המסוק מסתמך על הלהבים הסובבים ברוטור להיווצרות עילוי בדומה לכנף של מטוס, הטסה במהירות כלשהי עם גוף המטוס. הלהבים יעילים רק בטווח מהירות סיבוב רוטור מסוימת. מתחת למהירות זו, הרוטור לא יוצר את העילוי המתאים ומעל מהירות סיבוב זו, הכוח הפועל על המכלול (להבים, מנועים ותמסורות) יכול לגרום לכשל, שבר ובסופו של דבר להתרסקות. במקום לשלוט על כוח הדחף האנכי על ידי הקטנת או הגדלת מהירות הסיבוב של הרוטור, מוטס המסוק על ידי שינוי זווית הפסיעה של הלהבים. בשביל ליצור תנועה מעלה או מטה יש ליצור שינוי משותף לכלל הלהבים. אופן פעולה זה, וכן מוט ההיגוי השולט בשינוי הזווית המשותף נקראים קולקטיב. משום שאין זרימת אוויר המאפשרת פעולת משטחי היגוי קלאסיים (הגאי גובה, כיוון ומאזנות), השליטה בצירי העלרוד והגלגול צריכה להיעשות על ידי שינוי זווית הלהבים במיקום ספציפי של להב במהלך סיבובו ושליטה מחזורית בזווית הפסיעה של הלהבים, מכאן נובע השם של אופן הפעולה וכן של מוט ההיגוי השולט בצירי הגלגול והעלרוד.
כדי לאפשר כל זאת, נבנה מכלול הדיסקה (באנגלית: Swashplate). המכלול בנוי מדיסקה סטטית המושפעת על ידי מוטות הפעלה, אשר יוצאים או נכנסים ביחד בעת פקודה של מוט הקולקטיב ואשר גורמים להעלאה או הורדה של זווית הפסיעה המשותפת או פועלים בנפרד בעת פקודה ממוט ההיגוי הסייקליק, מה שגורם להטיית הדיסקה לשם שליטה על זווית הפסיעה המחזורית של הלהבים. הדיסקה הסטטית משנה את הזווית של הדיסקה הסובבת, השולטת על זווית פסיעת הלהבים בעזרת מוט המחובר לשורש כל להב. על ידי כך, עוקב כל להב אחר ההטייה שיוצרת הדיסקה הסטטית.
הדיסקה הסטטית מנוהגת בדרך כלל על ידי שלושה מפעילים ראשיים. בשביל לתת למפעילים אלה פקודה מתואמת מכלל ממשקי ההיגוי ישנו מכלול מערבל הגאים.
אפקט הפיתול.
סיבוב הרוטור הראשי מבוצע על ידי המנועים המניעים תמסורות, המעבירות את הכוח ומסובבות את הלהבים. בשל החוק השלישי של ניוטון, הכוח יוצר מומנט סיבובי (אפקט פיתול) הדוחף את המסוק בכיוון המנוגד לסיבוב הרוטור. תופעה זו הייתה אחד האתגרים שהקשו על ייצור מסוק בר הטסה. הפתרון הנפוץ יותר לתופעה זו הוא התקנת רוטור שני קטן, המותקן בצורה אנכית בקצהו הרחוק של זנב ארוך, מחוץ לזרימת האוויר שיוצר הרוטור הראשי, אשר יוצר דחף מנוגד ושווה ערך למומנט שיוצר סיבוב הרוטור הראשי. רוטור הזנב מצריך כוח להנעתו ולכן ישנה מערכת תמסורת המעבירה אליו כוח מהמנועים.
פתרון אחר הוא התקנת שני רוטורים ראשיים המספקים עילוי ומסתובבים בכיוונים מנוגדים. שני הרוטורים מבטלים את אפקט הפיתול של האחד את השני. בפתרון זה אין איבוד כוח מנועים המנותב לטובת ייצוב המסוק. למעשה, פתרון זה הועדף על חלוצי התעופה אשר ניסו לייצר מסוק, בשל הפשטות לכאורה של הפתרון לבעיית הפיתול, אך פתרון זה יצר שתי בעיות אחרות חמורות לא פחות מבעיית הפיתול. הראשונה הייתה בעיית הכוח, מכיוון שישנם שני רוטורים המצריכים שתי תמסורות ושני מכלולי דיסקה כדי להניעם ולשלוט בהם. המכלול נוטה להיות כבד מאוד יחסית לפתרון הראשון והוא מעשי בעיקר למסוקים גדולים וכבדים כגון ה-CH-47 צ'ינוק. הבעיה השנייה בפתרון זה היא בעיית היציבות והשליטה. מסוק רגיל הפועל בעזרת רוטור ראשי אחד, יוצר רעידות רבות בשל תופעות אווירודינמית שונות. במסוק בעל שני רוטורים, בעיות היציבות חריפות אף יותר ומסכנות את שלמות המסוק כאשר אין פתרונות להגברת היציבות.
