ヘリコプターはどのようにして前に進むのか？

図１前進するヘリコプター
（出典：Wiki「Sikorsky CH-53E
Super Stallion」）

図２ブレードに生じる揚力

図３ローター・ヘッド部

図４揚力の分解

ヘリコプターが前に進んでいる写真を見ると、羽根は機体から斜めに傾いているようには見えません。図１にように羽根・機体の位置関係は変わらず、全体が前のめりになっているだけです。どうしてこのような前傾体勢ができるのかを調べてみました。

ヘリコプターの羽根（メインローター・ブレード）の回転を瞬時的に捉えると、図２のように空中をブレードが移動することになります。相対的にはブレードに対して風の流れが生じることになるので、風の流れに対しブレードを傾ける（迎角、ピッチ）と揚力が発生します。飛行機の翼と同じ原理です。
各ブレードからの揚力を合わせたものとヘリコプター（乗員、荷物も含む）への重力が同じ値になっていれば、ヘリコプターは空中に停止する、すなわちホバリング状態になります。飛行機と異なりヘリコプターはブレードの回転数が一定なので、ブレードのピッチ角を変えることで上方向や下方向へ移動します。ピッチ角を大きくする（ブレードをより傾ける）と揚力が増え上昇します。ピッチ角を小さくすれば下降します。ピッチ角の調整はローター・ヘッド部にあるロッドを上下させることで行います（図３）。このロッドはロータと一緒に回転するので、ブレードが回転していても操作することができます。また、各ブレードのピッチ角はそれぞれ別々に調整できます。
ホバリング状態から前進するには、ブレードが後部にいる時にはピッチ角を大きくして揚力を増加させ、前部にいる時にはピッチ角を小さくして揚力を減少させます。するとブレード面は前に倒れ、揚力全体は図４のような方向になります。この全体の揚力を上向きの力と推力に分解します。上向きの力はヘリコプターの重力との大小で、上昇、ホバリングあるいは降下する力になります。推力から抗力（空気の抵抗）を差し引いた力によりヘリコプターが前進することになります。後退、横移動も同様です。
ヘリコプターが前進するとその風速とブレードの回転による風速の両方を考えなければなりません。ブレードの回転方向がヘリコプターの前進する方向に位置する時には両方の風速が重なることになるので、揚力が大きくなります。そのため、揚力を下げるためにピッチ角を下げます。ブレードが逆方向の位置にいる時にはピッチ角を上げます。このように右半分と左半分で揚力のアンバランスが生じるのを防ぐために、ブレードが１回転する間に位置に応じてブレードのピッチ角を変えることになります。このピッチ角の制御をサイクリック・ピッチ・コントロールと言います。
ヘリコプターの左回転や右回転はテール・ローター（ヘリコプターの最後端にある別の羽根）を操作することで行います。テール・ローターは、ブレードが回転する時に機体の逆回転を防ぐためのものですが、その度合いを変えることで左や右に回転することができます。