В кодексе «Атлантик» (фолио 846 recto) среди набросков насосов, подъёмных кранов и военной техники встречается схема, ставшая символом предвидения гения. Леонардо да Винчи изобразил воздушный винт — спиралевидный ротор диаметром около пяти метров, предназначенный для подъёма человека за счёт вращения. Это не был чертеж в современном понимании: нет развёрток, допусков, спецификации материалов. Есть только концептуальная идея, зафиксированная пером и акварелью.

Рисунок датируется 1487–1490 гг., период работы мастера в Милане при дворе Лудовико Сфорца. Леонардо изучал полёт птиц, аэродинамику вихрей и свойства сжатого воздуха. «Воздушный винт» стал квинтэссенцией этих наблюдений — попыткой применить архимедов винт к газовой среде. Мастер сам подписал эскиз: «Если этот винт из ткани, обклеенной кашуцей, будет быстро вращаться, он поднимется ввысь».

История создания «воздушного винта»

Миланский период — время интенсивных инженерных экспериментов. Леонардо проектировал осадные машины, подводные лодки, автомобиль на пружинном приводе. Авиационные изыскания шли параллельно: он строил модели орнитоптеров с хлопаньем крыльев, изучал планирование. «Воздушный винт» появился как альтернатива биомиметрическому подходу — не копирование птиц, а использование гидравлического винта для «ввинчивания» в воздух.

В записных книжках нет упоминаний о построении полноразмерного прототипа. Существовали лишь мелкие модели из бумаги и перьев, запускаемые пружинными механизмами. Леонардо понимал: человеческая мышечная сила недостаточна для вращения пятиметрового ротора с нужной частотой. Эта интуитивная оценка соотношения вес/мощность опередила формальную теорию на столетия.

Интересно, что идея спиралевидного винта не была абсолютной новизной. В китайских игрушках «бамбуковые стрекозы» с вращающимися лопастями существовали с IV века н.э. Леонардо мог видеть их описания в путёвых заметках или через торговые связи Венеции с Востоком. Но он первым сформулировал теоретическую базу вертикального взлёта.

Техническое описание и принцип работы

Конструкция представляет собой спиралевидную поверхность (винтовую линию), намотанную на центральный вал. Профиль лопасти — плоский, без аэродинамической обтекаемости. Вал проходит через раму из тростника или бамбака, связываемую лёнными канатами. Привод — четыре человека, крутящие рычаги на нижней платформе через шестерёнчатую передачу.

Принцип действия: быстрое вращение винта «завивает» воздух вниз, создавая реактивную тягу вверх. Леонардо опирался на аналогию с гвинтом в дереве или воде. Он не учитывал воздушную тягу как результат разницы давлений по Бернулли — эту теорию сформулирует Даниэль Бернулли только в 1738 году. Для мастера воздух был «густым» средой, которую можно ухватить механически.

☑️ Ключевые элементы конструкции по кодексу Атлантик

Выполнено: 0 / 5

Главное конструктивное упущение — отсутствие свашплейта (наклонной тарелки) или любого средства управления вектором тяги. Аппарат мог бы только взлететь вертикально и парить в безветренную погоду. Любое боковое ветра сместило бы центр давления, перевернув нестабильную конструкцию.

Материалы и конструктивные решения

Леонардо предлагал ткань, промасленную кащюцей — природным латексом из сока гевеи. В XV веке каучука в Европе не было; он появится после كولومба. Мастер, вероятно, имел в виду прототипы импреgnaции — воск, жиры, смолы. Рама из тростника: лёгкий, но хрупкий материал. Лённые канаты давали необходимую прочность на разрыв, но растягивались под нагрузкой.

Шестерёнки — зубчатые, деревянные или металлические. Леонардо изобрёл множество типов передач: конические, червячные, с наклонными зубьями. Для «воздушного винта» нужна была увеличительная передача — превратить медленное вращение рычагами в высокую скорость ротора. Расчётное отношение: 1 оборот рук → 10–15 оборотов винта. Даже при этом частота была бы критически низкой.

