پهپادهای امروزی را داوینچی صدها سال قبل اختراع کرده بود!

لئوناردو داوینچی، نابغه بزرگ ایتالیایی، قرن‌ها پیش موفق به اختراع پهپاد شده بود! در ادامه با جزئیات بیشتر همراه گجت نیوز باشید.

در اواخر دهه ۱۴۸۰ میلادی، لئوناردو داوینچی طرحی هوشمندانه از یک هلیکوپتر یک نفره که با یک «پیچ هوایی» به حرکت در می‌آمد، کشیده بود. شاید پیش‌تر طراحی‌های او را دیده باشید و از خود پرسیده باشید که آیا ممکن است چنین هلیکوپترهایی به پرواز در بیایند یا خیر. به‌تازگی به پاسخ این سوال دست پیدا کرده‌ایم؛ این نابغه ایتالیایی درست فکر می‌کرد.

تولید پهپاد بر اساس طرح لئوناردو داوینچی

یک تیم مهندسی از دانشگاه مریلند از سال ۲۰۱۹ شروع به توسعه و آزمایش این فناوری پایه به‌عنوان بخشی از یک مسابقه طراحی کرد. سپس طی یک سال و نیم گذشته، یکی از اعضای این تیم «آستین پریت» (Austin Prete)، یک پهپاد کوادکوپتر بدون سرنشین با نام Crimson Spin را بر پایه طرح پیچ‌مانند لئوناردو داوینچی ساخت و چندین بار آن را به پرواز درآورد.

آستین پریت، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا در دانشگاه مریلند است. او و سایر هم‌تیمی‌هایش ابتدا به عملی شدن چنین طرحی شک داشتند، ولی پس از اینکه برخی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و نمونه‌های اولیه‌ چاپ سه‌بعدی امیدوارکننده ظاهر شدند، نسبت به طرح داوینچی مطمئن‌تر شدند. پریت هفته گذشته نتایج پروژه و اولین ویدئو از پرواز این پهپاد را در کفرانس Transformative Vertical Flight 2022 در سن خوزه کالیفرنیا ارائه داد.

این پروژه نمونه‌ای مناسب از فاصله‌‌گیری فناوری کنونی از هواپیماها و هلیکوپترهای مرسوم است، هرچند بسیار بعید به نظر می‌رسد که چنین طرحی از قرن پانزدهم به این زودی‌ها به تولید برسد. در این کنفرانس مجموعه‌ای از محصولات به نمایش گذاشته شد که می‌توانستند مثل یک هواپیما، به‌صورت عمودی از زمین بلند شوند و سپس به‌طور افقی به پرواز ادامه بدهند. شرکت‌هایی نظیر «کیتی هاک» (Kitty Hawk)، ایرباس، «ترنسند ایر» (Transcend Air) و «جانت» (Jaunt) امیدوارند که با عرضه تاکسی‌های هوایی در آینده، صنعت حمل و نقل را متحول کنند.

هرچند آستین پریت در حال حاضر یک پهپاد کوچک ساخته، این فناوری برای ساخت نمونه‌ای بزرگ‌تر که توانایی حمل انسان را داشته باشد نیز می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

مواد جدید

نکته‌ای که باید در خصوص این طرح به آن توجه داشت، این است که دانشجوی دانشگاه مریلند به موادی دسترسی داشته است که در زمان داوینچی موجود نبود.

پیشرفته‌ترین مواد برای ساخت و ساز در عصر رنسانس مانند چوب و چرم، برای ساخت یک هواپیما چگالی بیش از حدی داشتند. همچنین لئوناردو داوینچی به منابع انرژی فشرده دسترسی نداشت.

این درحالی است که آستین پریت حال مواد و ابزارهای مختلف شامل آلومینیوم، پلاستیک، موتور الکتریکی، باتری و سیستم‌های کنترل کامپیوتری را در اختیار داشته که ساختن این پهپاد را برای او ممکن کرده‌اند. وی از فناوری کمکی طراحی و نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی هم برای طراحی نمونه‌های اولیه و شبیه‌سازی آیرودینامیک به وسیله کامپیوتر بهره برده است.

فناوری کنونی کوادکوپترها نیز به عملی شدن این طرح کمک کرده است. هدایت کوادکوپترها با تغییراتی جزئی در سرعت پروانه که باعث کج شدن هواپیما به سمت مشخصی می‌شود، صورت می‌گیرد. به گفته پریت، ساخت یک هواپیمای تک‌محور مثل یک هلیکوپتر مرسوم می‌توانست بسیار دشوارتر باشد. هلیکوپترها از کنترل‌ها و چیدمان چرخ‌دهنده‌ پیچیده‌ای برخوردار هستند که به‌صورت پیوسته جهتِ هر چرخانه را تنظیم می‌کند. البته چالش‌های دیگری شامل وزن بالای پیچ هوایی وجود داشت.

آیرودنامیک نوین
دانشجوی دانشگاه مریلین کشف کرده است که نوعی سیستم آیرودنامیک عجیب به نگه داشتن پهپاد Crimson Spin در ارتفاع کمک می‌کند. هواپیماهای دارای بال سه‌گوش، یک تاوه (Vortex) را کمی دورتر از لبه حمله هر بال تولید می‌کنند. این تاوه یک ناحیه کم‌فشار را به وجود می‌آورد که می‌تواند نیروی برآر را افزایش بدهد.

بنا بر گفته پریت، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که یک تاوه مشابه در امتداد لبه بیرونی سطح صاف پیچ هوایی این پهپاد تشکیل می‌شود، سپس به شکل مارپیچ به سمت پایین این ساختار حرکت می‌کند و رانشی به سمت بالا را اعمال می‌کند. یکی از نتایج این سیستم آیرودینامیک این است که پیچ هوایی مذکور در مقایسه با پروانه‌های مرسوم، پایین‌رانش کمتری را تولید می‌کند و در نتیجه گرد و خاک و صدای کمتری را به دنبال خواهد داشت.