Прежде всего Б.Н. Юрьев столкнулся с необходимостью расчета несущего винта. Совместно с Г.Х. Сабининым он разрабатывает новую теорию, преимущества которой заключались в простоте, наглядности и возможности учета воздействия на струю винта сил профильного сопротивления лопасти. Однако теория не позволяла учитывать возмущающее воздействие винта на окружающую среду. Эта проблема была разрешена Н.Е. Жуковским в вихревой теории. В дальнейшем Б.Н. Юрьев много работал над методическим усовершенствованием формул и выводов своего учителя.
Новая теория воздушного винта позволяла рассчитывать несущий винт для вертолета, оставляя невыясненным вопрос о его рациональной схеме. Существовавшие тогда схемы вертолета были, в основном, двухвинтовыми (в том числе соосными) и многовинтовыми.
Именно в это время Б.Н. Юрьев начинает работать над одновинтовой схемой вертолета. В первоначальном варианте реактивный момент вращения подъемного винта уравновешивался моментом сил двух малых винтов. 26 сентября 1910 года Б.Н. Юрьев получил в патентном бюро Департамента торговли и мануфактур охранную грамоту? 45212: «Предмет привилегии — одновинтовой геликоптер, отличающийся тем, что момент вращения, произведенный подъемным винтом, уничтожается моментом сил двух малых винтов, действующих на концах некоторого плеча, перпендикулярного к оси большого винта.».
Но тем не менее и в данном виде схема оставалась тяжелой. В ходе дальнейших работ Б.Н. Юрьев пришел к новому варианту уравновешивания реактивного момента с помощью одного рулевого (малого) винта, установленного на хвостовой балке. Это сделало конструкцию еще более компактной, уменьшило лобовое сопротивление и вес машины. Однако малый винт при этом давал не только момент, но и тягу. Вопрос о неуравновешенной тяге при неподвижном висении вертолета решался некоторым наклоном оси несущего винта в сторону, противоположную силе тяги малого винта. Спустя 60 лет подобная схема парирования тяги рулевого винта была реализована на боевом вертолете Ми-24. Предложенная же студентом Юрьевым одновинтовая схема использована при создании 90 % вертолетов во всем мире!
В начале 1911 года Б.Н. Юрьев начинает работу над устройством, обессмертившим его имя, — автоматом перекоса. Дело в том, что управление одновинтовым вертолетом осуществлялось путем изменения тяги рулевых винтов. Схема управления при этом получалась весьма сложной и громоздкой. Предлагаемый Юрьевым автомат перекоса выполнял эту задачу путем поворота лопасти относительно ее оси в процессе одного оборота несущего винта. Изменением угла установки изменялась тяга, которая уменьшалась с одной стороны ометаемого лопастями диска несущего винта и увеличивалась с другой. Таким образом, несущий винт, а затем и весь вертолет наклонялся в нужную сторону. После изобретения автомата перекоса одновинтовая схема вертолета получила логическую завершенность.
В апреле 1911 года в Петербурге состоялся I Всероссийский воздухоплавательный съезд, на котором с докладом «Критика прежних систем геликоптеров и описание нового типа геликоптера системы автора» с большим успехом выступил Б.Н. Юрьев.
В том же году члены воздухоплавательного кружка приступили к постройке вертолета. Недостаток финансирования привел к тому, что была построена лишь действующая модель. Замена хромоникелевого вала, который предполагался по проекту, на цельнотянутую стальную трубу привела к поломке модели уже на одном из первых испытаний. Не хватало средств и на изготовление автомата перекоса. Но самое главное, вместо мотора «Гиом» мощностью 50 л.с. пришлось установить менее мощный мотор «Анзани» всего в 25 л.с., что было явно недостаточно для совершения полетов. Но тем не менее вертолет был построен и показан в марте 1921 года на Второй международной выставке воздухоплавания и автомобилизма. Студенту Юрьеву была присуждена малая золотая медаль «За прекрасную теоретическую разработку проекта геликоптера».
Период расцвета таланта молодого ученого совпал с самым ярким временем в истории отечественной авиационной науки. В начале века русские ученые во главе с Н.Е. Жуковским занимали передовые позиции в мире в области аэродинамики, что позволило заговорить о русской школе теоретической аэродинамики. «Птенцами гнезда Жуковского» были такие выдающиеся ученые и конструкторы, как А.Н. Туполев, В.П. Ветчинкин, Б.С. Стечкин, А.А. Архангельский, А.А. Микулин. В одном ряду с этими именами по праву стоит и имя Б.Н. Юрьева.
