헬리콥터

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1. 개요

헬리콥터는 회전하는 날개(로터)를 사용하여 수직으로 이착륙하고 공중에서 정지할 수 있는 항공기이다. 15세기 레오나르도 다 빈치의 스케치에서 기원하며, 20세기 초 조종사가 탑승하여 비행에 성공했다. 헬리콥터는 주 회전익, 꼬리 회전익, 스와시 플레이트, 동력 장치 등으로 구성되며, 형태에 따라 단식 주 회전익, 탠덤, 사이드 바이 사이드, 교차반전, 동축반전, 복합형, 틸트 로터 등으로 분류된다. 헬리콥터는 인원 및 화물 수송, 군사 작전, 구조, 뉴스 보도 등 다양한 용도로 사용되며, 활주로 없이도 운용 가능하다는 장점이 있다. 안전 문제로 인해 헬리콥터는 소음 감소, 진동 감소, 양력의 비대칭성 문제 해결을 위한 노력을 지속하고 있다.

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헬리콥터
지도
기본 정보
유형	회전익 항공기
독일어	Hubschrauber
문화어	직승기
다른 뜻	헬리콥터 (동음이의) 직승기 수직이착륙기
정의
설명	수직으로 이착륙이 가능한 회전익 항공기
같이 보기
관련 문서	자이로콥터 오토자이로 틸트로터 항공기 회전익기
기술적 특징
주요 특징	수직 이착륙 능력 공중 정지 능력 저속 비행 능력
활용
용도	여객 및 화물 운송 군사 작전 항공 촬영 응급 구조 관광 농업 소방 경찰
역사
초기 형태	다양한 시도가 있었으나 본격적인 개발은 20세기에 이루어짐
주요 개발자	이고르 시코르스키
관련 단체
협회	수직 비행 협회
주의 사항
정보	헬리콥터 관련 정보는 매우 방대하므로 추가적인 정보는 관련 항목을 참조 요망
기타
외부 링크	수직 비행 협회 역사

2. 역사

헬리콥터의 연구는 기원전 중국의 대나무 잠자리에서 시작하여 르네상스 시대 유럽의 레오나르도 다 빈치의 스케치를 거쳐, 18세기-19세기의 여러 모형 실험과 증기기관을 장착한 시제기 제작으로 이어졌다. 20세기에 들어서야 조종사를 태우고 로터를 이용해 지상에서 이륙했다. 토마스 에디슨도 반작용을 이용한 헬리콥터를 연구했으나 폭발 사고로 중단했다.

1907년 프랑스의 폴 코르뉴는 약 2m 높이에서 20초간 공중정지에 성공하였다. 1937년 나치 독일의 하인리히 포커가 개발한 포커볼프 Fw61는 안정적인 비행에 성공한 최초의 헬리콥터이다.

1939년 러시아에서 미국으로 망명한 이고르 시코르스키는 오늘날의 반토크 테일 로터 방식의 기초가 된 단일 로터, 후미 로터 부착식 VS-300을 개발하여 첫 비행을 하였다.

군용으로는 1940년대 후반 영국령 말레이에서 대게릴라전에 사용되었고, 1950년대 초반 한국 전쟁에서도 사용되었으나, 1950년대 중반 베트남 전쟁에서 본격적으로 사용되기 시작했다.

3. 구조와 원리

헬리콥터는 그 구조의 복잡성 때문에 "기계 장치의 신"이라고 불리기도 한다.^[147] 헬리콥터의 회전날개는 큰 프로펠러를 위로 향하게 한 것과 같은 형태인데, 이를 엔진으로 돌리면 위로 향하는 양력이 생긴다. 이때 아무런 지지 없이 회전날개를 돌리면 그 반동으로 기체가 반대 방향으로 회전한다. 이는 마치 사람이 손으로 무언가를 밀 때 발로 땅을 딛고 버티는 것과 같은 원리이다.

이러한 반작용(반토크) 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방법이 사용된다. 일반적인 헬리콥터는 꼬리 부분에 작은 회전날개(꼬리 회전날개)를 옆으로 부착하여, 이 회전날개의 추력으로 기체의 역회전을 방지한다.^[8] 또 다른 방법으로는 같은 크기의 회전날개 2개를 앞뒤에 배치하고 서로 반대 방향으로 회전시키거나, 2개의 회전날개를 위아래로 겹쳐 반대 방향으로 회전시키는 방법이 있다.

헬리콥터에는 비행기처럼 전진력을 내는 프로펠러나 제트가 없다. 그럼에도 전진할 수 있는 이유는 회전날개가 회전하는 상태에서 약간 앞으로 기울기 때문이다. 이때 회전축을 기울이는 것이 아니라, 회전날개를 회전시키면서 회전면에 대한 날개의 각도를 조절한다. 앞쪽에서는 각도를 작게, 뒤쪽에서는 크게 하면 양력이 앞쪽에서는 작고 뒤쪽에서는 커져서 헬리콥터가 앞으로 기울어 전진한다. 양력은 회전날개면에 직각으로 작용하며, 앞으로 향하는 성분과 위로 향하는 성분으로 나뉜다. 위로 향하는 성분은 헬리콥터의 무게를 지탱하고, 앞으로 향하는 성분은 공기저항을 이겨내고 전진하는 힘이 된다.

헬리콥터의 주요 구성 요소는 다음과 같다.

메인 로터: 기체 상부에서 회전하는 날개로, 비행에 필요한 양력을 얻고 회전면을 기울여 전후좌우 비행을 가능하게 한다. 엔진에서 생성된 동력은 메인 트랜스미션을 거쳐 적절한 회전수로 감속된 후 메인 로터를 300~400rpm으로 회전시킨다.
테일 로터: 기체 후부에 있는 작은 회전날개로, 메인 로터 회전에 의한 반작용(반토크)을 상쇄하여 기체의 안정성을 유지하고, 기수 방향을 변화시키는 데 사용된다. 테일 로터는 엔진에서 메인 트랜스미션을 거쳐 테일 로터 드라이브 샤프트를 통해 테일 트랜스미션에서 감속된 후 구동되며, 1,300~2,100rpm 정도로 회전한다.
스와시 플레이트: 컬렉티브 피치 레버, 사이클릭 피치 스틱, 러더 페달의 조작을 메인 로터와 테일 로터의 블레이드에 전달하는 기구이다. 로터 마스트와 함께 회전하는 쪽과 기체 측에 고정된 쪽으로 구성되며, 양쪽은 베어링으로 연결되어 있다.
전진/후퇴측 블레이드: 헬리콥터가 전진 비행할 때, 로터 회전에 의해 헬리콥터 진행 방향으로 전진하는 블레이드를 전진 블레이드, 반대 방향으로 움직이는 블레이드를 후퇴 블레이드라고 한다.
익형: 메인 로터와 테일 로터의 회전익 단면 형상으로, 주로 공기역학적으로 효율적인 양력을 얻기 위한 형태이다.
프리휠 클러치: 엔진의 구동 파워를 한 방향으로만 전달하는 기구로, 엔진 정지 시에도 로터가 계속 회전하여 안전하게 착륙할 수 있도록 한다.
원심 클러치: 피스톤 엔진 헬리콥터에 탑재되며, 엔진 시동 시 엔진 회전수가 낮을 때는 엔진과 메인 트랜스미션을 분리하고, 엔진 회전수를 높이면 엔진 출력을 메인 트랜스미션에 전달하는 클러치이다.

