Летательный аппарат Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci) действительно может работать, если он построен из современных материалов — это обнаружили инженеры Университета Мэриленда, создав дрон под названием Crimson Spin.
В конце 1480-х годов Леонардо да Винчи набросал искусную конструкцию одноместного вертолёта, приводимого в движение «воздушным винтом». Возможно, вы видели его рисунки и задавались вопросом, сможет ли подобный вертолёт когда-нибудь взлететь.
Теперь мы знаем ответ. Итальянский гений был прав.
Начиная с 2019 года группа инженеров Университета Мэриленда разработала и протестировала базовую технологию в рамках конкурса дизайнеров. Затем за последние полтора года член команды Остин Прете (Austin Prete) построил Crimson Spin, беспилотный дрон-квадрокоптер, винтовую конструкцию для которого он позаимствовал у Да Винчи, мало того, он даже совершил на нём несколько коротких полётов.
Он и другие члены команды изначально были настроены скептически, но после того, как некоторые компьютерные симуляции и прототипы винтов, напечатанные на 3D-принтере, показали многообещающие тенденции, они куда сильнее прониклись дизайном Да Винчи.
Парень представил свои результаты и первое видео полёта дрона на конференции Transformative Vertical Flight 2022 в Сан-Хосе, штат Калифорния, на прошлой неделе.
Этот проект является хорошим примером того, как современные технологии могут расходиться с конструкцией обычных самолётов и вертолётов, хотя и маловероятен тот факт, что летательный аппарат 15-го века доставит посылку Amazon в ближайшее время. На конференции была представлена коллекция экзотических летательных аппаратов, которые могут взлетать вертикально, как вертолёт, а затем летать горизонтально, как самолёт. Такие компании, как Kitty Hawk, Airbus, Transcend Air и Jaunt, уже надеются, что им в будущем удастся произвести революцию в постройке воздушных судов, которые могли бы транспортировать людей подобно такси.
И хотя Прете построил лишь небольшой беспилотник, эта технология вполне в состоянии работать с куда более крупной версией летательного устройства, которое даже могло бы перевозить человека.
Изображение: Austin Prete/University of Maryland
Современные материалы
Аспирант из Мэриленда смог извлечь пользу благодаря современным материалам, которых у Да Винчи просто не было.
Современные строительные материалы эпохи Возрождения, такие как дерево и кожа, были слишком громоздкими для летательных устройств. У Да Винчи также не было компактных источников энергии.
Прете имел доступ к алюминию, пластику, электродвигателям, батареям и компьютерным системам управления, которые и сделали возможной построение воздушного судна. Кроме того, программное обеспечение для автоматизированного проектирования и вычислительной гидродинамики, которое Прете использовал для разработки прототипов и моделирования аэродинамики внутри компьютера, тоже сказало своё слово.
Современные технологии квадрокоптеров также помогли сделать дизайн более практичным. Аппарат управляется деликатными изменениями скорости вращения винта, что позволяет дрону маневрировать. По словам Прете, было бы гораздо сложнее попытаться построить одновальную конструкцию, как у обычного вертолёта. Вертолёты используют сложную передачу и элементы управления для непрерывной регулировки наклона каждого несущего винта по мере его вращения.
Также существует множество проблем, в том числе больший вес воздушных винтов и потенциальная нестабильность.
Новая аэродинамика
Прете обнаружил, что некая странная аэродинамика, вероятно, помогала удерживать Crimson Spin в воздухе.
Летательные аппараты с треугольным крылом, такие как сверхзвуковой Конкорд, создают закручивающийся воздушный вихрь сразу за передней кромкой крыла. Этот вихрь создаёт зону низкого давления, которая может увеличивать подъёмную силу. Моделирование показывает, что подобный вихрь формируется вдоль внешнего края плоской поверхности воздушного винта, спускаясь спиралью по всей конструкции и создавая восходящую тягу, подчеркнул Прете.
Одним из результатов такой аэродинамики является то, что воздушный винт производит меньший нисходящий поток, чем обычные пропеллеры. По словам Прете, это означает, что под ним будет меньше пыли, песка и другого легко поднимаемого материала. Кроме того, устройство может быть тише.
