ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ И МЕХАНИКА ПОЛЕТА
И. СТРАЖЕВА, ДОКТ. ТЕХН, НАУК
Ученый, и художник, мыслитель, и инженер, один из основоположников современного экспериментального естествознания. Человек, сила научной мысли которого по прошествии веков продолжает поражать людей своей глубиной, и универсальностью. Таким был живший в эпоху раннего Ренессанса гениальный сын итальянского народа Леонардо да Винчи (1452 - 1519), имя которого навеки вписано в историю мировой культуры, и науки.
Человечество не раз обращалось к памяти Леонардо, прославляя его мастерство живописца, отдавая дань его научной, и инженерной деятельности. В мае прошлого года, когда исполнилось 450 лет со дня смерти Леонардо да Винчи, итальянская группа истории науки организовала во Флоренции Международный симпозиум «Леонардо да Винчи в науке, и технике» Советские ученые представили на этот симпозиум ряд докладов, и сообщений. Доклад доктора технических наук, профессора И. В. Стражевой на тему «Леонардо да Винчи в механике полета наших дней» лег в основу статьи, написанной автором для нашего журнала.
Эпоха итальянского Возрождения. Четырнадцатый, пятнадцатый, и шестнадцатый века.
«Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах, и которая породила титанов по силе мысли, страсти, и характеру, по многосторонности, и учености» - так писал во Введении к «Диалектике природы» Фридрих Энгельс.
Италия тех далеких времен. Боттичелли, и Джотто, Микеланджело, и Рафаэль. Бессмертные полотна Тициана, и загадочная, волнующая улыбка красавицы Джоконды, запечатленная самим Леонардо да Винчи. Богатое наследие оставили титаны своим потомкам!
Прошли века, но по-прежнему люди всех континентов приезжают на землю Италии, чтобы взглянуть на мраморного гиганта Давида, и фигуры на саркофагах капеллы Медичи, помечтать у прекрасных картин в римской галерее Боргезе, полюбоваться росписью купола Санта Мариа дель Фиоре во Флоренции и, запрокинув голову в Сикстинской капелле, еще раз запечатлеть в своей памяти непревзойденное мастерство, и красоту фресок Микеланджело.
О художниках, и ученых времен Ренессанса, живших в Милане, и Риме, Флоренции, и Неаполе, написаны сотни тысяч страниц на десятках языков народов мира. Ученые, и историки вновь, и вновь обращаются к уникальным шедеврам мирового искусства, в который раз перелистывают страницы старинных рукописей, с пристрастием рассматривают чертежи, и рисунки, эскизы, и наброски, пишут объемистые книги, и журнальные статьи.
Пожалуй, больше всего книг, и статей написано о человеке, родившемся весной 1452 года в селении Анкиано, близ маленького, затерявшегося среди виноградников, и оливковых рощ итальянского городка Винчи, - о Леонардо да Винчи.
Он прожил шестьдесят семь лет, и умер вдали от родной Италии, покинув ее незадолго до своей смерти. 2 мая 1519 года в замке Сен-Клу, вблизи французского города Амбуаза, оплакиваемый лишь небольшой группой верных учеников, и слуг, закончил свой жизненный путь этот удивительный человек. Его яркая жизнь, и обаятельная внешность, оставленное им огромное научное наследие, и необычайное разнообразие проблем, которыми он интересовался, породили о нем множество миланских, и флорентийских легенд.
Легенды о Леонардо - смесь правды, и досужего вымысла. Они закономерно повторяются почти в каждой книге, в той или иной степени связанной с его именем.
С известного портрета Леонардо, который, как утверждают, был сделан им самим левой рукой, на мир пристально смотрит старик с длинными седыми волосами, большим лбом, и морщинистым лицом. Кем же он был, что оставил после себя людям?
В творчестве Леонардо да Винчи тесно переплелись талант живописца, и пытливость ученого, изобретательность инженера, и оригинальность зодчего. Он был «не только великим живописцем, но, и великим математиком, механиком, и инженером, которому обязаны важными открытиями самые разнообразные отрасли физики», - писал в «Диалектике природы» Фридрих Энгельс, характеризуя деятельность Леонардо.
Многочисленные биографы Леонардо отдавали должное его талантам.
«Он был до такой степени исключителен, и всеобъемлющ, что по справедливости можно было назвать его чудом природы, которая не только изобильно одарила его телесною красотою, но, и сделала его обладателем многих редких способностей. Он был очень силен в математике, и не менее в перспективе, занимался скульптурою, а в рисунке далеко превзошел всех остальных» Так писал в «Краткой биографии Леонардо да Винчи» о гениальном итальянце флорентийский Аноним в 1520 - 1540 годах.
