三代涡轮轴发动机，旋翼桨叶、机身采用先进复合材料制造，桨叶采用先进的高效翼型，桨叶寿命无限；桨毂结构进一步简化，弹性轴承、黏弹阻尼器和无轴承桨毂广泛应用；高度综合化的智能化航电系统、电传操纵系统。飞行速度提高到350千米/时，振动水平降到0.05g，噪声水平降到80分贝。

进入21世纪，世界直升机处于一个新的发展时期，特别是针对“纯”直升机存在的问题，提出了一些新构型的旋翼飞行器概念，有的已经取得了很大成功，有的还在试验和探索阶段。例如，倾转旋翼飞行器、复合式高速直升机、共轴式刚性旋翼高速直升机，这些新概念旋翼飞行器速度可达到400～600千米/时。

直升机由于其独特的飞行特性，其应用几乎遍及军事和民用的各个领域，而且在复杂环境条件下具有不可替代的作用。在军用方面已广泛用于对地攻击、机降登陆、武器运输、后勤支援、战场救护、侦察巡逻、空中指挥、通信联络、反潜扫雷、炮兵校射、电子对抗等。民用方面可用于短途运输、医疗救护、救灾抢险、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林防火、喷撒（洒）农药、空中摄影、海上救护、海上油井与基地间的人员和物资运输等。