3. 1. 주 회전익 (Main Rotor)

헬리콥터의 회전날개는 큰 프로펠러를 위로 향하게 한 것과 비슷하며, 엔진으로 회전시키면 위로 향하는 양력이 발생한다. 이때, 아무런 지지 없이 회전날개를 돌리면 그 반동으로 기체가 반대 방향으로 회전한다. 이는 마치 사람이 손으로 무언가를 밀 때 발로 땅을 딛고 버티는 것과 같은 원리이다. 공중에서 회전날개를 돌리려면 기체가 반대 방향으로 돌지 않도록 하는 장치가 필요하다.

이러한 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방법이 사용된다.

일반적인 헬리콥터는 꼬리 부분에 작은 회전날개(테일 로터, 꼬리돌날개)를 옆으로 부착하여, 이 회전날개의 추력으로 기체의 역회전을 방지한다.^[8]

같은 크기의 회전날개 2개를 앞뒤에 배치하고 서로 반대 방향으로 회전시키면, 두 회전날개의 반동이 서로 상쇄되어 기체가 돌지 않는다.
2개의 회전날개를 위아래로 겹쳐 반대 방향으로 회전시키는 방법도 있다.

헬리콥터에는 비행기처럼 전진력을 내는 프로펠러나 제트가 없다. 그럼에도 전진할 수 있는 이유는 회전날개가 회전하는 상태에서 약간 앞으로 기울기 때문이다. 회전축을 기울이는 것이 아니라, 회전날개를 회전시키면서 회전면에 대한 날개의 각도를 조절한다. 앞쪽에서는 각도를 작게, 뒤쪽에서는 크게 하면 양력이 앞쪽에서는 작고 뒤쪽에서는 커져서 헬리콥터가 앞으로 기울어 전진한다.

양력은 회전날개면에 직각으로 작용하며, 앞으로 향하는 성분과 위로 향하는 성분으로 나뉜다. 위로 향하는 성분은 헬리콥터의 무게를 지탱하고, 앞으로 향하는 성분은 공기저항을 이겨내고 전진하는 힘이 된다.

꼬리에 있는 옆으로 향한 회전날개는 전진용 프로펠러가 아니다.

3. 2. 꼬리 회전익 (Tail Rotor)

헬리콥터의 회전날개(로터)는 큰 프로펠러를 위로 향하게 한 것과 같은 형태이다. 엔진으로 회전날개를 돌리면 위로 향하는 양력이 발생한다. 이때, 기체를 공중에 지탱할 수 있는 것이 없는 상태에서 회전날개를 돌리면 반작용으로 기체가 반대 방향으로 회전하게 된다.

이러한 현상을 막기 위해, 일반적인 헬리콥터는 꼬리 부분에 작은 회전날개(꼬리 회전날개, tail rotor)를 옆으로 부착한다. 꼬리 회전날개의 추력은 기체가 반대로 회전하는 것을 방지한다.^[8] 꼬리에 있는 옆으로 향한 회전날개를 전진용 프로펠러와 혼동해서는 안 된다.

3. 3. 동력 장치

헬리콥터의 동력 장치로는 피스톤 엔진 또는 터보샤프트 엔진이 사용되며, 두 가지 모두 변속기를 통해 로터를 구동한다. 피스톤 엔진은 연료 소비량이 적고 저렴하지만, 진동이 크고 출력 당 중량과 엔진 자체의 부피가 크다. 반면 터보샤프트 엔진은 진동이 작고 출력 당 중량과 엔진 자체의 부피가 작지만, 가격이 비싸고 연료 소비량이 많다. 그러나 기술 발전으로 이러한 단점은 점차 해소되고 있다.

일반적인 회전익 항공기는 가스터빈의 높은 회전 속도를 메인 로터와 테일 로터를 구동하는 데 필요한 낮은 속도로 변환하기 위해 복잡한 기계식 기어박스를 사용한다. 기계식 기어박스는 동력 장치와 달리 복제가 불가능하며, 이는 헬리콥터 신뢰성의 주요 약점으로 작용한다. 비행 중 기어 고장은 기어박스 멈춤 및 사망 사고로 이어질 수 있으며, 윤활유 손실은 기내 화재를 유발할 수 있다.^[103] 또한 기계식 기어박스는 구조적 피로 한계로 인해 일시적인 동력 제한이 발생할 수 있다.

반면 전자기식 변속기는 접촉하는 부품이 없어 윤활을 단순화하거나 제거할 수 있다. 또한 고유한 중복성으로 인해 단일 지점 고장에 대한 복원력이 우수하다. 기어가 없으므로 서비스 수명에 영향을 주지 않고 높은 일시적 출력을 얻을 수 있다. 헬리콥터에 적용된 전기 추진 및 전자기 구동 개념은 Pascal Chretien에 의해 실현되었으며, 그는 세계 최초의 유인 자유 비행 전기 헬리콥터를 설계, 제작 및 비행했다. 이 항공기는 2011년 8월 12일에 첫 비행을 했다.^[104]^[105]

헬리콥터 동력 장치로는 위에서 언급된 세 종류 외에도, 회전익 끝에 램 제트 엔진과 같은 분사 장치를 장착하여 회전익을 회전시키는 팁제트 방식도 과거에 시험 제작된 바 있다.

1980년에는 식스키 인력 헬리콥터상이 설립됨에 따라 개인이나 대학 팀이 기록 도전용 인력 헬리콥터를 제작하기 시작했다. 일본에서는 유리-1 등이 비행에 성공하였다.

엔진의 스로틀은 필요한 마력에 따라 개폐되어 출력 토크를 조절하며, 엔진 회전수를 일정하게 유지하기 위해 콜렉티브 피치 레버의 위치와 연동하여 작동한다. 콜렉티브 피치 레버 끝에는 엔진 회전수만을 조정하는 스로틀 컨트롤 그립이 있으며, 이 그립을 회전시켜 엔진 스로틀을 작동시킬 수 있다.

3. 3. 1. 피스톤 엔진

헬리콥터의 피스톤 엔진은 원심 클러치를 통해 동력을 전달한다. 헬리콥터의 메인 로터는 매우 무겁기 때문에, 비행기처럼 스타터로 프로펠러와 함께 엔진을 회전시켜 시동하는 것은 불가능하다. 따라서 엔진 시동 시 엔진 회전수가 낮을 때는 엔진과 메인 트랜스미션을 분리해 두고, 엔진 회전수를 높이면 엔진 출력을 메인 트랜스미션에 전달하는 클러치가 필요하다. 피스톤 엔진으로 구동되는 헬리콥터에는 원심 클러치가 탑재되어 있으며, 엔진과 결합된 클러치 스파이더에 부착된 클러치 슈가 원심력에 의해 바깥쪽으로 밀려나 메인 트랜스미션 측의 원심 클러치 드럼에 고정됨으로써 동력 전달을 수행한다.

3. 3. 2. 터보샤프트 엔진

헬리콥터의 동력장치에는 피스톤 엔진 또는 터보샤프트 엔진이 사용되며, 두 가지 모두 변속기를 통해 로터를 구동한다. 피스톤 엔진은 연료 소비량이 적고 저렴하지만, 진동이 크고, 출력 당 중량과 엔진 자체의 부피가 크다. 터보샤프트 엔진은 진동이 작고, 출력 당 중량과 엔진 자체의 부피가 작지만, 고가이며 연료 소비량이 많다. 하지만 기술 발전으로 이 문제는 더 이상 문제가 되지 않고 있다.

3. 3. 3. 전동기

기체 상부에서 회전하는 날개는 회전익이라는 명칭의 유래가 되며, 회전함으로써 비행에 필요한 양력을 얻는다. 또한, 회전면을 기울임으로써 전후좌우 비행이 가능하다. 엔진에서 생성된 동력은 메인 트랜스미션을 거쳐 적절한 회전수로 감속된 후 메인 로터를 300~400rpm으로 회전시켜 비행한다.

