Леонардо да винчи считал что когда птица летит воздух под ее крылом
Леонардо да винчи считал что когда птица летит воздух под ее крылом
Леонардо да Винчи был убежден, что «человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух».
Чтобы сконструировать крылья «ornitotteri», Леонардо изучал анатомию птичьего крыла, учитывая функции и распределение его перьев. Наблюдая за полетом птицы, ученый заметил, что она по-разному машет крыльями, когда зависает в воздухе, летит вперед или приземляется. Его интересовали также перепончатые крылья летучих мышей. На основе этих наблюдений Леонардо сконструировал огромные крылья, предназначенные не только для поднятия человека в воздух, но и удержания его в полете, благодаря элеронам и шарнирам. Он собирался имитировать воздушную акробатику птиц, их способность беречь энергию в полете и точно приземляться. До конца XV столетия Леонардо был убежден, что сможет осуществить проект механического полета. Однако его беспокоило то обстоятельство, что возможности мышц человека ограничены. Поэтому он собирался вместо энергии мускулов использовать механизм лука, который обеспечивал бы движение вперед. Впрочем, лук не решал проблем автономности в полете, возникающих при быстром раскручивании пружины.
С 1503 по 1506 г. Леонардо был занят исследованиями в Тоскане. Атмосферные условия, наличие или отсутствие ветра, соответствующие метеорологические и аэродинамические явления заставили его отказаться от своей старой идеи об «инструменте», основанном на взмахе крыльев, и признать”полет без движения крыльев”.
Наблюдая, как большие птицы позволяют воздушным потокам подхватить и нести их в воздухе, Леонардо думал об оснащении человека большими составными крыльями, которые дадут ему возможность войти в подходящий воздушный поток при помощи несложных движений тела и не затратить много сил на это. Человек будет свободно парить, пока не опустится на землю как “сухой лист”.
Систематические исследования, предпринятые Леонардо в начале XVI в., привели его к необходимости изучить “качество и плотность воздуха”. Для этой цели он сконструировал гидроскопические инструменты. Леонардо подчеркивал,что законы аэродинамики аналогичны законам гидростатики, т.е.наука о воде является зеркальным отражением науки о ветре, ”которую (науку о ветре) мы покажем через движение воды и эта важная наука станет шагом вперед в понимании полета птицы в воздухе».
На самом деле конструирование аппаратов способных летать издавна привлекало внимание человека. Увлечение авиамоделизмом, которое у многих начинается с воздушных змеев и бумажных самолетиков, в наше время успешно реализовано за счет производителей радиоуправляемых моделей. Модели самолетов сложно назвать игрушками, потому что большинство из них участвуют в серьезных соревнованиях. Профессионалы разделяют авиамоделизм на любительский и спортивный, при этом первый тип увлечения имеет наибольшее число поклонников.
Леонардо да винчи считал что когда птица летит воздух под ее крылом
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Гений да Винчи: Летательные аппараты
«Крылья будут! Если их сделаю не я, вместо меня это сделает кто-нибудь другой». Леонардо да Винчи.
Шестая часть экспозиции, посвященная Леонардо, рассказывает о его достижениях в области аэродинамики и летательным аппаратам. Предыдущие пять: 1, 2, 3, 4, 5.
В XV веке мысль о полете не покидала многих инженеров. Но именно Леонардо стал первым, кто стал изучать теорию полета.
Изначально да Винчи работал надо созданием летательного аппарата, основываясь на принципе маховых движений крыльев. Он анализировал характеристики полета птиц и летучих мышей, а также изучал анатомию их крыльев. Он верил в то, что человек сможет научиться летать, если сконструирует, а затем приведет в действие аппарат, имитирующий машущий полет птиц.
Некоторые из его рисунков изображают лежащего вниз лицом человека, который собирается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям. Другие рисунки демонстрируют более сложные крепежные системы. Есть и рисунки человека с машущими крыльями, расположенного вертикально, и нажимающего на педали аппарата руками и ногами.