1 «И такова была его сила, что на, какие бы трудные предметы он ни обращал свой ум, он легко справлялся с ними. Мощь его была велика, и соединялась с ловкостью. Дух, и характер его отличались царственной величавостью, и благородством, и слава его имени распространилась так широко, что не только он был в почете у современников, но еще гораздо более возвеличился в потомстве после смерти» Эти слова, взятые из «Биографии Леонардо да Винчи», написанной итальянцем Вазари в 1550 - 1568 годах, для полноты картины можно дополнить высказыванием еще одного биографа - итальянца Паоло Джиовио. В биографии, озаглавленной «Жизнь Леонардо да Винчи», читаем:
«Леонардо привлекал к себе своими изысканными дарованиями, выдержкой аристократических манер, и прекрасной наружностью. Затем он был редким изобретателем, и ценителем всего изящного, и в особенности услаждающих театральных зрелищ, владел музыкальным искусством, сопровождая игрой на лире сладчайшее пение, а потому сделался в высшей степени угоден всем властным лицам, какие только знали его»
Леонардо, и сам знал о разносторонности своих дарований. Об этом свидетельствует, в частности, его широко известное письмо к правителю Милана Лодовико Сфорца. В расцвете творческих сил тридцатилетний Леонардо рекомендовал себя в этом письме в первую очередь, как создателя, и конструктора целого ряда военных, и гражданских сооружений.
«Пресветлейший государь мой, - писал Леонардо, - увидев, и рассмотрев в достаточной мере попытки тех, кто почитает себя мастерами, и конструкторами военных орудий, и найдя, что устройство, и действие названных орудий ничем не отличается от общепринятого, попытаюсь я, без желания повредить кому другому, светлости вашей представиться, открыв ей свои секреты, и предлагая их затем по своему усмотрению, когда позволит время, осуществить с успехом в отношении всего того, что вкратце, частично, поименовано будет ниже.»
И далее в девяти пунктах идет перечисление его «секретов». Здесь, и методы постройки легчайших, и крепких переносных мостов, и способы осушения рвов, и разрушения вражеских крепостей, и «бомбардиры, мортиры, и метательные снаряды прекраснейшей, и удобной формы, совсем отличные от обычных» Он берется также прокладывать узкие, и извилистые подземные ходы под рвами, и реками, изготовлять крытые повозки, способные проникнуть в стан врагов.
С таким же успехом Леонардо может приносить пользу, и в мирное время, о чем он кратко пишет в десятом пункте своего письма:
«Во время мира считаю себя способным никому не уступать, как архитектор в проектировании зданий, и общественных, и частных, и в проведении воды из одного места в другое»
Он может также рисовать картины, работать скульптором, и соорудить бронзовую конную статую, «которая будет бессмертной славой, и вечной честью блаженной памяти отца вашего, и славного дома Сфорца»
Заканчивает письмо Леонардо так:
«А буде, что из вышеназванного показалось бы кому невозможным, и невыполнимым, выражаю полную готовность сделать опыт в парке вашем или в месте, какое угодно будет вашей светлости»
Современники Леонардо видели в нем прежде всего, и больше всего талантливого художника, и одаренного скульптора. Залы парижского Лувра, галерей Уффици, и Питти во Флоренции, Боргезе в Риме, Эрмитажа в Ленинграде, Британского музея в Лондоне хранят картины, и рисунки Леонардо, начавшего свой путь живописца в мастерской известного флорентийского художника, ваятеля, музыканта, и ювелира Андреа Вероккьо.
Но мало кто из людей, окружавших в то время Леонардо, мог предполагать, что наряду с прекрасными картинами, и скульптурами неоценимым сокровищем станут, и рукописи Леонардо.
Дошедшее до наших дней научное наследие Леонардо - это многочисленные листы, и тетрадки разного формата, содержащие отрывочные сведения по различным вопросам, зарисовки, чертежи, наброски, рисунки, и разнообразные цитаты. Математические формулы, и парящие в воздухе птицы, скачущие лошади, и тела, движущиеся по наклонной плоскости, описание военных маневров, и рассуждения о воде, орудия для ловли жемчуга, и токарный станок, этюды человеческих фигур, и лиц, и бесчисленные изображения машин, и инструментов. Обо всем этом рассказывают людям пожелтевшие листы бумаги, заполненные рукой воистину универсального гения.