3. 4. 조종

헬리콥터 조종석은 대부분 기체 앞부분에 좌우 2개의 좌석이 있으며, 좌우 동일한 구조의 컬렉티브 피치 레버와 사이클릭 피치 스틱이 기계적으로 연결되어 있다. 부조종사 없이 비행하는 경우가 많아, 기장석에만 장비가 설치된 경우도 드물지 않다. (부조종사 쪽 장비는 비교적 쉽게 제거할 수 있는 경우가 많다).

고정익기와 달리 대부분의 헬리콥터에서는 오른쪽이 주조종석(기장석), 왼쪽이 부조종석이다. 이는 왼쪽 좌석에서는 계기류가 좌석 오른쪽에 있어, 이를 조작할 때마다 정밀한 조작이 필요한 사이클릭 피치 스틱(조종간)에서 손을 떼고 매번 왼손으로 조종간을 다시 잡아야 하기 때문이다. 이러한 번거로움을 피하고 안전성을 높이기 위해 대부분의 기종에서 기장석을 오른쪽에 배치한다. 기장석을 왼쪽에 배치한 기종으로는 에어버스 헬리콥터즈 EC130 등이 있다.

전후좌우 이동 방향 조종은 사이클릭 피치 스틱을 오른손으로 조작하여 스와시 플레이트와 피치 링크를 통해 메인 로터의 회전면 경사를 조정하여 수행한다. 상승 하강 방향 조종은 왼손으로 컬렉티브 피치 레버(CP)를 조작하여 스와시 플레이트와 피치 링크를 통해 메인 로터 블레이드의 받음각을 조절하여 수행한다. 고정익기와 달리 "이륙을 위해 엔진을 가동하여 대기 속도를 높인다"는 개념은 없다 (이렇게 해도 단지 로터의 회전 속도만 높아질 뿐, 받음각을 조작하지 않으면 의미가 없다).

로터 회전축을 중심으로 한 기수 방향 조정은 양발을 사용하여 좌우 러더 페달(안티토크 페달)을 조작하여 스와시 플레이트와 피치 링크를 통해 테일 로터 블레이드의 받음각을 조절하여 수행한다.

예를 들어, 단발 엔진 탑재 단일 메인 로터(로터 회전 방향은 기체를 위에서 보았을 때 시계 반대 방향)라는 조건에서 상승을 위해 CP를 당기면 메인 로터의 토크가 증가하여 기체가 오른쪽으로 회전하기 시작하므로, 기수 방향을 유지하기 위해 왼쪽 러더 페달을 밟아 테일 로터의 추력을 증가시켜 이를 상쇄해야 한다. 동시에 테일 로터의 추력이 증가하면 기체가 오른쪽으로 이동하기 시작하므로(드리프트), 사이클릭을 왼쪽으로 조작하여 오른쪽 이동을 멈춰야 한다. 이러한 일련의 특성을 커플링이라고 한다.

엔진 출력 제어는 CP 레버의 그립이나 다발 기체 등에서는 천장에 있는 레버로 수행하지만, 메인 로터 블레이드의 피치(받음각) 증감에 의한 엔진 회전 속도 제어는 터보샤프트 엔진 기체의 경우, 엔진 회전 속도를 일정하게 유지하는 연료 제어 장치에 의해 연료량 제어가 자동으로 수행되고 보정되므로, 스로틀 그립에 의한 회전 속도 제어는 불필요하다.^[162]^[163] 피스톤 엔진 기체도 엔진 가버너(회전 속도 보정 장치)가 장착되어 있다면, 어느 정도까지의 피치 증감은 자동 보정이 가능하다. 하지만 조작량이 큰 경우나 엔진 가버너가 없는 기종의 경우에는 CP 레버의 스로틀 그립도 조작하여 항상 적정 회전 속도를 유지해야 한다. 조종사는 이러한 모든 비행 상태에서 양손 양발로 3개의 조종 장치를 조화시켜 조종해야 한다 (스로틀을 열고, CP를 당기고, 동시에 왼쪽 페달을 적당히 밟고, 또한 사이클릭도 왼쪽으로 적당히 계속 누른다).

전진 비행 중에 선회를 수행하는 경우, 우선회라면 사이클릭(조종간)을 오른쪽으로 기울이고, 기체를 "오른쪽 뱅크"시키는 동시에 오른쪽 페달을 밟아 기수 방향을 바꾸는 조작을 한다. 이때, 뱅크 각도에 맞는 적절한 페달 조작을 하여 기체가 미끄러지지 않도록 선회 조작을 한다. 이것은 고정익기와 동일하다. 또한, 깊은 뱅크 각도에서 선회를 하면, 수직 방향의 양력이 수평 비행 시보다 부족하여 고도가 저하되므로, CP 레버를 당겨 양력 부족분을 보충하는 조작을 동시에 해야 한다.

4. 형태에 따른 분류

헬리콥터는 형태에 따라 여러 종류로 나뉜다. 대표적인 형태는 다음과 같다.

종류	설명	그림
단식 주 회전익 헬리콥터	하나의 주 회전익(Main Rotor)과 하나의 꼬리 회전익(Tail Rotor)을 갖는 방식이다.	단식 주회전익형
탠덤 헬리콥터	두 개의 주 회전익을 앞뒤로 배치한 방식이다.	--
사이드 바이 사이드 헬리콥터	두 개의 주 회전익을 좌우 양쪽에 배치한 방식이다.
교차반전 헬리콥터	두 개의 회전익이 서로 교차하는 방식이다.
동축반전 헬리콥터	카모프 Ka-27처럼 두 개의 주 회전익이 동축을 이용하여 서로 반대 방향으로 회전하는 방식이다.	동축반전형
복합형 헬리콥터	추력 증가를 위한 보조 장치를 부착한 방식이다.
틸트 로터	양쪽 날개에 배치된 회전익을 비행 중에 기울일 수 있는 방식이다.	--

4. 1. 단식 주 회전익 헬리콥터 (Conventional Helicopter)

헬리콥터는 형태에 따라 여러 종류로 나뉜다. 그중 하나는 하나의 주 회전익(Main Rotor)과 하나의 꼬리 회전익(Tail Rotor)을 갖는 단식 주 회전익 헬리콥터(Conventional Helicopter)이다.

4. 2. 탠덤 (Tandem) 헬리콥터

헬리콥터는 형태에 따라 두 개의 주회전익(Main Rotor)을 앞뒤로 배치한 탠덤(Tandem) 헬리콥터가 있다.

4. 3. 사이드 바이 사이드 (Side by Side) 헬리콥터

헬리콥터는 형태에 따라 여러 종류로 나뉘는데, 그 중 사이드 바이 사이드(Side by Side) 헬리콥터는 두 개의 주 회전익(로터)을 좌우 양쪽에 배치한 형태이다.

4. 4. 교차반전 (Intermeshing Rotors) 헬리콥터

두 개의 회전익이 서로 교차하는 헬리콥터이다.

4. 5. 동축반전 (Coaxial) 헬리콥터

카모프 Ka-27처럼 두 개의 주 회전익이 동축을 이용하여 서로 반대 방향으로 회전하는 헬리콥터이다.