תופעת הפיתול מהווה את ממשק השליטה הראשי בציר הסבסוב ברוב דגמי המסוקים. במסוקים בעלי רוטור ראשי אחד, זהו רוטור הזנב השולט בסבסוב על ידי הגדלה או הקטנת התנגדותו לפיתול של הרוטור הראשי. במסוקים בעלי שני רוטורים קואקסיאליים, בעת פקודת סבסוב, הרוטור הסובב נגד כיוון הפנייה, מגדיל את זווית הפסיעה שלו בעוד הרוטור השני מקטין אותה. כך גדל הפיתול המסובב את המסוק לכיוון הרצוי.
במסוקים בעלי שני רוטורים העומדים זה לצד זה או אחד מאחורי השני, מבוצעת השליטה בסבסוב על ידי פקודה מחזורית הפוכה בין הרוטורים. במסוקים בעלי רוטורים העומדים זה לצד זה, הפקודה ההפוכה באה בציר העלרוד (פקודה קדימה או אחורה). במסוקים בעלי רוטורים העומדים זה אחר זה, מתבצע הסבסוב על ידי פקודת גלגול הפוכה (ימינה שמאלה).
להבים וראש-רוטור.
בניגוד לכנפי מטוס, להבי רוטור המסוק צריכים להיות ארוכים, דקים וגמישים כדי ליצור מספיק דחף וכן לשכך בצורה מבנית את הרעידות והפיתולים הנוצרים בזמן סיבוב הלהבים. הלהבים מורכבים על מכלול ראש הרוטור שתפקידו העיקרי הוא העברת התנועה הסיבובית מהתמסורת הראשית ללהבים. ישנן מספר צורות של ראשי רוטור ולהבים:
רוטור זנב.
במסוק טהור, רוטור הזנב מהווה את הרכיב הנוגד את פיתול הרוטור הראשי וכן כממשק היגוי בציר הסבסוב. רוטור הזנב מוּנע לרוב על ידי התמסורת הראשית המניעה גם את הרוטור הראשי, מה שדורש חיבור תמסורות נוספות וצירים מעבירי תנועה. בדגמי מסוקים שונים ישנן שתי שיטות עיקריות לשליטה על הדחף של רוטור הזנב. השיטה הראשונה היא שליטה על דחף הרוטור על ידי מהירות הסיבוב. כאשר נדרש להעלות את דחף הרוטור, הוא מאיץ את סיבוביו. כאשר יש צורך להקטין את הדחף, הרוטור מאט את סיבוביו. השיטה השנייה היא שליטה על הדחף בעזרת זווית פסיעת הלהבים. בשיטה זו, רוטור הזנב משנה את זווית הפסיעה הקולקטיבית של הלהבים כתלות בפקודת הטייס.
סוג נוסף של שליטה בסבסוב ניתן לביצוע על ידי מערכת NOTAR המייצרת זרימת אוויר סיבובית חזקה הנוגדת את הפיתול, וזאת במקום רוטור משני בזנב המסוק.
משטחי עזר.
מסוקים מדגמים שונים צריכים לעיתים ייצוב או עזרה בניהוג בצירי הסבסוב והעלרוד, אלה מושגים על ידי משטחי עזר קבועים או נעים המשתמשים בשטף האוויר מהרוטור הראשי או מזרימת האוויר הנוצרת בטיסה קדימה.
הטסת המסוק.
צימודים.
בשל ריכוז השליטה ברכיב אחד שהוא הרוטור הראשי, תפעולו בציר אחד גורם לתגובה ביחס ישר בציר אחר, תופעה הנקראת צימוד. במסוק טהור ישנם מספר צימודים אופייניים:
ריחוף.