Постоянно заносил Леонардо в маленькие записные книжки, которые он обычно носил на шнурке у пояса, свои наблюдения - все то, что жадно впитывал в себя его пытливый, и аналитический ум. Это были не обычные дневники, а «записи для себя». В книжечках-памятках хранил он, и промелькнувшую мысль, и мимолетную зарисовку, и незаконченный математический вывод. Потом он делал из этих книжечек выписки, оставляя их, как правило, в несистематизированном еще виде. Это был материал для дальнейших раздумий, дальнейших творческих исканий.
В записных книжках Леонардо сохранились следы его разнообразных чтений. Известно, что читал он много, любил книги. Аристотель, и Птолемей, Плутарх, и Архимед, Евклид, и Витрувий, Авиценна, и Альберт Саксонский. «Надо читать хорошие книги, и принимать их к сведению», - писал Леонардо, и конспектировал в своих тетрадках отдельные, наиболее для него важные места из прочитанных книг.
Записи Леонардо делал на родном итальянском языке, но прочесть их было нелегко. Еще в школе живописца Вероккьо Леонардо выработал для себя оригинальную форму письма справа налево. Написанный таким образом текст можно было читать лишь с помощью зеркала. К тому же в «зеркальный текст» он вставлял иногда, и обычную запись слов, что еще больше усложняло чтение его рукописей. Итальянец Либри, работавший над рукописями Леонардо, писал в одном из своих писем «Здесь есть все физика, математика, астрономия, история, философия, новеллы, механика. Словом, это - чудо, но написано навыворот так дьявольски, что не один раз я тратил целое утро, чтобы понять, и скопировать две или три таких странички»
II
Около семи тысяч страниц леонардовских рукописей научного, и технического содержания хранится в настоящее время в Милане, Турине, Париже, и Лондоне. В основном это материалы из записных книжек. Исследователи, занимавшиеся, и занимающиеся изучением наследия Леонардо, давно уже пришли к мысли, что значительное число рукописей гениального ученого не дошло до наших дней, и безвозвратно утеряно. Об этом свидетельствуют также, и многочисленные ссылки на собственные произведения в записях Леонардо. Могут это подтвердить, и отдельные дошедшие до нас высказывания его современников. В частности, секретарь кардинала Арагонского де Беатис, посетивший Леонардо в замке Сен-Клу незадолго до его смерти, писал, что видел законченные труды Леонардо по анатомии, сочинение о свойствах воды «Множество томов написано им о различных машинах, и других вещах; все это написано по-итальянски и, когда будет издано, окажет величайшую пользу, и произведет сильнейшее впечатление»
Огромное число записей Леонардо не датировано. И поскольку большинство листков, и тетрадей было сброшюровано уже много лет спустя после смерти Леонардо, вопрос с хронологией рукописей остается нерешенным, и вряд ли будет, когда-нибудь решен до конца.
Главным в изучении научного наследия Леонардо да Винчи, конечно, является проблема самого подхода к этому колоссальному богатству.
Прежде, чем попытаться ответить на вопрос, как же следует оценить научное наследие Леонардо, надо хотя бы бегло окинуть взором еще одну страницу истории, рассказывающей уже не о личной судьбе гениального ученого, а о судьбе оставленных им рукописей.
Началом истории о научном наследии Леонардо да Винчи, по сути дела, является день его смерти, когда, согласно духовному завещанию Леонардо, его ближайший ученик, и друг художник Франческо Мельци стал единственным наследником всех рукописей, рисунков, и инструментов своего учителя.
Франческо Мельци почти полвека после смерти Леонардо бережно хранил доставшиеся ему бумаги, не пытаясь расшифровать загадочные страницы, заполненные рукой учителя. И только после смерти Мельци сундуки с рукописями Леонардо, случайно обнаруженные на чердаке, стали предметом многолетнего оживленного торга, и многочисленных сделок. Долго переходили разрозненные, и несистематизированные записи из рук в руки. Наконец часть бумаг попала в руки итальянца Помпео Аретино, который, и свел их в так называемый «Атлантический кодекс» (кодексом называли в то время рукописные книги, состоящие из скрепленных вместе бумажных листов). Несколько позднее этот «Атлантический кодекс», а также другие рукописи Леонардо стали собственностью известного в то время мецената графа Арконати. Последний, собрав их вместе, подарил это уникальное сокровище Амброзианской библиотеке Милана, в которой, и началось изучение полученного наследия. В 1643 году доминиканец Арконати скомпилировал из отдельных отрывков «Трактат о движении, и измерении воды», который был опубликован лишь спустя два столетия.
