Каждый элемент лопасти винта при вращательно-поступательном движении создает элементарную аэродинамическую силу d 
a, аналогично профилю крыла. Величина и направление этой силы зависит от угла атаки, связанного с оборотами винта, скоростью полета и углом установки лопасти.
Увеличение оборотов винта nВ приводит к росту линейной скорости вращения винта 
и увеличению угла атаки элемента лопасти, и как следствие, к увеличению аэродинамических сил. Значительное увеличение оборотов (при постоянном угле установки лопасти и постоянной скорости полета) может привести к выходу элемента лопасти на закритические углы атаки, и, как результат, к срыву потока на элементах лопасти.
При увеличении скорости полета (при постоянном угле установки лопасти и постоянных оборотах) углы атаки элементов лопасти будут уменьшаться. Возможен выход на отрицательные углы атаки, что приведет к возникновению отрицательной тяги винта.
Таким образом, аэродинамические силы также зависят от эксплуатационных факторов – угла установки лопасти, скорости полета и оборотов винта.
Элементарная аэродинамическая сила dRa элемента лопасти dS может быть разложена на две составляющие: тягу dPВ (проекция на продольную ось, совпадающую с осью вращения винта), и силу сопротивления dQВ (проекция на плоскость вращения винта). Сила сопротивления создает момент сопротивления участка лопасти dMB = dQB·r.
Сила тяги и момент сопротивления всего винта с числом лопастей n определяется суммой элементарных сил и моментов dPВ и dMB по всей площади всех лопастей:
РВ = n 
; МВ = n 
Для преодоления сопротивления при вращении винта необходима мощность двигателя NДВ:
NДВ = Мв·𝜔В
Тягу, мощность и КПД воздушного винта определяют по результатам продувок, на основе которых получают коэффициенты тяги (
) и мощности (
). Сила тяги и мощность воздушного винта определяются по формулам:
РВ = 
NВ = 
где ρ – плотность воздуха; D – диаметр винта.
Коэффициенты тяги и мощности являются безразмерными критериями подобия в теории винта.
При 
> 0 винт создает положительную тягу, направленную по полету. При < 0 винт создает отрицательную тягу, направленную против полета.
При 
> 0 для вращения винта необходимо затрачивать мощность двигателя. При < 0 винт сам создает мощность и крутящий момент в сторону вращения.
Коэффициенты и являются функциями относительной поступи λ.
При полете винт создает тягу РВ для движения самолета со скоростью V. Тяговая мощность винта может быть определена по формуле NB = PB·V. Пусть Nдв - мощность двигателя, потребная для вращения винта. Тогда КПД винта ɳВ можно определить как соотношение тяговой мощности к мощности, затрачиваемой на двигателем на вращение винта:
ɳВ = 
= 
= 
Аэродинамические характеристики воздушного винта , и ɳВ для винта фиксированного шага являются функцией только относительной поступи λ (см. рис. 3); для винта изменяемого шага эти зависимости можно представить для различных углов установки лопасти 𝜑.
Рис. 3.
Рассмотрим изменение аэродинамических характеристик для винта фиксированного шага. При работе винта на месте (V = 0) относительная поступь λ = 0; при отказе двигателя и невращающемся винте (nВ = 0) λ = ∞; при нормальной работе двигателя λ > 0.
В зависимости от сочетания параметров V, n и 𝜑 лопасть винта работает на различных углах атаки, соответствующих шести различным режимам работы винта (см. рис. 3).
1. Режим работы винта на месте: V = 0, λ = 0, тяга РВ максимальна, тяговая мощность NВ = V· РВ = 0. Коэффициенты 
и 
максимальны, так как сечения лопасти имеют максимальный угол атаки, равный углу установки.
2. Режим положительной тяги – основной режим работы воздушного винта: λ > 0, < max, < max, так как при увеличении скорости полета V угол атаки сечений лопасти уменьшается; тяга винта уменьшается с увеличением скорости полета. КПД винта ɳВ > 0, и при некотором значении λ достигает максимума.
3. Режим нулевой тяги: РВ = 0, 
= 0, ɳВ = 0, угол атаки лопасти α = 0. Винт имеет некоторое сопротивление и снимает мощность с двигателя, но его тяга равно нулю.
4. Режим отрицательной тяги – возникает, если угол атаки сечения лопасти становится отрицательным. Двигатель затрачивает мощность на вращение винта, который создает отрицательную тягу.
5. Режим авторотации: < 
, < . Винт вращается, не требуя мощности двигателя для своего вращения, создавая незначительную отрицательную тягу.
6. Режим ветряка: < , < , РВ < 0. Винт вращается под действием набегающего потока, создавая при этом мощность на валу винта. Проекция Qв аэродинамической силы Ra на плоскость вращения винта направлена в сторону вращения. Тяга отрицательна.