В начале Первой мировой войны прапорщик запаса Б.Н. Юрьев был призван в действующую армию. Вскоре после призыва он получил приказ отправиться в г. Яблону, где размещалась эскадрилья тяжелых бомбардировщиков «Илья Муромец». Здесь произошла его встреча с И.И. Сикорским. Лишь в 1918 году Юрьев получил возможность продолжить образование. 5 мая 1919 года он защитил дипломный проект на тему «Четырехмоторный тяжелый самолет». После окончания МВТУ молодой ученый был назначен заведующим аэродинамической лабораторией училища, а когда была создана комиссия по тяжелой авиации (КОМТА) и началось проектирование нового самолета, он возглавил конструкторское бюро.
В 1921 году не стало Николая Егоровича Жуковского. Вершиной его практической деятельности явилось создание Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ). Здесь и начал работать начальником экспериментального аэродинамического отдела Б.Н. Юрьев. Он занимался изучением основных режимов работы вертолета. В 1926 году при отделе организуется специальная вертолетная группа, в задачи которой входят теоретические и экспериментальные исследования, связанные с проектированием и постройкой вертолетов. В основу первого отечественного опытного вертолета была положена одновинтовая схема Б.Н. Юрьева.
Наибольший интерес вызывал автомат перекоса системы Юрьева. Опыта постройки такого агрегата в мировой практике еще не было. В ЦАГИ перед зданием аэродинамической лаборатории был устроен специальный испытательный стенд, своего рода аэродинамические весы, на которых был установлен несущий винт 6-метрового диаметра, приводившийся в действие мотором. Система управления включала автомат перекоса и регулятор. На стенде можно было замерять тягу несущего винта, потребляемую им мощность, изменять в широком диапазоне угол установки лопастей винта и его обороты. Испытания подобного масштаба в мире проводились впервые.
В процессе длительных экспериментальных исследований на натурном стенде были изучены работа автомата перекоса, поведение трансмиссии, система запуска двигателя, сняты полные характеристики работы винта вблизи земли. Теперь можно было приступать к постройке первого вертолета, известного как вертолет ЦАГИ 1-ЭА (первый экспериментальный аппарат). Он начал летать в 1930 году, а 16 августа 1932 года на нем был установлен мировой рекорд высоты — 605 м, что в 34 раза превосходило официально утвержденный рекорд, принадлежавший итальянскому вертолету «Асканио»!
В 1935 году в «Трудах Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского» вышла работа Б.Н. Юрьева «Геликоптеры», в которой он подытожил опыт, накопленный в ЦАГИ, и рассмотрел проблемы, возникающие при создании вертолета. Речь шла, прежде всего, о получении достаточной подъемной силы или грузоподъемности, сообщении вертолету поступательной горизонтальной скорости, управляемости и безопасном спуске в случае остановки двигателя. В этой работе Юрьев писал и о важности выбора рациональной схемы вертолета для борьбы с вращающим моментом. Анализ отечественного и зарубежного опыта создания вертолетов позволил автору определить пути решения сложнейших вопросов экспериментальной аэродинамики, в том числе проблемы работы несущего винта на режиме косой обдувки (при поступательном полете вертолета).
По мнению Б.Н. Юрьева, в 1932 году Советский Союз по крайней мере на 10 лет опережал западный мир в области вертолетостроения. Вертолет ЦАГИ 1-ЭА побил все имеющиеся в то время рекорды летательных аппаратов этого типа. Но дальнейшая судьба отечественного вертолетостроения была трагичной. Репрессии, обрушившиеся на страну в конце тридцатых годов, не обошли стороной и ЦАГИ. Развернувшиеся в это время исследования по автожирам также основательно потеснили работы по вертолетам. В этих условиях Б.Н. Юрьев приложил титанические усилия по сохранению работ вертолетной тематики. В начале 1940 года он создал при МАИ Особое конструкторское бюро по вертолетам и пригласил на работу уцелевших в репрессиях инженеров-вертолетчиков. Поставив перед собой цель создания скоростного вертолета, конструкторы решили строить машину по двухвинтовой поперечной схеме. Первый опытный образец двухвинтового вертолета «Омега» конструкции И.П. Братухина был рассмотрен и принят 27 июля 1940 года. Начавшаяся война приостановила работы. Тем не менее модифицированный вертолет был построен в сентябре 1944 года. Он обладал скоростью 150 км/ч, дальностью полета 250 км и имел практический потолок 3000 м.