Однако позже да Винчи приходит к выводу о том, что человеку просто не хватит мускульной силы в туловище и руках для того, чтобы подняться в воздух подобно птице. В результате он начинает изучать возможность полета без маховых движений, углубляясь в изучение скорости ветра и способов использования воздушных потоков для полета.
Его идеи, воплощенные в виде чертежей и набросков во многом предвосхитили появление современных дельтаплана, самолета, вертолета и парашюта. Результатом его неутомимых исследований стало собрание, содержащее 36 страниц рисунков полета птиц и записей, в которых да Винчи утверждает, что полет человека возможен.
Достижение Леонардо в области аэродинамики можно посмотреть
Анемоскоп (anemoscopio, anemoscope). В процессе изучения полета Леонардо в числе прочих работ создал рисунок анемоскопа, устройства для опреления направления ветра. Прибор выглядит в точности как флюгер, часто устанавливаемый на крышах современных домов.
Прибор для измерения скорости ветра и воды (studio per condotti conici, speed gauge for wind or water). Леонардо задавался вопросом: «Если интенсивность ветра и воды остается неизменной, способно ли увеличение их интенсивности в пять раз привести к увеличению энергии в пять раз?» Этот экспериментальный прибор состоял из конусообразных трубок с отверстием наверху, по которым пусклись ветер и вода.
Анемометр (anemometro, anemometer). Этот прибор использовался для измерения силы ветра. Вертикальная пластина двигалась как указатель направления ветра, и по степени ее отклонения от вертикального положения можно было судить об интенсивности ветра.
Машущее крыло (studio d’ala batiente, flapping wing). Этот рисунок был экспериментом Леонардо, с помощью которого он пытался определить подъемную силу машущего крыла. Тростинковая конструкция, покрытая бумагой и состоящая из 12-метрового крыла и сетки, должна была крепиться к деревянной балке весом с человека. Если быстро потянуть рычаг вниз, крыло должно было подняться в воздух вместе с балкой. Если бы эта идея сработала, два крыла смогли бы поднять вверх летательный аппарат вместе с летчиком и удерживать их в воздухе.
В своей записной книжке Леонардо писал:
«. убедись в том, чтобы рывок был максимально резким,
и, если желаемый результат не достигнут,
больше не трать на это время».
Летательный аппарат (macchina volante, flying machine). Один из самых известных рисунков Леонардо, посвященных полету человека. Человек, прикрепленный к конструкции ремнями, должен был лежать лицом вниз и крутить педали, поднимающие и опускающие крылья при помощи веревок и рычагов. Для изменения направления полета нужно было дергать рычаги. Движение аппарата имитировало полет птиц, так как крылья механизма сгибались и распрямлялись в процессе полета.
Дельтаплан (deltaplano, hang-glider). Ранние модели летательных аппаратов Леонардо были основаны на принципе имитации маховых движений крыльев птиц. В механизме таких аппаратов применялись блоки и рычаги, двигающие крылья вверх и вниз. Позже Леонардо начал проектировать аппараты, способные летать, используя воздушные потоки и силу ветра. В таких аппаратах человек мог смещать центр тяжести, просто меняя положение верхней части своего тела. Согласно рисунку в этом планере человек располагался в точках «m», «d» и «a». Движение планера в полете контролировалось с помощью веревок. В 2002 году в Англии по чертежам Леонардо была сконструирована копия этого аппарата. И хотя аппарат был неустойчив в полете, тем не менее смог успешно летать после того, как к конструкции да Винчи добавили хвост.
Воздушный винт (vite aerea, aerial screw). В средние века дети играли в волчок, лопасти которого вращались вокруг оси из нити и поднимали волчок вверх. По всей видимости Леонардо позаимствовал эту идею для своей концепции поднимающегося в воздух винта. Четыре человека, стоя на центральной платформе в основании аппарата, должны были двигаться вокруг оси и толкать рычаги. По мере того как обтянутые льняной тканью винты раскручивались, возникала тяга, позволяющая аппарату подняться в воздух. Скорее всего, такой аппарат никогда бы не смог оторваться от земли и, тем не менее, он по праву может считаться прототипом современного вертолета.
