Ugyan Leonardo da Vinci elsősorban alkotóművészként, azaz festőként és szobrászként tett szert hírnévre, azonban élete során számtalan olyan vázlatot is készített különböző, azelőtt soha nem létezett eszközökről és találmányokról, melyek csak több száz évvel később jelentek meg. Da Vinci számtalan repülőeszköz tervét is felvázolta. Ezek közül az egyik legismertebb az az 1480-as évek végén született rajz, mely lényegében egy helikopter ősét ábrázolja, és amire Da Vinci egy csavarszerű rotort tervezett. Mivel a reneszánsz korában még nem álltak rendelkezésre a megfelelő építőanyagok, így a repülőeszköz soha nem épült meg.

Csaknem 530 évvel később, Marylandi Egyetem diákjainak köszönhetően azonban kiderült, hogy a légcsavarok ezen furcsa formavilággal rendelkező őse – mely lényegében egy arkhimédészi csavar – valóban működik, és képes a levegőbe emelni repülőeszközöket – számolt be róla a CNET. A diákok először egy 2019-es dizájnverseny kapcsán kezdtek el foglalkozni da Vinci repülőeszközének felépítésével.

Először a diákok szkeptikusak voltak, aztán egy kellemes meglepetésként hatott számukra, amikor számítógépes szimulációk, és 3D-nyomtatott légcsavarok biztató eredményeket hoztak. Ezt követően Austin Prete, az egyetemi csapat egyik tagja az elmúlt másfél évben megépítette a Crimson Spin névre keresztelt járművet, mely a Da Vinci által megálmodott légcsavart használja, és már többször sikerrel a levegőbe emelkedett.

"Teljesen meglepett, hogy működött" – vallotta be Prete, aki az egyetem repüléstechnika szakán végzős hallgató, és a Crimson Spin lényegében a mesterszakos diplomamunkája. A hallgató a tapasztalatait a múlt héten San Joséban rendezett 2022-es Transformative Vertical Flight konferencián osztotta meg, a kvadkopter tesztrepüléseiről készült videó társaságában, melyből részleteket – többet között – a CNET oldalán lehet látni. Prete meggyőződése szerint a különleges felépítésű drón egy nagyobb példánya embereket is a levegőbe tudna emelni.

Modern anyagok nélkül aligha sikerült volna

A különleges kvadkopter sikeres levegőbe emelkedéséhez nagyban hozzájárult, hogy a marylandi egyetemista olyan anyagokat használt, amelyeket Da Vinci nem tudott beszerezni. A reneszánsz idején rendelkezésre álló anyagok – leginkább a fa és a bőr – túl nehezek voltak repülőgépek építéséhez, továbbá Da Vinci még emberi erővel hajtott gépekben gondolkodott, hiszen az őshelikopter tervezésének idejében még nem álltak rendelkezésre a mai kompakt energiaforrások sem. Évszázadokkal később azonban Petre számára már rendelkezésre állt az alumínium, a műanyag, továbbá a kisméretű villanymotorok és akkumulátorok is. Ezen kívül a hallgató a tesztek tetemes részét számítógépen szimulálta, és már csak a sokadik, tökéletesített prototípus épült meg.

A Crimson Spin praktikus megépítéséhez továbbá a manapság egyre jobban elterjedő drónok megoldásaiból is merített a tervező: a kvadkoptereket a légcsavar sebességének finom változtatásai irányítják, amelyek különbségei megdöntik a drónokat, mozgást idézve elő. Ezzel szemben a hagyományos helikopterek a rotorlapátok dőlésszögének folyamatos, forgás közbeni változtatásával képesek mozogni. A Crimson Spin légcsavarjai azonban nem rendelkeznek lapátokkal, így ez a megoldás szinte egyáltalán nem volt használható a különleges drón megépítéséhez, nem beszélve arról, hogy egy nagyságrendekkel bonyolultabb szerkezetet eredményezett volna. Természetesen da Vinci légcsavarja körül is akadnak a tervezést megnehezítő dolgok: a ma ismert, hagyományos verziókhoz képest a „reneszánsz légcsavar” sokkal nagyobb súllyal rendelkezik, továbbá egyes esetekben instabillá válhat.

Szokatlan aerodinamikai jelenségek is segítenek a levegőben tartani a drónt

A kísérletezés során Prete felfedezte, hogy néhány furcsa aerodinamikai jelenség valószínűleg segíthet abban, hogy a Crimson Spin a levegőben tudjon maradni. A drón légcsavarjainak a külső peremén ugyanis a deltaszárnyú repülők belépőéle mögött létrejövő örvényekhez hasonló keletkezik, melyek egy alacsony nyomású zónát hoznak létre, ami segít a felhajtóerő termelésében. A szimulációk azt mutatják, hogy az örvény spirálisan lefele tart a Crimson Spin rotorszerkezete mentén, ezáltal plusz tolóerőt hoz létre. A Da Vinci-féle légcsavar speciális aerodinamikájának további előnyei is vannak a hagyományoshoz képest: a "reneszánsz légcsavar" sokkal gyengébb rotorszelet fúj maga alá, ezáltal kevésbé van hatással a környezetére, nem kavarja fel a port, nem fúj el semmit, mindemellett valamivel csendesebb is.

(Borítókép: Wikimedia Commons, fotó: Austin Prete/University of Maryland)