miniatura|Les hèlixs d'un avió de transport militar C-130J Super Hercules En aeronàutica, una hèlix d'avió, també anomenada hélice,Beaumont, R.A.; Aeronautical Engineering, Odhams, 1942, Chapter 13, "Airscrews". converteix el moviment rotatori d'un motor o una altra font d'energia en un corrent d'escapament que empeny l'hèlix cap endavant o cap enrere. Comprèn un eix giratori accionat per motor, al qual s'uneixen diverses pales de secció aerodinàmica radial de manera que tot el conjunt gira al voltant d'un eix longitudinal. El pas de les pales pot ser fix, variable manualment a unes poques posicions establertes o del tipus de "velocitat constant" variable automàticament.
L'hèlix s'acobla a l'eix de transmissió de la font d'energia directament o mitjançant un engranatge reductor. Les hèlixs poden estar fetes de fusta, metall o materials compostos.
Les hèlixs només són útils a velocitats de l'aire subsòniques, generalment per sota d'uns 480 770 mph (1,275 km/h) km/h), tot i que l'avió experimental equipat amb hèlix McDonnell XF-88B va aconseguir una velocitat de Mach 1,01 en picat, amb una eficiència d'hèlix del 78%.
Història miniatura|Un japonès decorat helicòpter de bambú Les primeres referències de vol vertical provenen de la Xina. Des de cap al 400 aC,Leishman, J. Gordon. Principles of Helicopter Aerodynamics. Cambridge aerospace series, 18. Cambridge: Cambridge University Press, 2006. . Web extract els nens xinesos han jugat amb joguines voladores de bambú.Goebel, Greg. Vectorsite.net. Retrieved: 11 November 2008 Aquest helicòpter de bambú es fa girar fent rodar un pal unit a un rotor entre les mans. El gir crea sustentació i la joguina vola quan es deixa anar. El llibre taoista del segle IV dC Baopuzi de Ge Hong (抱朴子 "Mestre que abraça la simplicitat") descriu algunes de les idees inherents als avions d'ala rotatòria.Fay, John. "Helicopter Pioneers – Evolution of Rotary Wing Aircraft." Helicopter History Site. Retrieved: 28 November 2007
Dissenys similars a la joguina d'helicòpter xinesa van aparèixer en pintures renaixentistes i altres obres.
No va ser fins a principis de la dècada del 1480, quan Leonardo da Vinci va crear un disseny per a una màquina que es podria descriure com una "hélice aèria", que es va fer cap avenç registrat cap al vol vertical. Les seves notes suggerien que va construir petits models voladors, però no hi havia indicis de cap disposició per aturar el rotor perquè no fes girar l'aeronau.Rumerman, Judy. "Early Helicopter Technology." Centennial of Flight Commission, 2003. Retrieved 12 December 2010Pilotfriend.com "Leonardo da Vinci's Helical Air Screw." Pilotfriend.com. Retrieved 12 December 2010 A mesura que el coneixement científic augmentava i es feia més acceptat, l'home va continuar perseguint la idea del vol vertical. Molts d'aquests models i màquines posteriors s'assemblarien més a l'antiga baldufa voladora de bambú amb ales giratòries, que no pas a la hélice de Leonardo. miniatura|El cargol aeri de Leonardo El juliol de 1754, el rus Mikhaïl Lomonosov havia desenvolupat un petit coaxial modelat a partir de la baldufa xinesa però impulsat per un dispositiu de ressort enrotllatLeishman, J. Gordon (2006). Principles of Helicopter Aerodynamics. Cambridge University Press. p. 8. i ho va demostrar a l'Acadèmia Russa de les Ciències. Era impulsat per una molla i es va suggerir com a mètode per elevar instruments meteorològics. El 1783, Christian de Launoy i el seu mecànic, Bienvenu, van utilitzar una versió coaxial de la baldufa xinesa en un model que consistia en plomes de vol de gall dindi contrarotants com a pales del rotor, i el 1784 ho van demostrar a l'Acadèmia Francesa de les Ciències. Jean Baptiste Marie Meusnier va descriure un dirigible presentat el 1783. Els dibuixos representen un dirigible envoltant aerodinàmic amb globus interns que es podien utilitzar per regular la sustentació. El dirigible va ser dissenyat per ser impulsat per tres hèlixs. El 1784, Jean-Pierre Blanchard va muntar una hèlix manual a un globus, el primer mitjà de propulsió registrat transportat a l'aire. Sir George Cayley, influenciat per una fascinació infantil per la baldufa xinesa, va desenvolupar un model de plomes, similar al de Launoy i Bienvenu, però impulsat per bandes elàstiques. A finals de segle, havia progressat fins a utilitzar làmines d'estany per a les pales del rotor i molles per a la potència. Els seus escrits sobre els seus experiments i models serien influents en els futurs pioners de l'aviació.Rumerman, Judy. "Early Helicopter Technology." Centennial of Flight Commission, 2003. Retrieved 12 December 2010 miniatura|Un prototip de doble hèlix creat per Mikhaïl Lomonosov, 1754 William Bland va enviar dissenys per al seu "Dirigible Atmòtic" a la Gran Exposició celebrada a Londres el 1851, on es va exposar una maqueta. Es tractava d'un globus allargat amb una màquina de vapor que accionava dues hèlixs bessones suspeses a sota. Alphonse Pénaud va desenvolupar joguines d'helicòpter amb rotor coaxial el 1870, també impulsades per bandes elàstiques. El 1872 Dupuy de Lomé va llançar un gran globus navegable, que era impulsat per una gran hèlix girada per vuit homes. Hiram Maxim va construir una embarcació que pesava 3.5 long tons (3.6 t), amb un 110 peus (34 m) envergadura que estava propulsada per dos 360 CV (270 kW) motors de vapor que accionaven dues hèlixs. El 1894, la seva màquina va ser provada amb rails superiors per evitar que s'elevés. La prova va demostrar que tenia prou sustentació per enlairar-se. Una de les joguines de Pénaud, regalada pel seu pare, va inspirar els germans Wright a perseguir el somni de volar. La forma de perfil aerodinàmic retorçat d'una hèlix d'avió va ser iniciada pels germans Wright. Mentre que alguns enginyers anteriors havien intentat modelar hèlixs d'aire en hèlixs marines, els germans Wright es van adonar que una hèlix és essencialment el mateix que una ala, i van poder utilitzar dades dels seus experiments anteriors al túnel de vent en ales, introduint un gir al llarg de la longitud de les pales. Això era necessari per mantenir un angle d'atac més uniforme de la pala al llarg de la seva longitud. Les pales de la seva hèlix original tenien una eficiència d'aproximadament el 82%, en comparació amb el 90% d'una hèlix d'aviació general petita moderna (2010), la McCauley de 3 pales utilitzada en un avió Beechcraft Bonanza. Roper cita un 90% per a una hèlix per a una aeronau de propulsió humana.
