Геният на Леонардо отново в действие: проект от XV век решава основен проблем на съвременните дронове

Представете си една сутрин в недалечното бъдеще. Зад прозореца ви прелита дрон, който доставя прясно кафе на съседа ви. Друг, принадлежащ на службите за спешна помощ, безшумно сканира улицата. Всичко това се случва без досадното, почти комарно жужене, което днес свързваме с дроновете. Звучи почти като научна фантастика, нали? И все пак ключът към тази тиха утопия може би през цялото време е събирал прах в тетрадките на един ренесансов гений.

Ново проучване показва, че конструкцията на „въздушния винт“ или „витлото“ на Леонардо да Винчи, създадена около 1480 г., не е просто странен исторически артефакт, а потенциално революционна идея за авиацията на XXI век.

Какво точно е въпросният „въздушен винт“?

Дори и да не сте експерт по аеродинамика, вероятно ще разпознаете класическия ротор на дрона – две или четири тънки, бързо въртящи се лопатки. Сега си представете нещо съвсем различно: масивна, плътна спирала, подобна на Архимедовия винт, който древните гърци са използвали за подемане на вода. Ето как изглежда „орнитотеро а вите“ (ornitottero a vite), както го е наричал самият Леонардо.

Геният на Винчи е предполагал, че неговата машина ще се задвижва от мускулната сила на четирима мъже. И това, откровено казано, е било основната ѝ слабост. Машината щяла да бъде твърде тежка и тромава, а мъжете просто нямало да могат да завъртят витлото с достатъчна скорост, за да излетят. Проектът остава на хартия – красива, но непрактична мечта.

Но какво би станало, ако замените въпросните четирима души с лек и мощен електродвигател? Този въпрос си задава екип от инженери, ръководен от Раджат Митал от университета „Джон Хопкинс“.

От Ренесанса до виртуалния въздушен тунел

Създаването на физически модел на витлото на Да Винчи е дълго и скъпо. За щастие днес разполагаме с технология, за която Леонардо не би могъл да мечтае. Изследователите са създали точно цифрово копие на „въздушния винт“ и са го поставили във виртуален въздушен тунел. Това е мощна компютърна симулация, която дава възможност за задълбочено изучаване на начина, по който въздухът обтича обекта.

За чистотата на експеримента наблизо е „тествано“ и стандартно витло с две лопатки на съвременен дрон. Резултатите, според самия Митал, са били съвсем неочаквани.

Оказало се, че за да създаде същата подемна сила, витлото на Да Винчи трябвало да се върти много по-бавно от съвременния си аналог. И така, каква е идеята? Вместо агресивно да „реже“ въздуха с тънките си лопатки, спираловидният дизайн нежно и продължително усуква въздушния поток надолу, създавайки под него стабилна зона с високо налягане. Това е подобно на начина, по който тирбушонът влиза в тапата – плавно и ефикасно.

По-бавното въртене веднага осигурява две огромни предимства:

• Енергийна ефективност. По-малко обороти означава по- малка консумация на енергия. Дрон с подобно витло може да лети по-дълго.
• Тишина. Основният източник на шум от дроновете са вихрите, които се пораждат в краищата на бързо въртящите се лопатки. Бавното и масивно витло на „да Винчи“ създава много по-подреден и плавен въздушен поток. По-малко турбуленция означава по-малко шум.

„Бяхме изненадани“, признава Митал. – „Мислехме, че неговата своеобразна форма ще бъде аеродинамичен провал“.

Но гениалността си остава гениалност дори след пет века.

Нима Да Винчи е съвършен? Не съвсем.

Разбира се, не бива да очакваме утре небето ни да се изпълни с дронове, които изглеждат като оживели скици от 15-и век. Както Черил Грейс от Бостънския университет с право отбелязва, изследването има своите ограничения.

Първо, симулацията е тествала само витлото, докато е висяло на място. Голям въпрос е как ще се държи то при хоризонтален полет, по време на маневри и при пориви на вятъра. Второ, съществува проблемът с теглото. Масивната спирала, изработена от съвременни материали, все пак ще бъде по-тежка от тънките композитни лопатки, което ще се отрази на цялостната работа на дрона.

Но ценността на тази работа не е в сляпото копиране на проекта на Да Винчи. Става дума за нещо друго.

Наследството на гения и бъдещето на дроновете

Изследването на екипа на Митал е блестящ пример за това как старите идеи могат да вдъхновят нови пробиви. Инженерите от целия свят се борят с проблема с шума от дроновете, а решението, оказва се, се крие на повърхността – или по-скоро в принципите, заложени от Леонардо.

Бъдещите витла за дронове може да не са точно копие на „въздушното витло“, но биха могли да заимстват основните му характеристики: по-голяма площ, спираловидна форма и залагане на създаването на плавен, а не на турбулентен поток. Това прозрение, дадено ни от един ренесансов гений, има потенциала да промени из основи облика на градската аеромобилност.

Понякога бъдещето не се ражда от нови идеи, а от стари, които най-сетне сме готови да разберем. Проектите на Леонардо да Винчи ни напомнят, че човешката мисъл не се измерва само в това, което може да създаде днес, а в онова, което е в състояние да предвиди столетия напред. В свят, в който технологията се развива със скоростта на светлината, именно връзката с миналото ни дава ориентир. Защото може би не е толкова важно какво изобретяваме, а с кого го споделяме — с умовете, които са били преди нас, и с онези, които ще дойдат след нас.

Така че следващия път, когато чуете досадното бръмчене на квадрокоптер, си спомнете за Леонардо. Човекът, който е мечтал да даде на хората крила, може да ни даде тишина 500 години по-късно.