Леонардо да винчи считал что когда птица летит воздух под ее крылом
Леонардо да Винчи был убежден, что «человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух».
Чтобы сконструировать крылья «ornitotteri», Леонардо изучал анатомию птичьего крыла, учитывая функции и распределение его перьев. Наблюдая за полетом птицы, ученый заметил, что она по-разному машет крыльями, когда зависает в воздухе, летит вперед или приземляется. Его интересовали также перепончатые крылья летучих мышей. На основе этих наблюдений Леонардо сконструировал огромные крылья, предназначенные не только для поднятия человека в воздух, но и удержания его в полете, благодаря элеронам и шарнирам. Он собирался имитировать воздушную акробатику птиц, их способность беречь энергию в полете и точно приземляться. До конца XV столетия Леонардо был убежден, что сможет осуществить проект механического полета. Однако его беспокоило то обстоятельство, что возможности мышц человека ограничены. Поэтому он собирался вместо энергии мускулов использовать механизм лука, который обеспечивал бы движение вперед. Впрочем, лук не решал проблем автономности в полете, возникающих при быстром раскручивании пружины.
С 1503 по 1506 г. Леонардо был занят исследованиями в Тоскане. Атмосферные условия, наличие или отсутствие ветра, соответствующие метеорологические и аэродинамические явления заставили его отказаться от своей старой идеи об «инструменте», основанном на взмахе крыльев, и признать”полет без движения крыльев”.
Наблюдая, как большие птицы позволяют воздушным потокам подхватить и нести их в воздухе, Леонардо думал об оснащении человека большими составными крыльями, которые дадут ему возможность войти в подходящий воздушный поток при помощи несложных движений тела и не затратить много сил на это. Человек будет свободно парить, пока не опустится на землю как “сухой лист”.
Систематические исследования, предпринятые Леонардо в начале XVI в., привели его к необходимости изучить “качество и плотность воздуха”. Для этой цели он сконструировал гидроскопические инструменты. Леонардо подчеркивал,что законы аэродинамики аналогичны законам гидростатики, т.е.наука о воде является зеркальным отражением науки о ветре, ”которую (науку о ветре) мы покажем через движение воды и эта важная наука станет шагом вперед в понимании полета птицы в воздухе».
На самом деле конструирование аппаратов способных летать издавна привлекало внимание человека. Увлечение авиамоделизмом, которое у многих начинается с воздушных змеев и бумажных самолетиков, в наше время успешно реализовано за счет производителей радиоуправляемых моделей. Модели самолетов сложно назвать игрушками, потому что большинство из них участвуют в серьезных соревнованиях. Профессионалы разделяют авиамоделизм на любительский и спортивный, при этом первый тип увлечения имеет наибольшее число поклонников.
Идея полета в трудах Леонардо да Винчи
Дмитрий Алексеевич Соболев, канд.техн. наук, Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова, РАН
Одной из самых интересных страниц в многогранном творчестве Леонардо да Винчи являются исследования, посвященные проблеме полета человека. Леонардо был первым из ученых, кто всерьез занялся изучением этой темы. В его рукописях встречаются рисунки и краткие описания различных летательных аппаратов. К этой теме он возвращался на протяжении всей своей творческой деятельности: первые проекты летательных машин относятся к середине 80-х гг. XV века, а последние датируются вторым десятилетием XVI века.
Для управления высотой полета да Винчи предложил оригинальный механизм, состоящий из подвижного горизонтального хвостового оперения, соединенного с обручем на голове человека. Поднимая и опуская голову, испытатель должен был, по замыслу Леонардо, поднимать и опускать хвостовую поверхность орнитоптера (рис. 2).