4. 6. 복합형 헬리콥터 (Compound Helicopter)

헬리콥터는 형태에 따라 여러 종류로 나뉜다. 하나의 주 회전익(Main Rotor)과 꼬리 회전익(Tail Rotor)을 갖는 단식 주 회전익 헬리콥터(Conventional Helicopter), 두 개의 앞뒤 주 회전익을 가지는 탠덤(Tandem) 헬리콥터, 좌우 주 회전익 두 개를 가지는 사이드 바이 사이드(Side by Side) 헬리콥터, 두 개의 회전익이 서로 교차하는 교차반전(intermeshing rotors) 헬리콥터, 주 회전익 두 개가 동축을 이용하여 서로 반대로 회전하는 동축반전(Coaxial)형 헬리콥터 등이 있다.
복합형 헬리콥터(Compound Helicopter)는 추력을 증가시키기 위한 보조 장치를 부착한 헬리콥터이다. 일반적인 비행 중에도 회전 날개에 계속 동력을 공급하며, 별도의 추력 시스템을 가지고 있다는 특징이 있다.^[8]

4. 7. 틸트 로터 (Tilt Rotor)

헬리콥터는 형태에 따라 여러 종류가 있는데, 그중 틸트 로터(Tilt rotor)는 양쪽 날개에 배치된 회전익을 비행 중에 기울일 수 있는 방식이다.^[8]

5. 용도

헬리콥터는 작은 면적에서 이착륙이 가능하고 복잡한 지형을 따라 느린 속도로 비행할 수 있으며, 한 곳에 머무를 수 있다는 특징이 있어 다양한 용도로 사용된다.

민간용: 경찰 업무, 인명 구조, 화재 진압, 응급 환자 수송(닥터 헬기), 언론사의 취재(보도 헬기), 요인 이동, 관광(유람 비행), 기업 임원 이동, 산불 공중 소화, 도주하는 범죄자 추적 등에 사용된다.
군사용: 공격, 정찰, 헬리본을 포함한 인원 및 무기·물자 수송, 수색구조, 대잠초계 등에 다용된다. 긴 비행 갑판이 없는 군함에서도 함재기로 운용할 수 있으며, 다수의 헬리콥터를 탑재한 헬기 항모도 있다.
회전익으로 모든 추력과 양력을 얻는 특성상 다양한 종류의 대공화기에 취약해서 최근 중무장한 공격용 헬리콥터는 생존성을 높이기 위해 중장갑과 항공 전자 장비를 장착하여 취약점을 보완한다.^[176]

헬리콥터의 군사적 용도
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5. 1. 일반

헬리콥터는 작은 면적에서 이착륙이 가능하고 복잡한 지형을 따라 느린 속도로 비행할 수 있으며, 한 곳에 머무를 수 있다는 특징이 있어 경찰 업무, 인명 구조, 화재 진압 등 다양한 용도로 사용된다.

소련 중앙항공수력역학연구소(TsAGI, Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut)의 보리스 N. 유리예프와 알렉세이 M. 체레무킨은 TsAGI 1-EA 헬리콥터를 제작했다. 이 헬리콥터는 개방형 튜브 프레임, 4엽 메인 로터, 직경 1.8m의 2엽 반토크 로터 2세트(앞뒤 각 2개)를 사용했다. Gnome ''Monosoupape'' 9 Type B-2 100 CV 출력 회전식 엔진을 개량한 M-2 동력장치 두 개로 구동되었으며, 여러 차례 저고도 비행을 했다.^[81] 1932년 8월 14일, 체레무킨은 1-EA를 비공식적으로 605m 고도까지 올렸으나, 소련은 당시 FAI 회원이 아니었기 때문에 기록은 인정받지 못했다.^[82]

러시아 엔지니어 니콜라스 플로린(Nicolas Florine)은 최초로 자유 비행한 쌍발 탠덤 로터 헬리콥터를 제작했다. 1933년 4월 생트제네시우스로데(Sint-Genesius-Rode)의 벨기에 항공기술연구소(현재 폰 카르만 연구소)에서 비행했으며, 6m 고도에서 8분간 비행했다. 플로린은 로터의 자이로스코픽 안정성이 상쇄되지 않도록 동회전 구성을 선택했고, 토크 상쇄를 위해 로터를 약간 반대 방향으로 기울였다. 힌지리스 로터와 동회전을 사용해 동체 응력도 최소화했다. 당시 가장 안정적인 헬리콥터 중 하나였다.^[83]

브레게-도랑(Bréguet-Dorand) 자이로플레인 라보라토리(Gyroplane Laboratoire)는 1933년에 제작된 반대 회전 방식의 동축형 헬리콥터였다. 1935년 6월 26일 첫 비행 후, 모리스 클레이스(Maurice Claisse) 조종사는 여러 기록을 경신했다. 1935년 12월 14일, 직경 500m의 폐쇄 회로 비행 기록,^[84] 1936년 9월 26일, 158m 고도 기록,^[85] 1936년 11월 24일, 시속 44.7킬로미터로 44km 폐쇄 회로에서 1시간 2분 50초 비행 지속 시간 기록을 세웠다.^[86] 이 항공기는 1943년 제2차 세계 대전 당시 연합국의 공습으로 빌라쿠블레(Villacoublay) 공항에서 파괴되었다.^[87]

미국 발명가 아서 M. 영(Arthur M. Young)은 1928년 개조된 전기 호버 모터를 사용해 모델 헬리콥터 제작을 시작, 헬리콥터 안정 장치(stabilizer bar)를 발명하고 특허를 받았다. 1941년 벨 항공(Bell Aircraft)에 합류하여 특허를 양도하고 헬리콥터 제작을 시작했다. 25만 달러(현재 가치로 환산하면 백만 달러) 예산으로 작동 헬리콥터 두 대 제작이 목표였다. 6개월 만에 첫 벨 모델 1호기를 완성했고, 벨 모델 30(Bell Model 30), 벨 47로 이어졌다.^[88]

수직 축에 배치된 회전익(로터)을 엔진 힘으로 회전시켜 양력을 얻고, 출력이나 로터 회전면(원판면)을 변화시켜 진행 방향 추진력을 얻거나 호버링(공중 정지)을 포함해 고도를 조정한다. 비행에는 로터로 움직이는 대기 존재가 전제된다.

세계 최초로 안정적 비행과 실용이 가능한 헬리콥터는 나치 독일 시대에 개발되어 1936년 6월 26일 초비행한 Focke-Wulf Fw 61(Fw 61 (항공기))로 여겨진다.^[130](#[역사] 참조)

이착륙에 활주로가 필요 없어 현대에는 민생, 군사(공격 헬리콥터 등)를 포함한 폭넓은 용도로 사용된다(#[용도] 참조). 무인 헬리콥터도 실용화되었지만, 안정된 비행을 위해 로터가 다수(4개나 8개 등)인 무인 항공기는 드론(무인 항공기)으로 분류되는 경우가 많다.^[131]

헬리콥터는 기체 전후 방향에 수직인(일반적으로 상하 방향) 축에 로터를 배치하고, 엔진 힘으로 회전시켜 로터의 받음각(피치각)과 회전면 기울기를 조정해 양력을 조정하거나 운동 방향을 바꾸는 항공기다. 주 로터가 하나(싱글 로터), 둘(#트윈로터 참조), 셋 이상(#멀티로터식 참조)인 것이 있다.

국토교통부 항공국 「항공기 안전 운항 기준」^[134] 제1부 "정의"에 따르면, 헬리콥터는 "하나 이상의 회전익으로부터 중요한 양력을 얻는 회전익 항공기의 하나"로 정의된다.

헬리콥터는 공중 위치에 머무르는 호버링(공중 정지), 호버링 상태에서 수직 상승/하강, 전방 수평 비행 이동, 기체 방향 유지하며 옆/뒤/비스듬한 방향 진행 등 기동이 가능하다. 비교적 좁은 장소에서 이륙·착륙할 수 있다.

이러한 특징으로 매우 광범위하게 사용된다. 산악/해양 조난 구조 활동에 활용(구조 헬기), 재난 발생 시 피해자 구조/안전 장소 이동, 피해 지역 구호 물자 수송 등에 사용된다. 도서 지역 환자 병원 이송, 응급 환자 수송(닥터 헬기), 언론 기관 공중 취재(보도 헬기), (정부) 요인 이동, 도시 상공 관광(유람 비행), (미국 등) 기업 임원 효율적 이동, 산불 등 공중 소화, 도주 범인 경찰 추적 등에도 이용된다. 자세한 내용은 #용도 참조.