La caoba va ser la fusta preferida per a les hèlixs durant la Primera Guerra Mundial, però l'escassetat en temps de guerra va fomentar l'ús de noguera, roure, cirerer i freixe. Alberto Santos Dumont va ser un altre pioner, havent dissenyat hèlixs abans dels germans Wright per als seus dirigibles. Va aplicar els coneixements adquirits amb les experiències amb dirigibles per fer una hèlix amb un eix d'acer i pales d'alumini per al seu biplà 14 bis el 1906. Alguns dels seus dissenys utilitzaven una làmina d'alumini doblegada per a les pales, creant així una forma de perfil aerodinàmic. Estaven molt corbades, i això, juntament amb l'absència de gir longitudinal, les feia menys eficients que les hèlixs Wright. Tot i així, aquest va ser potser el primer ús de l'alumini en la construcció d'una hélice. Originalment, un perfil aerodinàmic giratori darrere de l'avió, que l'empeny, s'anomenava hèlix, mentre que un que tirava des de davant era un tractor. Més tard, es va adoptar el terme «empenta» per al dispositiu muntat a la part posterior en contrast amb la configuració del tractor, i ambdós van passar a anomenar-se «hèlixs» o «hélices». La comprensió de l'aerodinàmica de les hèlixs de baixa velocitat era força completa a la dècada del 1920, però els requisits posteriors per gestionar més potència en un diàmetre més petit han fet que el problema sigui més complex. miniatura|Un treballador fabricant hèlixs durant la Guerra Mundial Jo La recerca sobre hèlixs per al Comitè Assessor Nacional d'Aeronàutica (NACA) va ser dirigida per William F. Durand des del 1916. Els paràmetres mesurats incloïen l'eficiència de l'hèlix, l'empenta desenvolupada i la potència absorbida. Tot i que una hèlix es pot provar en un túnel de vent, el seu rendiment en vol lliure pot ser diferent. Al Laboratori Aeronàutic Memorial Langley, EP Leslie va utilitzar Vought VE-7 amb motors Wright E-4 per obtenir dades sobre vol lliure, mentre que Durand va utilitzar una mida reduïda, amb forma similar, per a dades del túnel de vent. Els seus resultats es van publicar el 1926 com a informe NACA núm. 220.
Teoria i disseny miniatura|Una hèlix Hamilton Standard 568F de 6 pales, girant a 1200 rpm, en un avió de curta distància ATR 72. La velocitat de la seva turbina motriu és de 20.000 rpm. Lowry cita una eficiència de l'hèlix d'aproximadament el 73,5% en creuer per a un Cessna 172. Això es deriva del seu "enfocament Bootstrap" per analitzar el rendiment d'avions lleugers d'aviació general que utilitzen hèlixs de pas fix o velocitat constant. L'eficiència de l'hèlix està influenciada per l'angle d'atac (α). Això es defineix com α = Φ - θ, on θ és l'angle de l'hèlix (l'angle entre la velocitat relativa resultant i la direcció de rotació de la pala) i Φ és l'angle de pas de la pala. Els angles de pas i hèlix molt petits donen un bon rendiment contra la resistència però proporcionen poca empenta, mentre que els angles més grans tenen l'efecte contrari. El millor angle d'hèlix és quan la pala actua com una ala produint molta més sustentació que resistència. Tanmateix, "sustentació i resistència" és només una manera d'expressar la força aerodinàmica sobre les pales. Per explicar el rendiment de l'avió i del motor, la mateixa força s'expressa de manera lleugerament diferent en termes d'empenta i parell motor ja que la potència requerida de l'hèlix és l'empenta. L'empenta i el parell motor són la base de la definició de l'eficiència de l'hèlix, tal com es mostra a continuació. La relació d'avanç d'una hèlix és similar a l'angle d'atac d'una ala.
L'eficiència d'una hèlix es determina perProf. Z. S. Spakovszky . "11.7.4.3 Efficiency " MIT turbines, 2002. Thermodynamics and Propulsion, main page
Les hèlixs són similars en secció de perfil aerodinàmic a una ala de baixa resistència i, per tant, funcionen malament quan es troben a un angle d'atac diferent del seu òptim. Per tant, la majoria de les hèlixs utilitzen un mecanisme de pas variable per alterar l'angle de pas de les pales a mesura que canvien la velocitat del motor i la velocitat de l'aeronau. miniatura|Un mariner revisa l'hèlix d'un aerolliscador Landing Craft Air Cushion