直升机主要由机体和升力（含旋翼和尾桨）、动力、传动四大系统以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发动机或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来驱动，也可由桨尖喷气产生的反作用力来驱动。
中国的竹蜻蜓和意大利人达芬奇的直升机草图，为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向，它们被公认是直升机发展史的起点。
达芬奇直升机设计图
直升机最大的特点是以垂直起落，悬停、侧飞、倒飞、原地转弯,由于这些特点使其具有广阔的用途及发展前景。在军用方面已广泛应用于对地攻击、机降登陆、武器运送、后勤支援、战场救护、侦察巡逻、指挥控制等。在民用方面应用于短途运输、医疗救护、救灾救生、紧急营救、吊装设备、地质勘探、护林灭火、空中摄影等。虽然应用较为广泛，但也存在不足其飞行速度相对较低，航程相对来说也较短。
直升机飞行工作原理
直升机在地面停放时旋翼的桨叶会因为自身重量的作用呈自然下垂状态。直升机飞行时，旋翼不断旋转，根据伯努利定理可知，流速快的地方压力小，流速慢的地方压力大，当空气流过桨叶上表面时，流管变细，流速加快，压力减小；空气流过桨叶下表面时，流管变粗，流速变慢，压力增大。这样以来桨叶的上下表面就形成了压力差，桨叶上产生一个向上的升力。升力大小受到很多方面影响，比如桨叶与气流向遇时的角度、空气密度、机翼的大小和形状，还有和气流的相对速度等。
当向上的升力大于直升机自重，直升机就上升，小于直升机自重，直升机就下降，刚好相等，直升机就悬停。如果只存在一个主桨的话，就会带来这样一种问题，当直升机驱动旋翼旋转时，旋翼也必然会对直升机产生一个反作用力矩，则直升机机体会进入不自然的旋转，导致无法正常行驶。为了解决这一问题设计者采用了最简单解决方案就是在机尾装一个垂直旋转的小旋翼，称之为尾桨，通过或“拉”或“推”的方式抵消反作用力矩，维持机头的方向。这也是现代大多数直升机普遍采取的方式。直升机尾桨除了平衡主桨的反扭矩外，还有一个作用就是提供直升机的航向操纵。
在具体飞行操作过程中则是通过旋翼桨毂朝相应的方向倾斜，从而产生该方向上的升力的水平分量达到控制飞行方向的目的。直升平飞时依靠升力倾斜所产生的水平分量来实现。例如，欲向前飞，需将驾驶杆向前推，经过操纵系统，自动倾斜器使旋翼各桨叶的桨距作周期性变化，从而改变旋翼的拉力方向，使旋翼锥体前倾，产生向前的拉力将直升机拉向前进。
若使直升机改变方向，则需踩脚蹬，改变尾桨的桨距，使尾桨拉力变大或变小，从而改变平衡力矩的大小，实现机头指向的操纵。
通过与操纵系统的连接，旋翼叶片的桨距调节变化可以按两种方式进行。第一种方式是各叶片同时增大或减小桨距，从而产生直升机起飞、悬停、垂直上升或下降飞行所需要的拉力。第二种方式是周期性调节各个叶片的桨距。比如打算前飞，就将驾驶杆向前推，推动旋转斜盘倾斜，使各个叶片的桨距作周期变化。每个叶片转到前进方向时，它的桨距减小，产生的拉力也跟着下降，该桨叶向上挥舞的高度也减小；反之，当叶片转到后方时，它的桨距增大，产生的拉力也跟着增加，该桨叶向上挥舞的高度也增大。结果，各个叶片梢运动轨迹构成的叶端轨迹平面或旋翼锥体，将向飞行前进方向倾斜，旋翼产生的总拉力也跟着向前倾斜，旋翼总拉力的一个分量就成为向前飞行的拉力，从而实现了向前飞行。
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