군대에서 공격, 정찰, 헬리본 포함 인원/무기·물자 수송, 수색구조, 대잠초계 등에 다용된다. 긴 비행 갑판 없는 군함에서 함재기로 운용 가능, 다수 헬리콥터 탑재 헬기 항모도 있다.

로터 헤드 형식에 따라 공중제비 등 곡예 비행 가능 기체도 있다(#곡예비행 참조).

고정익기보다 속도 느리고, 연비 나쁘며, 항속거리 짧다.^[135]. 활주로 필요 없고 헬리패드만 있으면 이착륙 가능, 비행장-목적지 이동 시간 포함하면 고정익기보다 헬리콥터가 더 신속하게 이동 가능한 경우도 많다.

북미에서 헬리콥터 소음은 사회 문제다.

헬리콥터에는 항공기 제작사 제작·판매 완제품, GEN H-4 같은 자가 제작 항공기도 있다.

;모형, 무인기

라디오 조종 헬리콥터는 전자 자이로 소형화·고성능화로 복잡한 자세 제어 용이, 초소형 손바닥 크기 기체도 등장하여 좁은 공간에서도 날릴 수 있어 인기 높다. 농약 살포용 소형 원격 조종 헬기도 오랫동안 많은 농가에서 실용적 사용, 자동 제어 로봇 헬기도 등장했다. 관측용 원격 조종 소형 헬기도 있으며, 화산 화구 관측 등 위험하여 사람 접근 불가 장소 이미지·영상 및 데이터 수집에 도움을 주고 있다.^[136]

헬리콥터 연구는 기원전 중국 죽방울에서 시작, 르네상스 시대 유럽 레오나르도 다 빈치 스케치, 18세기-19세기 조지 케일리, 야코프 데겐 등 모형 거쳐, 여러 실험가들에 의한 증기기관 장착 시제기 제작으로 이어졌다. 조종사 태우고 로터 이용해 지상 이륙은 20세기에 들어서였다. 토마스 에디슨도 연소 반작용 이용 헬리콥터 연구했으나 폭발 사고로 연구 중단했다.

고정익기 등장 후 헬리콥터 실용화될 때까지 오토자이로 등장, 회전익 움직임에 대한 공기역학, 기계공학적 지식 얻어졌다.

1901년 독일 헬만 갠스빈트는 현재 헬리콥터에 해당, 동력 회전 회전익 장착 항공기에 2명 태우고 15초간 상승 시연.^[137]

1907년 프랑스 모리스 레제, 루이 브레게, 폴 콜뉴 등 차례로 약간 호버링 성공. 오스트리아-헝가리 제국에서 1917년 4개 로터 가진 헬리콥터, 1918년 동축 반전 로터 헬리콥터 테오도어 폰 카르만 등에 의해 개발, 각각 호버링 성공했다.

안정적 비행 헬리콥터 처음 비행은 1930년대 나치 독일,^[138] 하인리히 포커에 의해 베를린에서 개발된 포커볼프 Fw61. 안톤 플렛너도 헬리콥터 개발 기여했다.

러시아에서 미국 망명 이고르 시코르스키도 헬리콥터 개척자 중 한 명, 오늘날 반토크 테일 로터 방식 기초 된 단일 로터, 후미 로터 부착식 VS-300 1939년 초비행. 발전형 R-4 제2차 세계 대전 말기 미군에서 사용.

회전익기로 수직 상승/수직 착륙/공중 정지(호버링) 얻으려면 중량 대비 출력 작은 레시프로 엔진으로는 한계, 충분한 실용 성능 얻으려면 경량 고출력 가스터빈 엔진 채용 기다려야 했다. 비행기 발명가 오빌 라이트 1936년 서한에서 헬리콥터 실용적이지 않다고 말했다.

1951년 12월 11일, 보잉 T50 터보샤프트 엔진 탑재. 기존 레시프로 엔진보다 크게 향상. 1951년, 카만 K-225 세계 최초 가스터빈 엔진식 헬리콥터. 현재 스미소니언 박물관 보존. 2년 후 1954년 3월 26일, 개량형 미 해군 HTK-1 최초 쌍발 터빈 헬리콥터 비행. 1955년 프랑스 수드 에스트 SE.3130 (Alouette II^영어) 세계 최초 가스터빈 엔진 탑재 양산형 헬리콥터 등장,^[139] 여러 세계 기록 경신. 이후 제트 헬리콥터라는 헬리콥터 한 분야 만들어진다.

군사 목적 제2차 세계 대전 말기 실전 투입, 영국령 말레이(현 말레이시아) 대게릴라전, 한국 전쟁에서도 사용되었지만, 연락/정찰/항공 구난 등 보조 임무에 그쳤고, 본격 운용 제트 헬리콥터 실용화 이후 베트남 전쟁이 처음. 이후 헬리콥터 항공 전력 필수 불가결 존재.

일본에서 1903년 가인/발명가 마루오카 케이 제작 인력식 이중 반전식 로터 "마루오카식 인력 헬리콥터(승공기)"^[140]^[141]^[142], 1937년경 마부치 세이이치 제작 "마부치식 헬리콥터" 기록, 1944년 요코하마 고등 공업학교 히로츠 마리 교수 조교/학생 협력, 쌍로터 형식 헬리콥터 "특수 경첩 레호" 개발 기록 있다.^[143]

니시하라 마사카쓰 『항공 소년 독본』(1940년)에는 다음과 같은 설명이 있다.

(헬리콥터)는 사람이 탈 수 있는 죽방울로, 로 르는 프로펠러의 를 으로 시켜 상승하는 것입니다.

1945년 태평양 전쟁 패전 일본 점령 미진주군 사용 일본인들 놀라게 했다는 기록.^[144] 1952년 요미우리 Y-1, 카야바 헬리플레인, 하기와라 JHX 헬리콥터 개발되었지만 모두 비행 이르지 못했다.^[143] 전일본공수 전신 일본 헬리콥터 수송 1952년 12월 27일 홍보 활동 목적 설립. 1988년 6월 20일-1991년 10월 18일 시티에어링크 하네다-나리타 노선 운항했지만, 소음 문제, 일반 비행기보다 운항 비용 높아 항공 노선 적자, 폐지.

1995년 겐 코퍼레이션 1인승 H-4 시험 비행 실시. 국내 애호가 제작 홈빌트기로 실제 비행 사례 여러 건 있다.

2017년 시점, 동방항공 하치조섬-미쿠라섬-미야케섬-이즈오섬-토시마 왕복, 하치조섬-아오가시마 왕복 도쿄 아일랜드 셔틀 정기 항로 운항. 일본 유일 정기 승합 헬리콥터 항로. 사내 전용기로서도 일정 수요, 중소 항공사 운항 수탁 비즈니스 전개.

홍콩-마카오 헬리콥터 정기 항로(홍콩 익스프레스 항공) 존재, 한때 세계 유일 헬리콥터 국제선 정기 항로였지만, 모두 중국 반환, 현재 (출입국 여권 필요) 국내선 운항. 이용객 많은 정기 노선 모나코-니스(프랑스) 간, 밴쿠버-빅토리아 간 등 있다.