Но вскоре работу по изучению рукописей Леонардо, начатую в Италии, пришлось прервать рукописи были упакованы в ящики, и, как часть военной контрибуции отправлены в Париж. Изучением трудов Леонардо теперь занялись французы. Большую роль в систематизации рукописей Леонардо сыграл в то время моденский профессор Дж. Б. Вентури. Впервые выступил он также, и с обобщением физико-математических трудов Леонардо.
Систематизируя рукописи Леонардо, Дж. Б. Вентури обозначил их первыми буквами латинского алфавита. С тех пор манускрипты Леонардо обрели свою новую, «узаконенную» жизнь.
Каково же содержание манускриптов Леонардо?
Первый из них - манускрипт А - это рукопись смешанного характера, второй - В - посвящен в основном архитектуре, и военному делу. Манускрипты С, и D представляют собой законченные самим Леонардо трактаты первый - о свете, и тени, второй - о строении глаза. И, наконец, манускрипты, обозначенные буквами от Е до М, - материалы записных книжек.
В 1815 году «Атлантический кодекс» был возвращен французами Италии, и попал опять в Амброзианскую библиотеку. С манускриптами же (А - М), оставшимися в Париже, опять случились досадные приключения. Ученый Либри, изучавший в 1830 году в подлинниках труды Леонардо, похитил из манускриптов А, и В некоторые листы. И только после смерти Либри эти листы вновь появляются на горизонте, но уже под названием «Кодексы Эшбернхэма»
Интересно складывается судьба еще одной похищенной Либри из манускрипта В маленькой тетрадки в пергаментной обложке, восемнадцать страниц которой заполнены загадочным зеркальным письмом, и силуэтами летящих, и парящих птиц. Эта тетрадка вошла в историю под названием «Кодекс о полете птиц»
Вначале похищенная тетрадка попала к библиофилу итальянскому графу Джакомо Манцони, а затем после его смерти была куплена на аукционе у наследников графа москвичом Федором Сабашниковым. Последний уже через год после приобретения рукописи (в 1893 году) издал ее в Париже на итальянском, и французском языках в количестве трехсот экземпляров, а оригинал вернул итальянскому народу.
К роскошно изданному «Кодексу о полете птиц» пришита маленькая тетрадка - блестящая имитация рукописи Леонардо те же пожелтевшие листки, выцветшие чернила, зеркальная аккуратная запись, и на полях - птицы, птицы, и птицы.
В издании «Кодекса о полете птиц» Федору Сабашникову большую помощь оказали итальянец Джиованни Пиумати, и француз Равессон-Молльен. Они вложили много труда, и любви в издание оригинальных, и интересных страниц, и итальянцы высоко оценили их труд. Муниципальный совет города Винчи 30 мая 1894 года пожаловал всем трем звание почетных граждан города.
Текст постановления муниципального совета, в частности, гласил:
«Совет, обсудив то обстоятельство, что знаменитый Федор Сабашников, как истинный меценат, в своей любви к искусству, и науке, занялся в последнее время изысканиями, и изданиями неопубликованных трудов Леонардо да Винчи и, между прочим, напечатал в роскошном томе драгоценный «Кодекс о полете птиц», один экземпляр которого любезно подарил нашей общине, а самый оригинал, эту редкостную жемчужину, поднес Королевской итальянской библиотеке; обсудив то обстоятельство, что благородная инициатива щедрого, и знаменитого Федора Сабашникова является верным залогом дальнейших публикаций других произведений Леонардо, которые в течение четырех веков ждут часа, когда они станут предметом удивления для целого мира, к вящей славе нашего великого согражданина; обсудив то обстоятельство, что всем этим знаменитый Федор Сабашников сделался, как бы заслуженным членом нашей общины, постановил поднести Федору Сабашникову почетное гражданство города Винчи»
«Атлантический кодекс» был издан в Италии в 1894 - 1904 годах в виде отдельных роскошных выпусков (1 384 факсимильных листа воспроизвели текст, и рисунки Леонардо). Почти в эти же годы во Франции выходят в свет, и шесть томов (манускрипты от А до Е), переведенные Равессон-Молль-еном, отдавшим этой нелегкой работе почти десять лет напряженного труда.
Так закончилась история с опубликованием основного научного наследия Леонардо, которое наконец стало доступным для многочисленных исследователей.
Ill
Можно только поражаться, как богаты записи Леонардо гениальными догадками, интересными изобретениями. Не сложись так печально судьба рукописей Леонардо, многие его мысли, и предложения, безусловно, сыграли бы немалую роль в ускорении научно-технического прогресса. Но, к сожалению, научные труды Леонардо очень долгое время оставались неизвестными для ученых, и инженеров, живших после него, и занимавшихся теми же проблемами, над которыми работал этот человек поразительного таланта.