ПараметрПроект да ВинчиСовременный лёгкий вертолёт (Robinson R22)
Диаметр ротора~5 м7,7 м
Масса пустого аппарата (оценка)200–250 кг417 кг
Источник энергии4 человека (~300 Вт)Двигатель Lycoming O-320 (95 кВт)
УправлениеОтсутствуетСвашплейт, коллективный/циклический шаг
Макс. высота (теория)Несколько метров4300 м

⚠️ Внимание: Попытки построить полноразмерную копию по оригинальным материалам (тростник, лён, кашюка) заканчивались поломкой рамы при запуске. Историческая аутентичность противоречит безопасности полёта.

Почему изобретение не взлетело

Фундаментальная причина — недостаток удельной мощности. Человек развивает 75–100 Вт длительно. Четыре человека — 300–400 Вт. Для подъёма 250 кг аппарата плюс пилот (70 кг) нужна тяга ~3140 Н. В идеальной теории (актуаторный диск) требуемая мощность: P = T^(3/2) / sqrt(2ρA) ≈ 12–15 кВт. Реальный КПД винта 0,6–0,7 → 20+ кВт. Дефицит в 50–100 раз.

Вторая проблема — реактивный момент. Вращающийся ротор крутит фюзеляж в противоположную сторону. У современных вертолётов это компенсирует хвостовой ротор или коаксиальная схема. У да Винчи — нет. Аппарат бы начал неконтролируемое вращение вокруг вертикальной оси сразу после отрыва от земли.

Третья — аэродинамическая неэффективность плоской лопасти. Профиль симметричный, без изгиба и сужения к концу. Это даёт низкое подъёмную силу при высоком сопротивлении. Леонардо не знал о числе Ре и ламинатурном/турбулентном переходе. Его винт работал бы в зоне сталлика (обрыва потока) на большей части размаха.

📊 Какой фактор считаете главным препятствием для полёта да Винчи?
Нехватка мощности мышц
Отсутствие управления (свашплейт)
Реактивный момент ротора
Аэродинамика плоской лопасти
Совокупность всех факторов

Влияние на развитие вертолётологии

Прямого технического преемства нет — чертежи да Винчи были неизвестны инженерам XIX–начала XX века. Кодекс «Атлантик» перешел в Библиотеку Амросиана в Милане, затем в Париж (Наполеон), вернулся в 1815 г. Публикация фототипов началась только в 1890–1900 гг., когда Игорь Сикорский и Хуан де ла Сьерва уже проектировали свои машины.

Но концептуальное наследие огромно. Идея вертикального взлёта через вращающееся крыло — именно «воздушный винт» — закрепилась в культуре как архетип вертолёта. Сикорский в автобиографии «История вертолёта» (1938) называл да Винчи «пророком вертикального полёта». Название компании AgustaWestland (ныне Leonardo Helicopters) отсылает к мастеру.

💡

Леонардо да Винчи не создал рабочий вертолёт, но сформулировал фундаментальную концепцию: подъёмная сила генерируется вращением крыла, а не хлопаньем или статическим газонаполнением. Это принцип всех современных ротоходов.

Современные реконструкции и эксперименты

В 2019 г. команда Университета Мэриленда (США) построила беспилотную модель «Da Vinci’s Helicopter» с карбоновым валом, пластиковой лопастью и электродвигателем. Масса 1,2 кг, диаметр 1,5 м. Модель стабильно взлетала и парила. Ключевое отличие — современные материалы и бесколлекторный мотор, дающий нужную удельную мощность.

В 2022 г. студенты Политехнического университета Милано изготовили копию в масштабе 1:2 с приводом от дрона. Применяли аддитивное производство для лопастей с профилем NACA 0012. Результат: устойчивый полёт на высоте 3 м, управление за счёт изменения оборотов (как у квадрокоптеров). Доказано: при достаточной мощности схема жизнеспособна.

