Полет вертолета - физическая модель.

Начну с самых противоречивых выводов: 1) вертолет в инверте так же устойчив как и в нормальном полете. 2) сила тяжести не выравнивает вертолет.

Условной моделью вертолета можно считать шарик на стекле, двигая стекло и наклоняя его можно передвигать шарик и останавливать в любой точке. Более точная модель это шайба на воздушной подушке на той же гладкой плоскости.

Классический вертолет это маховик на оси которого находится некоторая масса. Основная сложность состоит в том, что маховик является и движителем и органом управления и механическим гироскопом.
Маховик сохраняет ориентацию оси вращения в пространствеа, а при попытке наклона ведет себя в соответствии с эфектом гироскопической прецессии, т.е. наклоняется в направлении перпендикулярном приложенной силе.

Маховик легко сдвинуть не меняя ориентацию оси вращения.

На вертолет действуют: сила тяжести постоянного направления, тяга основного ротора, проходящая через Ц.Т. вертолета при отпущенных «рычагах управления», наклоняющаяся при наклоне тарелки перекоса. и тяга хвостового ротора, перпендикулярная тяге основного.

Наклоняя тарелку перекоса мы в результате наклоняем плоскость, по которой может скользить модель.

Настроенный вертолет, при отпущенных стиках движется в сторону наклона ротора, при этом не меняя наклона.

Интересный момент с ограниченной скоростью продвижения вертолета. Получается что скорость продвижения зависит от наклона ротора, но чем больше наклон тем больше должна быть тяга т.к. вертикальная составляющая тяги, компенсирующая силу тяжести падает при наклоне ротора. Увеличить тягу можно либо увеличивая частоту вращения ротора, либо шаг и то и другое имеет физический предел.