За прошедшие с тех пор годы в своих научных исследованиях, и решениях технических задач человечество ушло далеко-далеко вперед. Наука не раз повторяла потом многое из того, к чему так близко подходила в свое время творческая мысль Леонардо.
И чтобы правильно оценить наследие, с которым удалось детально ознакомиться только лишь через века после смерти Леонардо, очевидно, надо посмотреть на это наследие глазами человека, живущего в двадцатом веке, и постараться ответить на целый ряд вполне закономерных вопросов.
Каковы были взгляды Леонардо на конкретные, уже решенные в наши дни технические задачи? В каком направлении развивалась его творческая мысль, и, какими путями шел он в своей инженерной, и научной работе? Осуществилось ли научное предвидение Леонардо?
Ответить на поставленные вопросы нелегко. Требуется кропотливая работа, и серьезные раздумья. Несистематизированные записи, незаконченные расчеты, застывшие на бумаге слова, и цифры не могут уже, к сожалению, дополниться живой, поясняющей речью давно ушедшего из жизни человека. У исследователя остается только один путь попытаться, как можно глубже вникнуть в мир размышлений Леонардо.
И ученые ищут, думают, и спорят.
IV
Попробуем оценить лишь одну область деятельности великого Леонардо да Винчи. Перелистывая страницы его манускриптов, ограничим свои интересы вполне определенными рамками, и из огромного количества записей, и рисунков выберем лишь фрагменты, которые позволят нам проследить путь мышления Леонардо, и установить, насколько был близок он, мечтавший всю свою жизнь о полете человека, к идеям механики полета сегодняшнего дня.
В двадцатом веке, который по праву можно назвать «крылатым», и «космическим», произошли события, составившие одну из самых увлекательных, и удивительных глав в истории человечества. Осуществилась наконец многовековая мечта людей не только о полете вблизи Земли, но, и о проникновении человека в космические дали.
Немалую роль в этих успехах сыграло развитие механики полета - науки, изучающей движение различных летательных аппаратов в различных условиях. Все, чем занимается сегодня механика полета - расчет траекторий движения, решение задач устойчивости, и управляемости в полете, - самым тесным образом связано с конструкцией летательных аппаратов, их прочностью, характеристиками силовых установок, и детальным изучением среды, в которой происходит полет. Используя сложный математический аппарат, взяв «на вооружение» современную вычислительную технику, и широко опираясь на экспериментальные исследования, механика полета позволяет рассчитать, и сложный маневр скоростного самолета, и траекторию космического корабля, летящего к планетам Солнечной системы.
Как получить подъемную силу, и преодолеть сопротивление воздушной среды? Как перейти от мечты о полете к созданию реального аппарата, способного оторваться от поверхности Земли, выполнить задуманный маневр, и вновь вернуться на Землю? Для решения всех этих задач человечеству пришлось пройти долгий, и нелегкий путь. Это был путь от парящих птиц, и воздушных змеев к аэростатам, орнитоптерам, и летающим моделям, от самолетов Можайского, и братьев Райт к комфортабельным самолетам ИЛ-62, и сверхзвуковым лайнерам ТУ-144, от проекта реактивного корабля Н. И. Кибальчича к искусственным спутникам Земли, и космическим кораблям «Восток», «Союз», и «Аполлон»
И одним из родоначальников в области создания летательных аппаратов тяжелее воздуха был Леонардо да Винчи.
Перелистывая страницы его кодексов, мы находим там немало примеров, показывающих, что Леонардо во многих своих начинаниях, связанных с механикой полета, шел по близкому к нам пути. И это не отрывочные сведения, не случайные совпадения. Глубокий научный подход, тесная связь теории, и эксперимента, математические обобщения, и непрерывный поиск - вот о чем рассказывают страницы трудов Леонардо пытливому исследователю.
Бесчисленное число раз повторял в своих записях Леонардо слова «исследуй», «узнай», «сделай», «проверь», придавая огромное значение опыту, эксперименту.