Стремясь уменьшить затраты сил на движение крыльями, великий итальянский изобретатель предложил делать на машущих поверхностях специальные матерчатые клапаны, которые при движении крыла вниз плотно прижимались бы к натянутой на арматуру крыла сетке, а при обратном ходе открывались, позволяя свободно проходить воздуху. Похожая идея применялась позднее другими конструкторами орнитоптеров.
В конце 1480-х гг. Леонардо да Винчи делает чертеж и описание большой летательной машины с двумя парами машущих крыльев (рис. 6). Стоящий в чем-то наподобие чаши, мужчина приводил крылья в движение с помощью системы блоков. Интересно, что аппарат имел убираемое шасси; опоры могли складываться вверх с помощью ворота и тросов (рис. 7).
Леонардо так объяснял концепцию своего нового орнитоптера: «Я решил, что стоять на ногах лучше, чем лежать плашмя, ибо прибор никогда не может перевернуться вверх ногами. Подъем и опускание при движении [крыльев] будут производиться опусканием и подниманием обеих ног, что дает большую силу, а руки остаются свободными. Если бы тебе пришлось бы лежать плашмя, то ноги, в берцовых суставах, сильно уставали бы. » (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения..С.606).
По-видимому, со временем Леонардо сам понял нереальность своего замысла. Возможно, он даже проводил какие-то опыты, так как в его записках 1485-1490 гг. есть рисунок эксперимента по определению подъемной силы машущего крыла (рис. 8). Чуть позднее он указал на возможность использования в качестве источника энергии для движения крыльев сжатый с большой силой лук (рис. 9). При распрямлении мощный лук действительно мог создать большой импульс сил, но он был бы очень кратковременным, и в лучшем случае машина могла бы только подпрыгнуть вверх.
Следующий шаг в эволюции взглядов Леонардо на конструкцию летательной машины связан с исследованием им механизма парящего и планирующего полета пернатых. Он пришел в выводу: «. Когда птица находится в ветре, она может держаться на нем без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях» (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения. С.497).
Незадолго до смерти ученый еще раз вернулся к мыслям о движении по воздуху с помощью неподвижного крыла. В его рукописи, хранящейся в Институте Франции в Париже, есть малоизвестный рисунок, датируемый 1510-1515 гг. (рис. 12). На нем изображен человек, который, держась руками за плоскость, спускается по воздуху, и имеется указание о способе управления: «Этот [человек] будет двигаться направо, если он согнет правую руку и распрямит левую; и будет затем двигаться справа налево при перемене положения рук» (Gibbs-Smith, С. Leonardo da Vinci’s aeronautics. London, 1967. P. 21.). По-видимому, данная идея простейшего балансирного планера, или, точнее, управляемого парашюта, возникла у Леонардо в результате наблюдения за падением листа бумаги в воздухе.
Рисунок спускающегося на пирамидовидном парашюте человека (рис. 13) Леонардо сопроводил надписью: «Если у человека шатер из прокрахмаленного полотна, шириною в 12 локтей и вышиною в 12, он сможет бросаться с любой большой высоты без опасности для себя» (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения. С.615).
Знакомое многим изображение вертолета Леонардо да Винчи (рис. 14) представляет собой первый проект вертикально взлетающего летательного аппарата. В отличие от современных вертолетов с лопастным винтом, эта машина должна была подниматься в воздух с помощью хорошо известного в XV в. архимедова винта, диаметром около 8 м. Несмотря на то, что винт должен был раскручиваться вручную, Леонардо да Винчи верил в осуществимость своего проекта: «Я говорю, что когда этот прибор, сделанный винтом, сделан хорошо, т.е. из полотна, поры которого прокрахмалены, и быстро приводится во вращение [. ] названный винт ввинчивается в воздух и поднимается вверх».
