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  歷史上有正式記載的第一次自旋翼機飛行是於1923年1月9日,該自旋翼機由Juan de la Cierva設計。

  自旋翼機通常由發動機驅動的獨立水平螺旋槳產生推進力升空和前進。正常飛行時自旋翼機的旋翼被前進時的相對氣流吹動而自旋,從而產生將機身維持在空中的升力。由於原理上就像是一個橫放的風車,所以最初發明時也被稱為風車飛機。  這種航空器飛行時通常阻力比較大,速度較慢。但飛行安全好,尺寸小。不會出現失速現象,出現空中發動機“停車”故障後可以自旋滑翔降落。這是旋翼航空器(包括直升機在內)獨有的安全特性。  由於旋翼在飛行時無動力驅動,自旋翼機無法像直升機一樣垂直上升和懸停,而必須像固定翼飛機一樣不斷向前飛才能產生升力。  雖然現在部分型號的自旋翼機,可以用離合器在起降時供應動力給主旋翼(預旋)使其短暫變成直升機,但還是需要清空前方的障礙物,起飛之後依然靠空氣作用力驅動。  和其姐妹直升機相比,旋翼機因為主動力向飛行方向,所以速度和油耗優於直升機,價值也較平宜,可以使平地的直升機場或航母起降甲板,而且駕駛比直升機容易,其執照很易考取的。  缺點是即使採用能切換能力給旋翼垂直起降,仍然不像直升機多功能,例如不能懸停或倒飛,所以無法在極低空中懸吊的方式拯救傷者,如果以機降方式投放空降兵也較直升機危險。更不適合使用較小型的直升機場,如摩天大廈的天台直升機機場或普通可載直升機的軍艦的飛行甲板。

  自旋翼機的設計各種各樣,但是大多數設計的基本構成要素是相同的。一架具備基本功能的自旋翼機通常包括:機身,動力裝置,旋翼系統,尾翼和起落架五個部分。另外,還有一些部分是可選的,如機翼。

  機身提供其他部件的安裝結構。基本的要求是具有很高的比強度。機身的常見材料是鋁合金管材和複合材料。

  動力裝置提供自旋翼機向前飛行的推力,在飛行時和旋翼系統獨立無關。

  旋翼系統提供自旋翼機飛行所必須的升力和控制能力。常見的是帶槳轂傾斜控制的蹺蹺板式旋翼,也可以採用全鉸式旋翼。

  尾翼提供穩定性和俯仰,偏航控制,和固定翼飛機的尾翼類似。

  起落架提供在地面上的移動能力,類似於固定翼飛機的起落架。常見為前三點式(tricycle)的或者是後三點式(conventional)。

  機翼不是自旋翼機必須的組成部分,但是增加機翼可以提供額外的穩定性和升力,提高巡航速度。例如美國新研製的卡特旋翼機(CarterCopter)”由於增加了附加的固定機翼,從而在效能上有較大的改進,可以達到較高的巡航速度和短距起降的能力。

  主要的操縱方式是三種:週期變距杆(駕駛杆)、油門和方向舵腳蹬。輔助的操縱手段包括:水平尾翼操縱和旋翼總距操縱。

  旋翼式螺旋機
自轉旋翼機(英語:Autogyro、英語:Gyroplane)簡稱自旋翼機,是旋翼航空器的一種,介於飛機和直升機之間。自旋翼機大多以尾槳提供動力前進,用尾舵控制方向。它的旋翼沒有動力裝置驅動,僅依靠前進時的相對氣流吹動旋翼自轉以產生升力。