«И если ты скажешь, - писал Леонардо, - что науки, начинающиеся, и кончающиеся в мысли, обладают истиной, то в этом нельзя с тобой согласиться, а следует отвергнуть это по многим причинам, и прежде всего потому, что в таких чисто мысленных рассуждениях не участвует опыт, без которого нет никакой достоверности»
Много раз возвращался он, и к вопросу о взаимодействии теории, и практики, делал интересные обобщения. Вот некоторые его высказывания:
«Влюбленный в практику без науки - словно кормчий, ступающий на корабль без руля или компаса; он никогда не уверен, куда плывет» «Железо ржавеет, не находя себе применения, стоячая вода либо гниет, либо замерзает на холоде, а ум человека, не находя себе применения, чахнет» «Когда будешь излагать науку о движениях воды, не забудь под каждым положением приводить его практические применения, чтобы твоя наука не была бесполезна» И, наконец, его крылатая фраза «Наука - полководец, и практика - солдаты»
V
Само существо подхода к исследованиям в области механики полета предполагало у Леонардо основательное знание математики. Именно ей придавал он огромное методологическое значение. Леонардо хорошо знал математиков тех времен, был близок с такими учеными, как, например, Паоло Тосканелли, Лука Пачоли. В своих тетрадках он оставил много строк, посвященных важности изучения математики.
Леонардо писал «Пусть не читает меня тот, кто не является математиком согласно моим принципам» «Никакой достоверности нет в науках там, где нельзя приложить ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с математикой» «Ни одно человеческое исследование не может назваться истинной наукой, если оно не прошло через математические доказательства»
И, предугадывая широкое применение математики в будущем, Леонардо предсказывал «Механика есть рай математических наук, посредством нее достигают математического плода»
Действительно, современные инженерные методы расчета, и научные изыскания в области механики попета широко базируются на математическом аппарате. Вариационное, и операционное исчисление, специальные главы высшей математики и, наконец, вычислительная техника стали необходимым инструментом, и при расчете траекторий полета, и при определении характеристик устойчивости, и управляемости новых типов летательных аппаратов.
VI
Моделью, какого-либо объекта, явления или процесса мы называем другой объект, другое явление, другой процесс, имеющие схожие черты, и общие закономерности. Моделирование явлений помогает ученым всесторонне изучить, и понять многие стороны физических процессов, происходящих в «натурных условиях»
Леонардо уделял большое внимание вопросам моделирования. Движение пловца, влияние ветра на полет птиц, изучение мускулов человека - все было для него объектом тщательного наблюдения, и изучения. На основе своих наблюдений изготовлял он модели, делал соответствующие выводы. Так, пытаясь понять законы падения тел, записывал он в своей тетради «Сделай завтра фигуры, падающие в воздухе, разной формы, из картона, которые будешь бросать с нашего мостика. Потом зарисуй фигуры, и движения, которые описывает каждая из них при своем падении на разных частях своего пути» (На 5 - 8-й стр. цветных вкладок воспроизведены некоторые рисунки Леонардо да Винчи.)
С помощью специально сконструированной модели пытался Леонардо выявить роль хвоста птицы во время ее полета «Пусть будет подвешено здесь тело наподобие птицы, у которого хвост поворачивается с разным наклоном. При помощи такого тела ты можешь дать общие правила для различных поворотов' птиц в случае движений, совершаемых посредством изгибания их хвоста»
В трудах Леонардо находим немало мыслей, и об аналогии движения тел в воздухе, и воде:
«Напиши о плавании под водой, и получишь летание птицы по воздуху» «Плавание в воде учит людей тому, как поступают птицы в воздухе» «Ту же роль выполняет птица крыльями, и хвостом в воздухе, какую пловец руками, и ногами в воде» «Для того, чтобы дать истинную науку о движении птиц в воздухе, необходимо дать сначала науку о ветрах; ее доказательства будут основаны на исследовании движений воды. Наука эта, в своей сути чувственная, образует лестницу, ведущую к познанию того, что летает в воздухе, и ветре»
Опыты с многочисленными моделями летательных аппаратов в гидроканалах, дымовых трубах, визуальные, и весовые испытания в аэродинамических трубах больших, и малых скоростей, разных геометрических форм, и размеров дали возможность определить для реальных летательных аппаратов наиболее рациональные аэродинамические формы, найти необходимые для инженерных расчетов аэродинамические коэффициенты, получить важные для понимания физики происходящих явлений во время полета спектры обтекания. В наши дни моделирование, которое широко использовал в своей практике, и Леонардо, применяется в самых различных областях техники, в том числе в самолетостроении, и ракетостроении.
VII
Можно с полным основанием утверждать, что в основе современной механики полета лежит планомерное, и длительное изучение полета птиц. Ученые, занимавшиеся проблемой летания, тщательно изучали механику птичьего полета. Сошлемся для примера на работы Джиованни Борелли, Роберта Гука, Джорджа Кейли, на книги Муйара «Царство воздуха», Отто Лилиенталя «Полет птиц, как основа летания», С. К. Джевецкого «Теоретическое решение вопроса о парении птиц», Н. Е. Жуковского «О парении птиц», и другие. Стоит вспомнить, и интересные исследования, которые проводил известный физиолог Марей, получивший на основе большого количества проведенных им экспериментов интересные соотношения между размерами, весом, и мощностью птиц.