2021년 미국 항공우주국(NASA) 화성 보낸 무인 헬리콥터 "인제뉴이티"(Ingenuity) 비행 성공, 지구 대기보다 훨씬 희박 화성 대기에서도 헬리콥터 실용 가능 증명.^[145]

플래핑, 드래깅, 페더링에 사용되는 힌지 장착 상태 따라 분류. 힌지 부분 금속 베어링 장착 일반적, 기능 유지 위해 윤활 등 정기적 유지보수 필요, 실링 부분 윤활유 누유 위험, 고장 위험 수반. 블레이드 큰 하중 요동 운동, 장수명 베어링 설계 어렵고, 구조 복잡, 무게 크다는 문제 있었다. 최근 금속 박판, 고무 박층 여러 겹 쌓은 적층 형태, 어느 정도 각도 범위에서 블레이드 작동 허용, 블레이드 원심력 의한 압축 하중 견딜 수 있도록 큰 압축 강성/강도 가진 엘라스토메릭 베어링 사용, 정비성, 신뢰성 향상 도모.^[153] 힌지 사용하지 않는 것은 복합재 만들어진 허브/블레이드 처짐 힌지 대신 이용.

드래깅 힌지에는 드래그 댐퍼/리드-래그 댐퍼라고 하는 유압 댐퍼 블레이드-마스트/허브 사이 장착, 블레이드 드래깅 운동 대해 감쇠력 주고 있다. 구조 복잡, 무게 무겁고, 조정 어렵고, 진동 원인, 구조 간단, 무게 가볍고, 고무 전단 변형 의한 점탄성 이용 엘라스토메릭 댐퍼 사용, 구조 단순화, 경량화 도모.

로터 헤드 상단 정류 위해 페어링 장착 기체도 있으며, 군용 드라이브 샤프트 내부 통과시켜 로터 헤드 상단 레이더/카메라 등 전자 장비 갖춘 기체도 있다.

;전관절형 로터 ()

:플래핑 힌지, 드래깅 힌지, 페더링 힌지에 의해 3축 모든 방향으로 블레이드의 움직임을 가능하게 한 로터 헤드. 헬리콥터의 등장부터 현재까지 3장 이상의 블레이드를 가진 로터에 널리 사용되고 있으며, 모든 로터 헤드의 기본이 되는 것이다.

;반관절형 로터 ()

:플래핑 힌지, 페더링 힌지에 의해 블레이드의 2축 방향으로 움직임을 가능하게 한 것. 드래깅 힌지가 없으므로, 회전면 방향으로의 진행이나 지연 운동은 로터 헤드 쪽이 아니라 블레이드의 처짐으로 대응한다. 전관절형에 비해 구조가 단순하며, 전관절형보다 움직임이 제한된 플래핑 힌지이다.

;시소형 로터 ()

:2장 블레이드에만 사용되는 방식으로, 양쪽 블레이드가 페더링 힌지 또는 유니버설 조인트를 통해 마스트의 로터 헤드와 연결되어 있으며, 마스트와 로터 헤드의 연결점을 지점으로 하여 시소 상태로 균형을 이루고 있는 로터. 정의상은 반관절형 로터의 일종이지만, 블레이드와 함께 로터 헤드 자체의 각도가 변하는 점이 다른 방식과 다르다. 반관절형 로터 중에서는 플래핑 힌지가 제한된 것이며, 비행 중 플래핑으로 발생하는 코닝에서는 블레이드 근원에 큰 굽힘 응력이 걸리므로, 원래 허브에 코닝 각을 가지게 하는 "프리코닝"에 의해 굽힘 응력을 경감시키는 것 외에, 블레이드 근원에 더블러라고 하는 보강재가 층으로 붙여지는 경우가 많다. 또한, 로터 회전면을 기울이는 시소 힌지를 2장의 블레이드의 무게중심 위치를 잇는 선상에 위치시킴으로써(이것을 언더슬링이라고 함), 회전 방향의 진행이나 지연 운동이 발생하지 않는 구조이다. 따라서 드래깅 힌지가 필요하지 않다. 전관절형에 비해 기구를 단순하게 할 수 있지만, 비행 중에 기체의 하중이 낮은 상태에서(저 G) 사이클릭을 조작했을 경우, 로터 헤드가 떠올라 드라이브 샤프트에 과도하게 접촉하는 마스트 범핑을 초래하기 쉽기 때문에, 하강 시 운동 제한이 있으며, 급격한 하강 시 등 아래쪽으로 강한 가속을 수반하는 운동에서는 급격한 머리 숙임 동작이나 기복이 심한 산의 능선을 따라 비행하는 운동이 제한된다는 큰 단점도 있으며, 상승에서 하강으로 이행하는 조종이나 난기류 등에는 특히 주의를 요한다.^[154] 주로 벨과 로빈슨의 기체에 사용되고 있지만, 현재의 벨은 4장 블레이드가 주류가 되고 있다.

;무관절형 로터 ()

:페더링 힌지 이외의 힌지를 가지지 않는 것. 전관절형에 비해 구조가 대폭 단순해지고, 신뢰성과 정비성이 우수할 뿐만 아니라, 조종성과 안정성이 향상되어, 곡예 비행의 기체에도 많이 사용되고 있다. 초기의 것은 플래핑, 드래깅 모두 움직임을 허용하지 않는 구조였지만, 현재의 것은 로터의 허브 또는 블레이드의 뿌리 부분을 굽힘 강성을 작게 하여 처지기 쉬운 부분으로 하고, 탄성 변형함으로써 힌지의 기능을 수행함으로써, 블레이드의 플래핑, 드래깅 모두 움직임이 가능하게 되었다. 하지만 반관절형 로터와 마찬가지로 비행 중 플래핑으로 발생하는 코닝에서는 블레이드 근원에 큰 굽힘 응력이 걸리므로, 원래 허브에 코닝 각을 가지게 하는 "프리코닝"에 의해 굽힘 응력을 경감시키는 것 외에, 그 이상의 코닝 각의 변화는 블레이드의 뿌리 부분을 처지게 함으로써 대응하고 있다. 이 방식은 블레이드의 뿌리에 큰 굽힘 모멘트가 걸리기 때문에, 1970년대에 복합 재료에 의한 강인한 블레이드의 제조 기술의 완성에 의해 처음으로 실현 가능하게 되었다. 단점으로는 같은 이유로, 어느 정도 이상 대형의 헬리콥터에는 채용이 어렵다는 것과 블레이드에서 기체에 전달되는 진동이 증가하기 쉬운 점이 있다. 2008년 시점에서는 무관절형에 한정하지 않고, 전관절형이나 반관절형에서도 복합 재료 블레이드는 일반적이 되고 있다.^[155] 링크스 등에서는 드래깅 힌지는 없어도 댐퍼만 갖추고 있다.^[156]

;베어링리스 로터 ()

:플래핑, 드래깅, 페더링의 각 힌지류를 전혀 가지지 않고, 완전한 "무관절"이 된 로터 헤드. 블레이드의 플래핑, 드래깅, 페더링의 3축 방향의 움직임은 허브와 블레이드 날개면 사이의 뿌리 부근의 "커프" 부분에 "요크"라고 하는 복합 재료로 만들어진 판 스프링 기능을 가진 부품이 유연하게 탄성 변형함으로써 힌지의 기능을 수행함으로써 이루어지고 있으며, 경량화와 장수명화, 안전성 향상과 항력 감소, 구조의 단순화를 실현할 수 있다. 테일 로터부터 실용화가 시작되어, 그 후에 메인 로터로의 실용화가 시작되고 있다.

일반적으로 엔진에서 변속기를 거쳐 로터 헤드에 연결되지만, 아래와 같은 방식도 존재한다.

팁제트 방식

: 날개 끝에 추진 장치를 부착하여 로터를 회전시킴으로써 반토크를 발생시키지 않도록 하는 방식이지만, 소음이 크고 연료 소비가 많다는 등의 기술적 문제를 안고 있어 가스터빈 엔진의 일반화에 따라 사라졌다.

