«Вертолетная» конструкция да Винчи может сделать беспилотники тише, быстрее и даже дешевле

Средневековый чертеж конца XV века, созданный рукой самого да Винчи, долго считался красивой, но совершенно непрактичной фантазией. Однако совсем недавно оказалось, что Леонардо придумал технологию будущего. Новейшие исследования показали, что необычный «воздушный винт» итальянского гения способен создавать ту же подъемную силу, что и современные пропеллеры дронов, но при этом тратить меньше энергии и производить значительно меньше шума.


Эксперты говорят, что изобретение 500-летней давности может решить одну из главных проблем современных городов. А именно уменьшить назойливый и неприятный шум от беспилотников, чье количество растет буквально не по дням, а по часам.

Как «ввинчиваться» в воздух?

Но перенесемся в далекое прошлое, в 1480-е годы. Леонардо да Винчи служит военным инженером у миланского герцога Людовико Сфорца. Среди бесчисленных идей у Леонардо рождается проект «воздушного винта». Он совершенно не похож на привычные нам лопасти, а больше напоминает гигантскую спираль или штопор в буквальном смысле.

Многие эксперты говорят, что да Винчи на этот проект вдохновил винт Архимеда (древнее устройство для поднятия воды). Принцип изобретения Леонардо довольно прост: вращаясь, эта спираль должна была «ввинчиваться» в воздух, создавая подъемную силу для летательного аппарата.



Однако ключевое обстоятельство обрекло этот проект на полную неудачу. У да Винчи не было двигателя. Поэтому гений предполагал, что винт будут вращать… силой мускулов нескольких человек. Физика была беспощадна: вес людей и необходимых механизмов делал отрыв от земли невозможным. Проект так и остался на бумаге — гениальным, но нереализуемым в XV веке доказательством полета мысли величайшего изобретателя всех времен и народов. До эры легких и мощных электродвигателей оставалось еще полтысячелетия.

Двойной сюрприз от итальянского гения

Возвращаемся в 2025 год. Раджат Миттал, профессор университета Джонса Хопкинса (Мэриленд, США), и его команда решили проверить идею Леонардо не на словах, а с помощью точных цифровых моделей. Они создали 3D-модель винта да Винчи и поместили ее в виртуальную аэродинамическую трубу. Цель: симулировать зависание — основной режим работы дрона. Модель тестировали на разных скоростях вращения и сравнивали с обычным двухлопастным ротором современного беспилотника.



Результаты поразили экспериментаторов до глубины души.

1. Винт Леонардо оказался значительно энергоэффективнее нынешних образцов. Он создавал ту же подъемную силу, что и современный ротор, но вращаясь медленнее. Медленное вращение = меньшее энергопотребление. Древний дизайн оказался выгоднее!

2. А еще винт да Винчи был заметно тише. Смоделировав потоки воздуха и давление вокруг виртуального винта, команда рассчитала уровень шума. Вердикт: при равной подъемной силе винт да Винчи производил меньше шума, чем стандартная конструкция дрона.


— признается профессор Миттал.

Но цифры виртуальных испытаний говорили об обратном. Причудливая спираль обладала скрытым потенциалом.

Разработка старинная, материалы современные

Почему это открытие взорвало научное сообщество прямо сейчас? Все просто, ведь беспилотники из игрушек превратились в рабочие инструменты городов: доставка еды, лекарств, посылок; мониторинг аварий и трафика; аэрофотосъемка.



Но их характерный, высокочастотный гул стал серьезной проблемой. Представьте десятки дронов, постоянно жужжащих над улицами. Их шум может сделать жизнь в мегаполисе невыносимой. Поиск технологий, создающих ту же тягу с меньшим шумом, стал критически важен.


— Шерил Грейс, эксперт по акустике из Бостонского университета (Массачусетс).

Команда Миттала горит желанием идти дальше: «…выяснить, смогут ли они улучшить конструкцию да Винчи, сделав ее более эффективной и сохранив при этом ее шумопоглощающие свойства». Возможно, современные композитные материалы и алгоритмы оптимизации формы спирали раскроют еще больший потенциал древней идеи.

Винт Леонардо да Винчи совершил головокружительную эволюцию. С эскиза XV века он перенесся в цифровую реальность суперкомпьютеров. При этом виртуальные испытания открыли поразительный секрет изобретения итальянского гения. Возможно, именно этот «воздушный винт» станет основой для создания более тихих и, возможно, более экономных дронов.

Однако путь от пикселей на экране до реального полета над городом тернист. Пока точно непонятно, как поведет себя спираль Леонардо в настоящем полете: при движении вперед, в поворотах, в турбулентном городском воздухе?

Также неясно, не перевесит ли дополнительный вес самой конструкции винта (по сравнению с легкими лопастями) его преимущества в энергопотреблении? Справятся ли современные сверхлегкие материалы?

Можно ли масштабировать конструкцию для дронов разного размера и грузоподъемности?
Лабораторные стенды и испытательные полигоны ждут своего часа, чтобы дать окончательный ответ. Гонка за тихим небом только начинается.