Но много раньше изучением полета птиц занимался Леонардо да Винчи.
Почему птица держится в воздухе? Почему маленькие птицы не летают на большую высоту, а большие не любят летать низко? Необходим или нет изгиб на концах крыльев? Почему птица падает по той или иной линии? Каким образом птица взлетает, находясь на ровной земле? Сколько существует способов, позволяющих птице превращать свое прямолинейное движение в криволинейное? Почему птица совершает круговое движение, изгибая свой хвост? Как балансирует птица при перемене силы, и скорости одного, и того же ветра?
Эти, и многие другие вопросы, связанные с полетом птиц, ставил перед собой Леонардо, и пытался дать правильные ответы.
Найти принципы, которые можно положить потом в основу полета реального крылатого аппарата тяжелее воздуха, было заветной целью Леонардо. В небе Флоренции, Милана, и Рима он не уставал наблюдать за полетом ястребов, коршунов, многочисленных представителей богатого мира пернатых. А потом на страницах его записных книжек птицы многократно повторяли свой полет. И рядом с ними Леонардо рисовал крылатых людей, летающие кресла. Рассматривая эти рисунки, буквально физически ощущаешь силу мечты Леонардо о полетах человека!
Леонардо хотел подвести итог своим многолетним наблюдениям, и написать специальный трактат. Его планы были им четко сформулированы «Раздели трактат о птицах на 4 книги. Первая из них будет о летании птиц при помощи взмахов крыльями, вторая - о летании без взмахов крыльями при содействии ветра, третья - о летании вообще, т. е. птиц, летучих мышей, рыб, животных, насекомых, последняя - о движении инструментальном» И в другом месте «Говоря о подобной материи, надобно тебе в первой книге определить природу сопротивления воздуха, во второй - анатомию птицы, и ее перьев, в третьей - действие этих перьев при различных ее движениях, в четвертой - роль крыльев, и хвоста в случае полета без взмахов крыльями при поддержке ветра»
VIII
В зависимости от своего назначения каждый тип самолета должен быть в состоянии выполнить заданный маневр. На ежегодных авиационных спортивных праздниках сотни тысяч зрителей восхищаются мастерством летчиков-спортсменов, выполняющих акробатический, и высший пилотаж на самолетах. Виражи, горки, боевые развороты, петля Нестерова, пикирование, бочки, перевороты через крыло. Всем этим маневрам самолетов могут теперь «позавидовать» самые верткие птицы.
Летчикам, пилотирующим самолеты гражданской авиации, хорошо известно, как сложен в управлении самолет, у которого центр тяжести не находится в определенных, заданных пределах. Существует так называемый «диапазон центровок», ограничивающий предельно переднее, и предельно заднее положение центра тяжести. Выход центра тяжести из диапазона центровок в первом случае приводит к плохой управляемости, во втором - ухудшает характеристики устойчивости самолета.
Леонардо придавал большое значение правильному выбору центра тяжести. Тщательно исследуя вопросы «центровки» птицы, Леонардо даже спроектировал специальный прибор для определения положения ее центра тяжести.
IX
В поисках рациональной конструкции крыльев Леонардо пересмотрел много различных вариантов. Какова наилучшая форма крыла, и из, какого материала лучше его сделать? Над этими вопросами думал он повседневно.
Крылья, крылья, и крылья. Он рисует их, сначала копируя полет птиц. Не так скоро приходит решение, но все же оно найдено. Леонардо пишет «Помни, что твоя птица должна подражать не иному чему, как летучей мыши, на том основании, что ее перепонки образуют арматуру или, вернее, связь между арматурами, т. е. главными частями крыльев. И если бы ты подражал крыльям пернатых, то знай, что у них более мощные кости, и сухожилия, поскольку крылья их сквозные, т.е. перья их друг с другом не соединены, и сквозь них проходит воздух. А летучей мыши помогает перепонка, которая соединяет целое, и которая не сквозная»
Конструктор самолетов при взгляде на чертеж крыла, сделанный Леонардо, найдет здесь те же силовые элементы, которые присущи конструкции современного крыла. Здесь есть, по сути дела, лонжероны, нервюры, и обшивка. Только вместо дюраля, стали, и титана в конструкции Леонардо предусмотрены другие материалы сосновые брусья, бумазея, и прокрахмаленная тафта.