הריחוף הוא מצב טיסה ייחודי ועיקרי במסוקים. במצב זה, נדרש המסוק לייצר דחף מהרוטור שהוא שווה ערך למשקל המסוק. עקב פעולת הרוטור אשר דוחפת אוויר כלפי מטה נוצר מצב שבו נשאב אוויר מלמעלה ונוצרת זרימת אוויר אנכית אשר מקטינה את יעילות הרוטור ואת זווית הפסיעה הקולקטיבית שלו. בשל מצב זה וכן בשל חוסר היציבות הדינמית של המסוק, אין מצב הגאים נכון למצב זה, וזה דורש תיקון מתמיד בכל הצירים. בנוסף על כך, השליטה בכלל הצירים בריחוף וטיסה איטית, שונים מהשליטה באותם הצירים בטיסה מהירה. בעת טיסה איטית, הטיית האף קדימה, אחורה, ימינה או שמאלה תייצר תנועה איטית לאותו הכיוון.
תנאי מעבר לטיסה מהירה.
בעת תחילת טיסה איטית, עובר המסוק למצב ביניים בו דחף המסוק מוּטה מעט כלפי הצד האחורי ויוצר דחף קדימה. במצב זה, האוויר הנדחף על ידי הרוטור והיורד כלפי מטה, מספיק עדיין לעלות בחזרה אל מעל לדיסקה, אך הרוטור עדיין פחות יעיל ביצירת העילוי הדרוש כדי להחזיק את המסוק באוויר. כמו כן, להבי המסוק נכנסים למערבולות בקצה הלהב שלהם, מה שיוצר רעידות חזקות יחסית בתנאי טיסה אלה. ישנה התייחסות מיוחדת למצב טיסה זה בשל הקטנת יעילות דחף הרוטור וכן בגלל השפעת אפקט הקרקע.
טיסה מהירה.
בעת טיסה מהירה קדימה, מתנהג המסוק יותר כמו "מטוס כנף קבועה" רגיל. במהלך טיסה מהירה, בעת פקודה בעלרוד מטה או מעלה, יחווה המסוק (בנוסף על האטה או האצה) גם עליה או ירידה בגובה. בעת פקודת גלגול (בנוסף על הטיית גוף המסוק) יחל כלי הטיס בפנייה לכיוון ההטייה. הרוטור עצמו יחל גם הוא להתנהג כמו כנף ותידרש זווית פסיעה נמוכה יחסית לטובת שמירה על המהירות.
כמו כן, תופעות "להב מתקדם" ו"להב נסוג" יחלו להשפיע בצורה משמעותית על הטיסה. במהלך הטיסה קדימה, התנהגות הלהבים משתנה מעט משום שבחלק ממהלך סיבובם, מתקדמים הלהבים בכיוון הטיסה ועל ידי כך פוגשים יותר אוויר (להלן "להב מתקדם"). בחלקו השני של הסיבוב, מתקדמים הלהבים עם כיוון זרימת האוויר ולכן פוגשים פחות אוויר (להלן "להב נסוג"). ההבדל בין תנאי האוויר במהלך סיבוב הלהבים, יוצר הבדלים בנתוני העילוי בין שני המצבים וכן בנתוני הפיתול. כלומר, "להב מתקדם" מייצר יותר עילוי אך גם חווה יותר גרר.
נחיתה.
כמו בכל כלי טיס, הנחיתה היא שלב טיסה הכולל בתוכו סיכונים רבים שיש להתחשב בהם. השאיפה במסוקים היא לבצע נחיתה רכה ככל האפשר. מכת נחיתה חזקה עלולה להוציא את הלהבים מאיזון ולהכניסם לתהודה קרקעית. בעת התרחשות תופעה זו, מטים הלהבים שיצאו מאיזון, את מרכז המסה של המסוק אחריהם ועל ידי כך מטלטלים אותו. תופעה זו עשויה להחריף ככל שהלהבים מתבדרים ויוצאים יותר ויותר מאיזון. ישנה גם תופעה של תהודה אווירית, אך ראשי רוטור מודרניים קשיחים וחצי קשיחים מסוגלים לשכך אותה בצורה מבנית.
ישנו סיכון של התהפכות בנחיתה על משטח לא מישורי, כאשר הטיית המסוק היא כלפי אחד הצדדים בגלגול, או לחלופין בעת נחיתה או המראה תוך כדי הטיה ולא בצורה מאוזנת. תופעה זו מתרחשת מפני שכיוון הדחף של המסוק אינו בקו אחד עם כיוון מרכז המסה השואף למטה. במצב זה, ציר הגלגול של המסוק נמצא באחד מגלגליו/מגלשיו ולא במרכז הכובד. מצב זה דומה למצב בו בו תלויה משקולת במשקל המסוק, רק בצד אחד של הגוף. תופעה זו יכולה להחריף ולצאת מידי שליטה ולכן הנחיתה מוגבלת לזוויות גלגול מתונות יחסית.
מגבלות הטסה ובטיחות.