Questo drone vola utilizzando il design dell’elicottero di 530 anni di da Vinci

Alla fine del 1480, Leonardo da Vinci abbozzò un progetto intelligente per un elicottero monoposto azionato da una “vite aerea”. Potresti aver visto i suoi disegni e ti sei chiesto se uno degli elicotteri avrebbe mai potuto prendere il volo.

Ora sappiamo la risposta. Il genio italiano aveva ragione.

A partire dal 2019, un team di ingegneri dell’Università del Maryland ha progettato e testato la tecnologia sottostante come parte di a concorso di progettazione. Poi, nell’ultimo anno e mezzo, il membro del team Austin Prete ha costruito Crimson Spin, un drone quadricottero senza pilota utilizzando il design simile a una vite di Da Vinci, e lo ha pilotato per diversi brevi viaggi.

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I progetti di elicotteri di Leonardo da Vinci alimentano questo drone

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“Sono rimasto assolutamente sorpreso che abbia funzionato”, ha detto Prete, uno studente laureato nel dipartimento di ingegneria aerospaziale dell’università che ha costruito l’aereo per il suo master. Lui e altri membri del team erano inizialmente scettici, ma sono diventati più entusiasti del design di da Vinci dopo alcune simulazioni al computer e prototipi di viti stampati in 3D che hanno mostrato tendenze promettenti.

Ha presentato i suoi risultati – e il primo video del volo dell’aereo – al Volo verticale trasformativo 2022 conferenza a San Jose, California, la scorsa settimana.

Il progetto è un buon esempio di come la tecnologia attuale stia deviando dalla progettazione convenzionale di aeroplani ed elicotteri, anche se è altamente improbabile che un cavatappi volante del XV secolo possa consegnare un pacco Amazon in qualsiasi momento presto. La conferenza ha caratterizzato una collezione di velivoli esotici che possono decollare verticalmente come un elicottero, quindi volare orizzontalmente come un aeroplano. Compagnie come Kitty Hawk, Airbus, Transcend Air e Jaunt sperano di rivoluzionare le spedizioni e di portare in giro le persone sugli aerotaxi.

Sebbene Prete abbia costruito solo un piccolo drone, la tecnologia potrebbe funzionare con un aereo abbastanza grande da trasportare un essere umano. “Credo che dovrebbe essere in grado di aumentare abbastanza bene”, ha detto.

Materiali moderni

Lo studente laureato nel Maryland ha beneficiato di materiali che da Vinci non poteva ottenere.

I materiali da costruzione all’avanguardia dell’era rinascimentale, come il legno e la pelle, sono troppo densi per gli aerei. Anche Da Vinci non aveva fonti di energia compatte.

Prete ha avuto accesso ad alluminio, plastica, motori elettrici, batterie e sistemi di controllo del computer che hanno reso possibile la progettazione della vite aerea. Utile anche: software di progettazione assistita da computer e fluidodinamica computazionale che Prete utilizzava per progettare prototipi e simulare l’aerodinamica all’interno di un computer.

La tecnologia del quadrirotore di oggi ha anche contribuito a rendere pratico il design. Questi sono guidati da sottili modifiche alla velocità dell’elica che inclinano l’aereo in un modo o nell’altro. Sarebbe stato molto più complesso provare a costruire un progetto ad albero singolo come un elicottero convenzionale, ha detto Prete. Gli elicotteri utilizzano ingranaggi e controlli complessi per regolare continuamente l’inclinazione di ciascun rotore mentre gira.

Ci sono molte sfide, tuttavia, incluso il maggior peso e il potenziale di instabilità delle viti aeree.

Nuova aerodinamica

Prete ha scoperto che alcune strane aerodinamiche probabilmente aiutavano a mantenere in alto Crimson Spin.

Velivoli ad ala delta — quelli con grandi ali triangolari come il Concorde supersonico — producono un vortice d’aria contorto appena oltre il bordo d’attacco dell’ala. Quel vortice crea una zona di bassa pressione che può aumentare la portanza. Le simulazioni mostrano che un vortice simile si forma lungo il bordo esterno della superficie piatta della vite aerea, scendendo a spirale lungo l’intera struttura e applicando una spinta verso l’alto, ha detto Prete.

Un risultato di questa aerodinamica è che l’elica aerea produce meno downwash rispetto alle eliche convenzionali. Ciò significa meno polvere, sabbia e altro materiale che soffia sotto, ha detto Prete. Probabilmente è anche più silenzioso.