Как всякие первые предложения, эти проекты были еще несовершенны. Парашют не имел специального отверстия в вершине купола, обеспечивающего устойчивую траекторию снижения, а в проекте вертолета не учитывалось влияние реактивного момента от вращения винта, который раскручивал бы расположенную внизу конструкцию, далека от наилучшей была и форма винта. Но тем не менее оба они представляют собой выдающиеся технические предвидения.
Анализ развития взглядов на конструкцию крылатого летательного аппарата в трудах Леонардо да Винчи и в работах последующих пионеров авиации позволяет сделать следующий общий вывод: вопреки распространенной среди историков авиации точке зрения, идея самолета зародилась не сама по себе как альтернативная орнитоптеру концепция, а «выросла» из проектов аппаратов с машущим крылом через ряд промежуточных образцов полусамолетов-полуорнитоптеров, автором первых из которых был великий Леонардо.
Измеритель величины наклона
Этот прибор представляет собой маятник, помещенный внутрь стеклянного сосуда (в форме колокола), служащий для того, чтобы «направить аппарат (летательный) прямо или под наклоном, как предпочитаете, т. е. когда захочется лететь прямо, установите шарик в середину круга».
Исследование балансировки
Движения планера в полете контролировались подвижными крыльями и балансированием летчика: «человек должен быть свободен книзу от талии, чтобы он мог себя уравновесить, хотя и находится при этом в лодке, и так, чтобы его центр тяжести совпадал с центром тяжести всей конструкции и был уравновешен с ним».
Исследование равновесия
Ученый провел исследование равновесия планера c целью определения центра гравитации у птицы. Рисунков этого планера не существует, но известно, что он должен был быть построен из легких материалов: бамбука и ткани с креплениями и оттяжками из сырого шелка или из специальной кожи. Высокая конструкция из тростника в форме цилиндра или параллелепипеда, видимо, вытягивалась на лямках из очень широких (около 10 м в ширину) крыльев этого планера. В этой конструкции летчик располагался намного ниже крыльев, что создавало равновесие аппарата.
Модель «ORNITOTTERO»
Здесь представлен один из вариантов «ORNITOTTERO». Пилот с аппаратурой на спине располагался под металлическим полукругом; движение крыльев создавалось за счет движения ног. Этому помогали руки, управляющие рукоятками, расположенными под полукругом. Руль размещался на шее пилота. Направление полета определялось поворотом головы.
Орнитоптер
Фюзеляж по форме напоминает лодку для пилота. Видимо, о воздухе Леонардо мыслил теми же понятиями, что и о воде. Огромные крылья (похожие на крылья летучей мыши) приводятся в движение системой винтов и гаек. Как и на лодках, был предусмотрен руль. Широкая хвостовая плоскость предназначалась, должно быть, для контроля высоты.
На рисунке не планер, управляемый пилотом, а интересный «гибрид». Летчик висит вертикально в центре аппарата, кончики крыльев имеют соединения, контролирующие машину, а жесткая конструкция поддерживает ее.
Прибор для измерения скорости ветра
Существовал и другой вид анемометра. Он был сделан из конусообразных трубок и применялся для того, чтобы установить, пропорционален ли ветер, поворачивающий колесо, воздухозаборному отверстию в конусе, учитывая идентичную интенсивность ветра.
Система оттяжек рычагов и соединений
Леонардо считал, крылья могут подниматься и опускаться системой канатов и блоков, приводимой в движение ногами пилота, вдетыми в стремена, и его руками, управляющими рукоятками. Поднимаясь и опускаясь, крылья, также, сгибались и распрямлялись при помощи автоматической системы оттяжек, рычагов и соединений.
Спуск на землю «сухим листком»
«Человек повернется направо, если согнет правую руку и вытянет левую; меняя эти движения, он будет поворачиваться справа налево”.
Анемометр
На рисунке изображен “пластинчатый анемометр”, или “щетка”, так как традиционно для пробы ветра применялись перья. Прибор представляет собой градуированную трость с тонкими пластинками, которые двигаются в зависимости от интенсивности ветра.
