Бумеранг летит, потому что по сути он крыло. А возвращается, потому что крыло асимметричное, что создает прецессию и разворачивает бумеранг в воздухе. Вся эта механика прекрасно работает в любом направлении.
Чтобы бумеранг вернулся в ту же точку, величина прецессии должна изменяться пропорционально угловой скорости кругового движения, тогда траектория полета будет представлять собой круг. В случае обычного броска это легко достижимо. Однако при броске вниз (или вверх) в силу гравитации та или другая величина в какой-то момент начнет преобладать, и бумеранг свалится с круговой траектории.
Т.е. я не исключаю, что такое можно реализовать с помощью какой-то хитрой формы бумеранга, например, или при наличии восходящих потоков воздуха. Но деньги на это я бы не поставил.