X
Известно, что после долгих поисков Леонардо разработал все же конструкцию летательного аппарата - орнитоптера. Об этом, кстати, подробно рассказал Лука Бельтрами в лекции на Флорентийских чтениях весной 1906 года в «Обществе Леонардо да Винчи» В «Атлантическом кодексе» сохранились листки с набросками общего вида двигательного механизма, и конструкции одного из крыльев. Самым сложным был, конечно, вопрос о двигателе. Леонардо долго, и внимательно изучал возможности мускульной силы человека, и пришел к выводу одной ее недостаточно для осуществления полета. На орнитоптере он предусмотрел установку пружины - дополнительного двигателя. С помощью специальных блоков можно было осуществить натяжение пружины, и аккумулировать механическую энергию, нужную летчику.
Много вариантов было у Леонардо по системе управления, по расположению в летательном аппарате человека. Сначала он предполагал разместить его в горизонтальном положении, потом свое решение пересмотрел. Он писал:
«Я решил, что стоять на ногах лучше, чем лежать плашмя, ибо прибор никогда не может перевернуться вверх ногами, а вместе с тем этого требует привычка, создавшаяся в результате длительного упражнения. Подъем, и опускание при движении (крыльев) будут производиться опусканием, и подниманием обеих ног, это дает большую силу, а руки остаются свободными. Если же тебе пришлось бы лежать плашмя, то ноги, в берцовых суставах, сильно уставали бы, держась в таком положении»
XI
Работая над созданием орнитоптера, Леонардо впервые приходит к идее создания геликоптера. Свой эскиз он поясняет следующим текстом «Наружный край винта должен быть из проволоки толщиной с веревку, и от окружности до середины должно быть восемь локтей.
Я говорю, что, когда этот прибор, сделанный винтом, сделан хорошо, т. е. из полотна, поры которого прокрахмалены, и быстро приводится во вращение, - что названный винт ввинчивается в воздух, и поднимается вверх. Примером может тебе служить широкая, и тонкая линейка, которую стремительно бросают в воздух; ты увидишь тогда, что обрез этой доски направляет движение твоей руки.
Арматура вышеназванного полотна должна быть изготовлена из длинных, и толстых трубок. Можно сделать маленькую модель из бумаги, ось которой - из тонкой железной пластинки, и закручивается с силой; будучи опущена, она приводит во вращение винт»
Современные вертолеты - это сложнейшие летательные аппараты, способные взлетать, и садиться вертикально, висеть неподвижно в воздухе, осуществлять дальние перелеты. Леонардо, описывая устройство аппарата подобного типа, не мог, конечно, предвидеть, что через века они прочно войдут в повседневную жизнь людей.
Многочисленные опыты, и наблюдения, связанные с желанием осуществить полет, привели Леонардо к еще одному важному изобретению.
«Если у человека есть шатер из прокрахмаленного полотна, шириною в 12 локтей и вышиною в 12, он сможет бросаться с любой большой высоты без опасности для себя» Так писал Леонардо, рисуя тут же маленького человечка с шатром в руках.
Прошли столетия. Идея о создании средства, позволяющего благополучно вернуться на Землю человеку, поднявшемуся в воздух, не переставала занимать умы изобретателей. Таким средством, и явился парашют, над разработкой которого трудились, в частности, многие воздухоплаватели. Наиболее удачное решение дал наш соотечественник Г. Е. Котельников, предложивший в 1911 году конструкцию ранцевого переносного парашюта, а в 1912 году выдвинувший идею использования парашюта для уменьшения посадочной дистанции тяжелых самолетов.
Яркими цветными куполами раскрашивается небо над головами людей в дни спортивных авиационных праздников. Парашют надежно закреплен за спиной летчика-испытателя новых самолетов. Парашют помогает космонавту вернуться из глубин пространства на родную Землю. Не об этом ли мечтал, когда-то Леонардо да Винчи, рисуя своего маленького человечка с полотняным шатром?!
XII
В окрестностях Флоренции есть гора Монте Чечери - гора Лебедя. С нее хотел Леонардо совершить первый в истории полет на своем летательном аппарате - «большой птице»
Дважды повторил он в «Кодексе о полете птиц» мысль о твоей самой заветной мечте. И в память об этом благодарные потомки высекли на камне у подножия этой горы его слова:
«Большая птица начнет первый полет со спины своего исполинского Лебедя, наполняя вселенную изумлением, наполняя молвой о себе все писания, - вечной славой гнезду, где она родилась»
Читайте в любое время
