Un antiguo diseño de Da Vinci podría mejorar la capacidad de sigilo de los drones actuales, afirman científicos
Una versión modernizada del diseño del rotor de Da Vinci podría generar una menor intensidad sonora por unidad de sustentación, según los investigadores
Un tipo de diseño de helicóptero ideado por el polímata renacentista Leonardo da Vinci podría contribuir al desarrollo de drones modernos más silenciosos y discretos, según se detalla en un nuevo estudio.
Los drones producen un zumbido agudo característico al hacer girar sus hélices en el aire. A medida que estos vehículos operados a distancia se utilizan cada vez más en tareas como la entrega de paquetes, la fotografía aérea, la atención de emergencias y operaciones militares, también se incrementa la contaminación acústica que generan.
Sin embargo, a través de un estudio reciente realizado por la Universidad Johns Hopkins, los investigadores determinaron que un dispositivo concebido por Leonardo hace más de 500 años podría ofrecer la clave para avanzar hacia una tecnología de drones más silenciosa.
Leonardo, conocido principalmente por obras maestras como La Gioconda y La Última Cena, fue también un destacado ingeniero y arquitecto. Entre sus numerosos inventos, concibió máquinas voladoras plausibles varios siglos antes del inicio de la aviación, incluido un prototipo de helicóptero.
El tornillo aéreo de Leonardo, concebido en el siglo XV, es uno de los primeros diseños conocidos de un rotor capaz de generar sustentación.
Sin embargo, su rendimiento aerodinámico y aeroacústico ha sido escasamente estudiado desde una perspectiva científica, según explicó Rajat Mittal, profesor de ingeniería mecánica y autor del nuevo estudio.
En la investigación, aún pendiente de revisión por pares, Rajat Mittal y su equipo simularon las fuerzas aerodinámicas y las emisiones sonoras de una versión modernizada del diseño del tornillo aéreo ideado por Leonardo da Vinci.
“El visionario tornillo aéreo de Da Vinci, una especie de precursor del helicóptero moderno, inspiró nuestra investigación”, explicó Mittal, ingeniero mecánico de la Universidad Johns Hopkins.
“La idea era combinar la inspiración histórica con herramientas computacionales modernas para reinventar un dron contemporáneo más silencioso”, añadió.
El característico zumbido que emiten los drones modernos se debe a los vórtices de aire que se generan alrededor de las puntas de sus hélices. Estos vórtices, al chocar con las palas planas e inclinadas, producen un sonido agudo.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que unas hélices inspiradas en el diseño del tornillo aéreo de Leonardo, de forma helicoidal y con una sola pala, podrían dispersar mejor estos vórtices, lo que permitiría reducir el nivel de ruido generado por los drones.
Los científicos llevaron a cabo simulaciones por ordenador para evaluar la sustentación, la potencia mecánica requerida y las emisiones acústicas de un diseño basado en el tornillo aéreo en distintas condiciones de flujo de aire.
Posteriormente, compararon estos resultados con los obtenidos de un rotor bipala convencional que genera un nivel de sustentación similar.
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Los científicos descubrieron que el diseño modernizado del tornillo aéreo de Leonardo producía una menor intensidad sonora al generar la misma sustentación que un rotor convencional.
“El tornillo aéreo presenta un consumo de potencia mecánica significativamente menor y una intensidad acústica más baja por unidad de sustentación”, señalaron los investigadores en el estudio.
También observaron que la geometría en espiral del diseño suprime la interacción entre la pala del rotor y los vórtices de aire, lo que permite reducir de forma considerable el ruido generado.
“El diseño continuo de una sola pala del tornillo aéreo mitiga el ruido por interacción entre la pala y los vórtices, uno de los principales responsables de la aeroacústica en los rotores”, escribieron los autores.
Según concluyeron, estos hallazgos ponen de relieve el potencial de los diseños no convencionales de rotores para aplicaciones en las que el control del ruido es un factor crítico.
“Futuros trabajos podrían explorar variaciones geométricas, como el aumento en el número de giros”, señalaron los investigadores.
Los científicos esperan continuar investigando la integridad estructural y la estabilidad del diseño de Leonardo antes de poder convertirlo en un concepto viable de aeronave con rotor.
Traducción de Leticia Zampedri