💡

Для учебных проектов используйте карбоновый стержень диаметром 8–10 мм как вал и 3D-печать лопастей из PLA/PETG с аэродинамическим профилем. Пружинный привод да Винчи замените на brushless-мотор 500–800 Вт — это даст реалистичный тягомассовый запас.

⚠️ Внимание: Не пытайтесь воспроизвести оригинальную систему привода от человеческих мышц на полноразмерной копии. Осевая нагрузка на вал при попытке разгона превысит прочность лённых строп и тростниковой рамы — конструкция развалится до отрыва от земли.

Мифы и распространённые заблуждения

Миф 1: «Леонардо изобрёл вертолёт». Нет. Он предложил концепцию ротора. Вертолёт — это система: ротор + двигатель + свашплейт + фюзеляж + хвостовой ротор/коаксиал. У да Винчи только первый элемент.

Миф 2: «Чертеж содержит точные размеры». На фолио 846r нет ни одного числового значения. Диаметр «5 метров» — оценка исследователей по пропорциям фигуры человека на рисунке. Масштаб условный.

Миф 3: «Кашюка делала ткань невидимой для воздуха». Каучук даёт герметичность и упругость, но не меняет вязкость воздуха. Леонардо хотел предотвратить продувание сквозь ткань — разумно для паруса, но некритично для винта.

Почему да Винчи не добавил хвостовой ротор?

Он рассматривал реактивный момент как второстепенную проблему. В черновиках встречаются идеи контрвращающихся винтов (два ротора на одном валу в разные стороны), но не доведены до черновика. Леонардо фокусировался на генерации тяги, а не на стабильности — типично для этапа концептуального проектирования.

⚠️ Внимание: Многие популярные статьи приписывают да Винчи расчёт числа оборотов (200 об/мин) и подъёмной силы (400 кг). Эти цифры появились в советской литературе 1960-х (например, у К.В. Розова) как методический пример для студентов, а не в рукописях мастера.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Существует ли полноразмерная рабочая копия вертолёта да Винчи?

Нет. Все полноразмерные реплики (Музей науки в Милане, Музей полёта в Сиэтле, парк Леонардо в Амбуазе) — статичные макеты. Летающие модели существуют только в масштабе 1:5 – 1:2 с современными двигателями и материалами.

Мог ли Леонардо построить работающий аппарат при наличии двигателя внутреннего сгорания?

Теоретически — да. Если бы у него был ДВС мощностью 20+ кВт при массе 30–40 кг (как современные двухтактные), и он добавил свашплейт и хвостовой ротор — схема заработала бы. Но это уже не «воздушный винт» да Винчи, а ранний вертолёт 1930-х годов.

Где находится оригинальный чертеж?

Кодекс «Атлантик» (Codice Atlantico), фолио 846 recto, хранится в Библиотеке Амбросиана (Biblioteca Ambrosiana) в Милане, Италия. Цифровая копия доступна на портале The Visual Agency и сайте библиотеки в высоком разрешении.

Какое значение имеет «воздушный винт» для современной инженерии?

Образовательное и вдохновляющее. Инженеры NASA и ESA используют его как кейс для курсов по системному мышлению: как гений XV века, не имея теории газов, пришёл к правильному принципу через аналогию с водой и деревом. Также — символ итеративного дизайна: идея → эскиз → анализ ограничений → ожидание технологий на 400 лет.

Есть ли у да Винчи другие авиационные проекты, близкие к реализации?

Планер с подвижными частями крыла (орнитоптер) — нет. Но парашют (пирамидальная ткань 7×7 м) был успешно испытан в 2000 г. эдрианом Николсом — прыжок прошёл безопасно. Также — дельтаплан с жестким каркасом, проверенный в аэродинамической трубе — показывал подъёмную силу.