При вращательном движении лопасти от заднего положения по воздушному потоку 0° до азимутального положения перпендикулярно воздушному потоку 90° скорость обтекания лопасти воздухом увеличивается. Соответственно увеличивается тяга лопасти. Под действием прироста тяги лопасть взмахивает вверх от плоскости вращения, при этом лопасть преодолевает дополнительное сопротивление воздуха при движении вверх (взмахе), что вызывает уменьшение углов атаки лопасти, так как тяга автомата перекоса неподвижна – это называется кинематическая связь. В азимуте 90° скорость обтекания лопасти воздухом максимальна, а угол атаки лопасти - минимален.
При дальнейшем вращательном движении лопасти от 90° до 180° скорость обтекания лопасти начинает уменьшаться, а угол атаки лопасти увеличиваться соответственно скорости обтекания. Под действием сохраняющегося прироста тяги относительно горизонтального шарнира и собственной инерции лопасть продолжает движение (взмах) вверх. При 180° скорость обтекания такая же, как и при 0°, скорость взмаха близка к нулю.
С переходом в правую половину сметаемого винтом диска лопасть движется, преодолевая значительно меньшее сопротивление воздуха (т.к. становится отступающей относительно движения вертолета) и вследствие этого опускается из-за уменьшения тяги. При этом лопасть преодолевает дополнительное сопротивление воздуха при движении вниз, и это вызывает увеличение углов атаки. В азимуте 270° скорости обтекания и взмаха лопасти минимальны, а угол атаки лопасти близок к максимальному.
При равных вертикальных скоростях обдувки лопасти в азимутах 90° и 270° изменения углов атаки на этих азимутах неодинаковы. Вследствие значительного различия скорости движения лопастей в горизонтальной плоскости угол атаки лопасти в азимуте 270° возрастает в несколько раз больше, чем уменьшается в азимуте 90°. Именно поэтому на режимах горизонтального полета с достаточно большой скоростью углы атаки лопастей в азимутальном положении 270° превышают критическое значение, что вызывает срыв воздушного потока на лопастях.
При движении лопасти от азимута 270° к 360° скорость обтекания лопасти увеличивается, угол атаки лопасти и угол ее взмаха уменьшаются, приближаясь к значениям, характерным для азимута 0° (360°). При последующих оборотах НВ происходит повторение данного цикла махового движения.
Поскольку лопасти на работающем НВ вращаются с положительным углом атаки и крепятся шарнирно, каждая лопасть поднимается вверх относительно плоскости вращения, в результате внешне плоскость вращения лопасти НВ приобретает форму конуса (рис.2). Этот эффект называется конус лопасти НВ, ось которого на режимах горизонтального полета отклонена назад и вбок от конструктивной оси вращения НВ. Отклонения оси конуса в указанных направлениях возрастают с увеличением углов атаки и общего шага НВ, скорости полета вертолета.
Маховое движение лопасти происходит с частотой оборота НВ и является циклическим (цикл взмаха соответствует обороту НВ).
Итак, шарнирно закрепленные лопасти не передают на втулку НВ и конструкцию вертолета существенных изгибающих моментов. Если бы горизонтальные шарниры отсутствовали и лопасти крепились к втулке жестко, переменные изгибающие моменты вызвали бы опрокидывание вертолета по крену по достижении гораздо меньшей скорости, чем при шарнирном НВ.
В современном вертолетостроении применяется бесшарнирный НВ, не содержащий горизонтальные и вертикальные шарниры, роль которых выполняют специальные упругие элементы (торсионы). Вследствие упругости этих элементов лопасти бесшарнирного НВ совершают маховое движение почти так же, как и на классическом шарнирном НВ.
Уменьшает амплитуду маховых движений лопасти в вертикальной плоскости кинематическая связь в управлении углом установки лопасти, называющаяся компенсатором взмаха. Такая кинематическая связь достигается смещением точки крепления рычага поворота лопасти в осевом шарнире на расстояние и угол (рис.1 - 5). Благодаря этому при маховом движении лопасти одновременно изменяется угол ее установки. Например, лопасть взмахнула вверх. Так как фактически шарнир рычага поворота лопасти связан тягой с подвижным кольцом автомата перекоса и подняться не может, при взмахе вверх лопасть повернется в осевом шарнире и угол ее установки уменьшится, что в свою очередь уменьшит амплитуду взмаха. При наличии компенсатора взмаха средний угол конусности и амплитуда махового движения заметно уменьшаются.
Для демпфирования колебаний лопасти относительно вертикального шарнира и предотвращения опасных колебаний вертолета на земле, на некоторых вертолетах (Ми-8) установлен гидравлический или пружинно-гидравлический демпфер вертикального шарнира (рис.1 – 4).
Существуют вертолеты с оригинальным креплением лопастей к втулке НВ (Вертолеты Белл). На них используется жесткое крепление лопастей (нет горизонтального и вертикального шарнира), а маховое движение в вертикальной плоскости обеспечивается карданным соединением НВ с валом (полужесткий винт). При карданном подвесе наклоняется плоскость вращения винта, а расположение лопастей относительно друг друга не изменяется (отсутствует циклический шаг винта). Такой винт не передает на вертолет опрокидывающий момент из-за неравномерности нагрузки на отступающей и наступающей лопастях, подшипники кардана меньше нагружены и вся конструкция проще. Однако такой винт имеет сильный изгибающий момент в месте закрепления лопастей, больше подвержен вибрациям и не обеспечивает достаточной устойчивости. ------------------------------------------------------------