핫사이클 로터

: 팁제트 방식의 파생형으로, 각종 가스터빈 엔진 등에서 추출한 배기가스 그 자체 또는 외기와 혼합하여 어느 정도 온도를 낮춘 배기가스나 배기를 내열·내압 튜브 등으로 로터 선단에 유도하여, 거기에서 분사하여 로터를 회전시킨다.

5. 2. 군용

헬리콥터는 일반 항공기와 달리 수직 이착륙, 공중 정지(호버링), 전후좌우 기동이 가능하여 지상전에서 핵심적인 역할을 한다. 그러나 회전익으로 추력과 양력을 얻기 때문에 대공화기에 취약하여, 최근 공격용 헬리콥터는 생존성을 높이기 위해 중장갑과 항공 전자 장비를 장착한다.^[176]

5. 2. 1. 전술 목적상 구분

헬리콥터는 일반 항공기와 다른 비행 특성을 가지며, 특히 수직 이착륙, 공중 정지(호버링), 전후좌우 기동 능력이 뛰어나 지상전과 결합한 전술에서 핵심적인 역할을 수행한다. 하지만 회전익으로 추력과 양력을 얻는 특성상 대공화기에 취약하여, 최근 중무장 공격용 헬리콥터는 생존성을 높이기 위해 중장갑과 항공 전자 장비를 장착한다.^[176]

대전차 공격용: 전차는 구조상 공중 공격에 취약하다. 대전차 미사일, 고속 로켓, 대구경 기관포를 장착하고 정면에서 탐지하기 어려운 형태로 설계된 전투 헬리콥터는 기갑부대의 천적이다.
공중 강습 부대 투입용: 기계화 부대 이상의 기동성과 낮은 탐지성을 이용하여 병력을 쉽게 원하는 곳에 투입하고 철수할 수 있다.^[176]
정찰용: 쉽게 찾기 어렵다는 특성을 이용해 전술 상황에서 적을 정찰하거나 강습 정찰한다.
대잠수함용: 공중 정지 능력을 이용해 디핑 소나(수중 잠수함 탐지기)와 투하식 경어뢰를 장착하고 함대의 전방에서 잠수함을 수색한다.
수송용: 전장에서 사용되는 장비를 수송한다.
구조용: 적지나 해상에 있는 아군 병력을 구조한다.

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6. 비행기와의 비교

일반 비행기는 날개에 일정 속도 이상의 바람이 부딪혀 양력(揚力)을 얻어 비행한다. 따라서 최소 속도 이하에서는 양력이 부족하여 비행이 불가능하다. 경비행기는 시속 80km, YS-11 터보프롭 수송기는 시속 135km, 제트 수송기는 시속 180~200km 정도의 최소 속도를 필요로 하며, 이 속도에 도달하기 위해 활주(滑走)가 필요하다.

반면 헬리콥터는 회전날개(로터)를 엔진으로 회전시켜 양력을 얻으므로, 정지 상태에서도 양력을 얻을 수 있다. 이 점이 일반 비행기와 가장 큰 차이점으로, 최소 속도의 제한이 없어 활주 없이 이착륙이 가능하고 공중 정지가 가능하다. 이러한 특징 덕분에 일반 비행기와는 다른 다양한 역할을 수행한다. 그러나 공기 저항이 커서 속도가 느리고, 연료 소비량이 많다는 단점도 있다.^[135]

하지만 헬리콥터는 고정익기에 비해 일반적으로 속도가 느리고, 연비도 나쁘며, 항속거리도 짧다. 한편, 고정익기처럼 활주로가 필요 없고, 헬리패드만 있으면 이착륙이 가능하므로, 비행장과 목적지 사이의 이동 시간을 포함하면 고정익기보다 헬리콥터가 더 신속하게 이동할 수 있는 경우도 많다.

7. 안전

헬리콥터가 일반적인 고정익 항공기만큼 빠르게 비행할 수 없는 주된 이유는 회전 날개(로터)의 특성 때문이다. 헬리콥터가 제자리 비행(호버링)을 할 때는 로터 바깥쪽 날개 끝이 날개 길이와 회전 속도에 의해 결정되는 속도로 움직인다. 그러나 헬리콥터가 움직이기 시작하면, 공기 중에서의 날개 속도는 헬리콥터의 이동 속도와 회전 속도 모두에 영향을 받는다.

러시아 공군의 카모프 Ka-50 헬리콥터. 동축형 로터 시스템을 사용하고 있다

앞으로 나아가는 쪽의 로터 날개(전진익)는 헬리콥터 자체 속도보다 훨씬 빠른 속도로 공기를 가르게 된다. 이 날개 끝의 속도가 음속을 넘어서게 되면, 항력(공기 저항)과 진동이 크게 증가한다.

전진익은 더 많은 양력(위로 뜨는 힘)을 발생시키는 반면, 뒤로 움직이는 날개(후퇴익)는 양력이 감소한다. 헬리콥터가 날개 끝이 회전하는 속도에 가까워질수록, 후퇴익은 거의 같은 속도로 움직이는 공기를 통과하게 되어 양력을 거의 만들지 못한다. 이로 인해 중앙 샤프트에 큰 토크(회전력) 응력이 발생하고, 기체가 후퇴익 쪽으로 기울어져 조종이 어려워질 수 있다. 이중 반대 회전 날개는 두 개의 전진익과 두 개의 후퇴익이 서로 힘을 상쇄하기 때문에 이러한 문제를 방지한다.

전진익과 후퇴익의 공기 속도 차이로 인해 발생하는 양력의 비대칭성을 보정하기 위해, 로터 날개는 "플랩(깃털처럼 움직임)"하도록 설계된다. 전진익은 위로 들려 받음각(날개가 공기를 받는 각도)이 작아지고, 후퇴익은 아래로 내려가 받음각이 커져 더 많은 양력을 얻는다. 하지만 고속에서는 로터에 가해지는 힘이 지나치게 커져 과도하게 "플랩"하고, 후퇴익의 받음각이 너무 커져 실속(양력 상실)할 수 있다.

이러한 이유로 헬리콥터의 최대 안전 속도는 V_NE("절대 초과해서는 안 되는 속도")라는 설계 등급으로 정해진다.^[99] 헬리콥터가 후퇴익 실속이 발생하는 속도로 비행하면, 심한 진동, 기수 상승(피치업), 기체 횡축 회전(롤) 등이 발생할 수 있다.

7. 1. 위험 요소

헬리콥터는 여러 가지 위험 요소를 가지고 있다. 안전하지 못한 조작은 조종 불능, 구조적 손상, 또는 사망으로 이어질 수 있다. 다음은 헬리콥터의 잠재적 위험 요소 목록이다.

