Первые попытки создания винтокрылого летательного аппарата были предприняты еще в IV–III вв. до н. э. В Китае была придумана игрушка с винтом, так называемый «волчок», представлявший собой раскручиваемый руками пропеллер. В 320 году н. э. ученый Го Хун предложил делать «летающие колесницы», поднимающиеся в воздух при помощи вращающихся лопастей.
Итальянский художник и ученый-энциклопедист Леонардо да Винчи предложил несколько типов летательных аппаратов, первым из которых был орнитоптер. В датированной 1488–1489 годами рукописи Леонардо содержится эскиз машины со спиралевидным винтом — его знаменитого воздушного винта.
12 июля 1754 года на конференции Петербургской Императорской Академии наук М.В. Ломоносов продемонстрировал в действии изобретенную им аэродромическую машинку с двумя двухлопастными несущими винтами, вращавшимися в противоположные стороны. В качестве привода Ломоносов использовал часовой механизм со спиральной пружиной, которая приводила в движение несущие винты машины. К сожалению, в дошедших до нас материалах нет ни рисунка модели, ни ее размеров: вниманию читателей представляется восстановленный по описанию эскиз аэродромической машинки.
В 1853–1860 годах во Франции Понтон д'Амекур разработал проект летательной машины — «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны. Для горизонтального передвижения машины служил специальный винт на горизонтальной оси. Винты предполагалось приводить во вращение специально сконструированным паровым двигателем.
19 сентября 1907 года впервые состоялся отрыв винтокрылого аппарата от земли. В небо поднялся геликоптер Gyroplane, разработанный и построенный братьями Луи и Жаком Бреге. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащен двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединенных в виде четырех вращающихся бипланных крыльев. Суммарная тяга всех винтов составляла 560–600 кг. Вертолет братьев Бреге поднялся в воздух на 60 см и висел над землей в течение минуты. При этом крестообразную ферменную конструкцию аппарата поддерживали со всех сторон четыре человека. Они подталкивали довольно неустойчивый и склонный к кабрированию аппарат вверх. Максимальная высота полета на режиме висения — 1,525 м была достигнута 29 сентября.
13 ноября 1907 года П. Корню на своем двухвинтовом летательном аппарате, оснащенном двигателем Antoinette мощностью 24 л.с., осуществил первый свободный полет на вертолете. При первом испытании аппарат оторвался от земли сначала на 0,3 м (полная масса 260 кг), затем во время полета, длившегося всего 20 секунд, — на 1,5 м (полная масса 328 кг). Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолет управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определенный запас маневренности.
11 сентября 1909 года появился первый вертолет конструктора Игоря Сикорского. Он был построен по двухвинтовой соосной схеме. Двигатель Anzani мощностью 18 л.с. приводил в движение двухлопастные несущие винты, вращавшиеся в противоположные стороны с частотой 160 об./мин. Их диаметры были различными: диаметр верхнего был равен 4,6 м, нижнего — 5 м. Вертолет Сикорского с успехом демонстрировался на воздухоплавательной выставке в Киеве 18–19 ноября 1909 года. Однако оторвать от земли свою первую машину Игорю Сикорскому так и не удалось.
18 мая 1911 года Б.Н. Юрьев опубликовал схему одновинтового вертолета. Его вертолет был оснащен двухлопастным винтом диаметром 9 м, который должен был развивать подъемную силу, необходимую для вертикального подъема, а также автоматом перекоса, позволяющим пилоту изменять направление равнодействующей силы тяги. Специальный рулевой винт и автомат перекоса должны были служить для сохранения устойчивости аппарата в воздухе.
В конце 1912 года после нескольких полетов на привязи совершил свой первый свободный полет летательный аппарат датчанина Якоба Кристиана Эллехаммера. Это был пер' вый вертолет с циклическим управлением шагом винта. Радиальный двигатель мощностью 36 л.с. приводил в действие вращающиеся в противоположных направлениях винты диаметром 7,5 м. Испытания винтокрыла продолжались до 1916 года, когда из-за ошибки пилота вертолет врезался в землю и был разрушен.
В 1920 году начал работу над созданием летательных аппаратов испанец Хуан де ла Сиерва. В 1922 году был построен автожир С-4, на котором 10 января 1923 года Гомес Спенсер впервые взлетел с мадридского аэродрома Хетафе. Это был первый удачный полет автожира. Одной из особенностей конструкции С-4 явилось шарнирное соединение лопастей несущего винта с его головкой, что и обеспечило успех этой модели. Очередной вехой в истории автожиростроения стало 18 сентября 1928 года, когда Сиерва на своем автожире С-8 совершил первый в мире перелет через Ла-Манш из Кройдона (Великобритания) в Ле Бурже (Франция). На борту аппарата находился один пассажир.
В 1921 году русский авиаконструктор Г.А. Ботезат (он покинул Россию в 1918 году) предложил американской армии свой проект вертолета. Первый полет винтокрылой машины Ботезата состоялся 18 декабря 1922 года, 19 января 1923 года машина подняла в воздух двух человек на высоту 1,2 м, 17 апреля пассажиров было уже четверо. Вертолет Ботезата был оснащен двигателем Ron мощностью 180 л.с., имел 4 шестилопастных несущих винта. Позднее этот двигатель был заменен на BR-2 Bently мощностью 200 л.с. Конструкцию вертолета усложняли 2 рулевых винта с приводом для путевого управления и еще 2 вспомогательных винта для торможения при посадке.
С 1919 по 1925 годы аргентинец Поль Патерас Пескара построил несколько моделей вертолетов в Испании и Франции. Его машины могли летать на режимах вертикального подъема, горизонтального полета, висения и планирующего спуска в случае остановки двигателя. Однако наиболее удачным оказался Pescara № 3. На нем 24 апреля 1924 года П. Пескара установил первый мировой рекорд дальности полета на вертолете — 736 м. В качестве силовой установки использовался двигатель Hispano-Suiza мощностью 180 л.с., который приводил в движение соосные винты, вращавшиеся в противоположных направлениях. Каждый несущий винт имел по четыре двойные лопасти (восемь индивидуальных лопастей), шаг которых регулировался с помощью автомата перекоса. Таким образом, пилот мог выбрать управление либо общим шагом винтов, либо циклическим.
В 1922 году сын известного американского авиаконструктора Эмиля Берлинера (этот конструктор успешно начал работы над летательными аппаратами вертикального взлета и посадки еще в самом начале XX века) Генри продемонстрировал Американскому бюро аэронавтики свой винтокрылый аппарат. Он представлял собой комбинированный вертолет, построенный по двухвинтовой поперечной схеме. Машина имела обычный самолетный фюзеляж, а вместо крыльев — фермы с подкосами, на которых крепились двухлопастные несущие винты диаметром 4,5 м, приводимые в движение двигателем мощностью 110 л.с. Этот же двигатель приводил во вращение третий небольшой несущий винт, установленный на фюзеляже перед килем и используемый для продольного управления. Вертолет поднялся с разбега на 2,1 м и пролетел 100 м со скоростью 25 км/ч (взлетная масса вертолета составляла 880 кг). Впоследствии аппарат был поврежден и больше не восстанавливался.