파워 정착: 항공기가 하강을 멈출 만한 충분한 동력이 없는 경우이다. 조기에 수정되지 않으면 와류 고리 상태로 발전할 수 있다.^[106]
와류 고리: 낮은 대기 속도, 높은 출력 설정 및 높은 하강률의 조합으로 인해 발생하는 위험이다. 로터 팁 와류는 로터 디스크 아래의 고압 공기에서 디스크 위의 저압 공기로 순환하여 헬리콥터가 자체 하강 기류에 정착하게 한다.^[106] 동력을 더 추가하면 공기 순환 속도가 증가하고 상황이 악화된다.
후퇴 날개 실속: 고속 비행 중에 발생하며 헬리콥터의 전진 속도를 제한하는 가장 일반적인 요인이다.
접지 공진: 관절식 로터 시스템의 블레이드의 리드/래그 간격이 불규칙해질 때 발생하는 자체 증폭 진동이다.
저중력 상태: 양의 G-힘 상태에서 음의 G-힘 상태로의 급격한 변화로 양력 상실(언로딩 디스크)과 그 후의 롤오버를 초래한다. 디스크가 언로딩된 상태에서 후방 사이클릭을 적용하면 주 회전 날개가 테일을 치면서 치명적인 고장을 일으킬 수 있다.^[107]
동적 전복: 헬리콥터가 스키드 중 하나를 중심으로 회전하여 측면으로 '넘어지는' 현상이다. (고정익 항공기의 활주로 이탈과 유사하다.)
동력 전달계 고장, 특히 고도-속도 다이어그램의 음영 영역 내에서 발생하는 고장.
테일 로터 제어 시스템의 기계적 고장이나 테일 로터 추력 권한 상실( "테일 로터 효과 상실"(LTE)이라고 함)로 인해 발생하는 테일 로터 고장.
먼지가 많은 조건에서의 브라운아웃 또는 눈이 많은 조건에서의 화이트아웃.
엔진이 비행을 유지하기에 충분한 RPM으로 블레이드를 구동할 수 없는 낮은 로터 RPM.
로터 허브 피치 베어링(브리넬링)에 과도한 스트레스를 가하고, 심각한 경우 항공기에서 블레이드가 분리될 수 있는 로터 과속.
저고도 작전 및 외딴 지역에서의 이착륙으로 인한 와이어 및 나무 충돌.^[108]
상황 인식 부족으로 인해 항공기가 의도치 않게 지상에 충돌하는 지형으로의 통제되지 않은 비행.
일부 헬리콥터에서 발생하는 마스트 충돌^[109]

헬리콥터가 고정익 항공기만큼 빠르게 비행할 수 없는 이유는 다음과 같다. 헬리콥터가 호버링(정지비행)할 때, 로터(회전익)의 바깥쪽 날개 끝은 날개 길이와 회전 속도에 따라 결정되는 속도로 이동한다. 그러나 움직이는 헬리콥터의 경우, 공기 중에서 날개의 속도는 헬리콥터의 속도와 회전 속도에 모두 의존한다. 전진하는 로터 날개의 공기 속도는 헬리콥터 자체의 속도보다 훨씬 높다. 이 날개의 속도가 음속을 초과하면 항력과 진동이 크게 증가할 수 있다.

전진하는 날개는 후퇴하는 날개보다 공기 속도가 높고 양력의 비대칭성을 생성하기 때문에, 로터 날개는 "플랩(깃털처럼 움직임)"하도록 설계되었다. 전진하는 날개는 위로 들리고 받음각이 작아지고, 반대로 후퇴하는 날개는 아래로 내려가 받음각이 커지고 더 많은 양력을 생성한다. 고속에서는 로터에 가해지는 힘이 과도하여 과도하게 "플랩"하고, 후퇴하는 날개의 받음각이 너무 커져 실속될 수 있다. 이러한 이유로 헬리콥터의 최대 안전 전진 속도는 V_NE("절대 초과해서는 안 되는 속도")라는 설계 등급으로 지정된다.^[99] 과도한 후퇴 날개 실속이 발생하는 공기 속도로 헬리콥터가 비행할 경우, 심한 진동, 피치업(기수 상승), 그리고 후퇴 날개 쪽으로 롤(기체 횡축 회전)이 발생할 수 있다.

7. 2. 대한민국 헬리콥터 사고 현황

사망자 수 기준 헬리콥터 추락 사고 목록
날짜	운영자	기종	사건 및 위치	사망자 수
2002년 8월 19일	러시아	밀 Mi-26	체첸 상공에서 격추됨	127^[110]
1982년 12월 9일	니카라과	밀 Mi-8	산디니스타 반군에 의해 88명을 태우고 비행 중 격추됨. 승객 84명이 사망하고 승무원 4명은 생존함.^[111]	84
1997년 2월 4일	이스라엘	시콜스키 CH-53 시 스탤리온 (2대)	이스라엘 상공에서 충돌	73
1992년 12월 14일	러시아 (러시아 공군)	밀 Mi-8	강력한 호위에도 불구하고 아브하스에서 조지아군이 SA-14 휴대용 지대공 미사일로 격추함. 주로 러시아 난민으로 구성된 승무원 3명과 승객 58명이 사망함.^[112]	61
1993년 10월 4일	조지아	밀 Mi-8	동부 아브하스에서 난민 60명을 수송하던 중 격추됨. 탑승자 전원 사망.^[112]	60
1977년 5월 10일	이스라엘	CH-53	추락 요르단 계곡의 이타브 근처	54
1968년 1월 8일	미국	시콜스키 CH-53A 시 스탤리온, 미국 해병대	동하 전투 기지 근처 남베트남에서 추락. 승무원 5명과 승객 41명 전원 사망.^[113]	46
1972년 7월 11일	미국	시콜스키 CH-53D 시 스탤리온, 미국 해병대	남베트남 꽝찌 근처에서 미사일 공격으로 격추됨. 미국 해병대 6명과 베트남 해병대 50명이 탑승. 미국 해병대 3명과 베트남 해병대 43명이 사망함.^[114]	46
1982년 9월 11일	미국	보잉 CH-47 치누크, 미 육군	만하임(당시 서독)의 에어쇼에서 추락.	46^[115]
1986년 11월 6일	영국 국제 헬리콥터	보잉 234LR 치누크	추락 셰틀랜드 제도	45
1992년 1월 28일	아제르바이잔	밀 Mi-8	격추	44
2009년 7월 3일	파키스탄 (파키스탄 육군)	밀 Mi-17	추락	41
2011년 8월 6일	미국	CH-47 치누크	격추, 아프가니스탄	38^[116]
1971년 8월 18일	미국	CH-47 치누크, 미 육군	당시 서독 페그니츠 근처에서 추락. 승무원 4명과 승객 33명 전원 사망.^[117]	37
2005년 1월 26일	미국	시콜스키 CH-53E 슈퍼 스탤리온, 미국 해병대	추락 이라크 알 루트바 근처	31^[118]

항공 사고 목록도 참조

1988년 사다미사키 반도 미군 헬기 추락 사고
오키나와 국립대학 미군 헬기 추락 사건(2004년)
사야기시마 해상 해상보안청 헬기 추락 사고(2010년)
동아제르바이잔주 헬리콥터 추락 사고(2024년)

8. 관련 용어

헬리콥터의 어원은 그리스어 단어 헬릭스(ἕλιξ|hélix^grc・나선)와 프테론(πτερόν|pterón^grc・날개)이다. 1861년 귀스타브 드 퐁통 다메쿠르는 이 두 단어를 결합하여 헬리콥테르(hélicoptère^프랑스어)라는 신조어를 만들었다. 이 단어는 영어에서 헬리콥터(helicopter^영어)로 변형되었으며, 일본어 표기도 영어 발음을 따른다.^[132]

일본에서는 영어를 음역하여 '''헬리콥터'''라고 부르며, 한자로는 '''나선익기'''^[129]로 표기한다. 마루오카 케이는 메이지 38년에 자신이 발명한 헬리콥터를 '''승공기'''라 명명했다. 중국어와 북한의 문화어에서는 '''직승기'''(直升機, 수직으로 상승하는 비행기)라고 부른다.

어원상 "헬리콥터"는 '헬리코・프터'로 구분하는 것이 맞지만, 일본어와 영어에서는 '헬리(heli)'나 '콥터(copter)'로 줄여 쓰기도 한다.

영어에서는 로터가 공기를 자르는 모습에서 착안하여 '초퍼(chopper)'라고도 부른다. 이 용어는 한국 전쟁 때 속어로 생겨나 베트남 전쟁을 거치며 널리 퍼졌다.^[133]

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