Las máquinas voladoras de Leonardo da Vinci

Hoy en día el vuelo, sea en aviones, helicópteros, globos aerostáticos o planeadores, parece algo normal. Existen un sinfín de máquinas voladoras que nos invitan a surcar los cielos. Sin embargo, cada una de estas aeronaves tiene su origen en los sueños de visionarios que fueron capaces de imaginarlas mucho antes de que la tecnología permitiera hacerlas reales. 

Se sabe que en el siglo IV a.C., en la antigua Grecia, un filósofo y matemático llamado Arquitas de Tarento fue capaz de construir un artefacto capaz de levantar el vuelo gracias a un potente chorro de aire. El invento, bautizado con el nombre de «Peristera», tenía forma de ave y se considera la primera máquina voladora conocida. También hay documentos que indican que en China, a partir del siglo VI d.C., se usaron grandes cometas de seda y bambú para alzar a personas. Al parecer, en muchos casos se trataba de prisioneros de guerra que eran obligados a elevarse a decenas de metros sobre el suelo para recoger información visual de los movimientos de las tropas enemigas.

 

 

Los primeros vuelos humanos

En el siglo IX, en Córdoba, el andalusí Abbás ibn Firnás inventó un precedente de los modernos paracaídas, fabricado con una gran lona. Unos años después, el propio Ibn Firnás se aventuró a lanzarse desde una colina con unas alas de madera y tela para emular el vuelo de las aves. Hay discrepancias sobre cuánto tiempo permaneció en el aire, aunque sí está claro que acabó impactando contra el suelo a gran velocidad y sufrió algun tipo de lesiones. 

 

Pero el accidentado vuelo de Ibn Firnás no fue en vano, pues sirvió de inspiración para que el monje inglés Eilmer de Malmesbury consiguiera volar más de 200 metros con unas alas montadas sobre una estructura de madera. La aventura terminó abruptamente cuando el «monje volador» se estrelló contra el suelo, fracturándose también las piernas.

Tras estos pioneros, cuyas aportaciones son difíciles de atestiguar, a finales del siglo XV aparece alguien que no arriesgó su vida montándose en precarios artilugios, pero que, avanzándose a su época, se dedicó a investigar con espíritu científico el mecanismo del vuelo y vislumbró muchas de las máquinas voladoras que usamos en la actualidad, como el aeroplano, el paracaídas y el helicóptero. Experto en disciplinas tan diversas como la pintura, la escultura, la arquitectura y la botánica, Leonardo da Vinci también puede ser considerado un precursor de la ingeniería aeronáutica. 

 

Leonardo y las aves

El interés de Leonardo por las máquinas voladoras se alimentó de la observación meticulosa de la naturaleza, concretamente del vuelo de las aves –y, en menor medida, del de insectos como las libélulas–. Leonardo pasó mucho tiempo analizando la estructura de sus alas y cuerpos para comprender cómo funcionaban. Fruto de este trabajo, escribió en 1505 el Códice del vuelo de las aves, un manuscrito de 40 páginas que contiene 174 dibujos y una serie de estudios muy detallados en los que analiza cómo los pájaros mueven las alas y aprovechan las corrientes de aire. Un ejemplo de las observaciones que realizaba es este apunte: «Si sopla el viento del norte y el pájaro mira hacia el este, con la cola a sotavento, significa que desea ascender en círculos, a favor del viento, que ayuda al pájaro en su movimiento manteniendo su cola abajo y ayudándolo a subir oblicuamente».

A partir de estos estudios sobre el vuelo de las aves, Leonardo ideó diversos métodos y artilugios que debían permitir el vuelo humano. La fórmula más elemental eran las alas artificiales adosadas al cuerpo y movidas por los brazos, al modo de un hombre volador, tal como se representa en un dibujo del Códice Atlántico. Posteriormente realizó un diseño mucho más complejo del que nos han llegado dos dibujos idénticos, uno incluido en el Códice Atlántico y otro en el Manuscrito B de París.  Es el llamado ornitóptero, un aparato muy semejante exteriormente a un avión actual, con un piloto colocado dentro de un armazón que movería las alas con los brazos o con las piernas. Leonardo ideó incluso máquinas de ascenso vertical, al modo de un helicóptero, así como algunos curiosos precursores del ala delta y el paracaídas. 

Hoy sabemos que la mayoría de estos modelos eran inviables. Leonardo se enfrentaba al problema insuperable de la ausencia de motores potentes que pudieran realizar las fuerzas necesarias para generar la sustentación del aparato. Quedaban aún varios siglos para que se inventaran la máquina de vapor y los motores eléctricos eficientes, por lo que los diseños de Leonardo debían basarse solamente en la fuerza humana para mover alas y velas, y esta era insuficiente comparada con nuestro peso, a diferencia de las aves, capaces de levantar sus ligeros cuerpos con el batir de las alas.

 

Las fuerzas impulsoras

Incluso en el problema de la generación de fuerza motriz, Leonardo fue una mente visionaria. Sus proyectos aeronáuticos no se basaban únicamente en la observación del vuelo de las aves, sino también en el estudio de la anatomía del hombre y en cálculos muy precisos sobre los potenciales dinámicos del cuerpo humano. En particular, Leonardo trató de demostrar que el cuerpo humano podía generar una fuerza superior a su peso, como indica, por ejemplo, este comentario junto a uno de sus proyectos, el «ornitóptero vertical»: «Este hombre ejerce con su cabeza una fuerza de 200 libras, y con sus manos una fuerza igual; y esto mismo es lo que pesa el hombre». En tal sentido, se ha observado que tanto el proyecto de ornitóptero como el de tornillo aéreo, precedente del helicóptero, no imitaban a las aves sino que eran máquinas concebidas específicamente para aprovechar la fuerza humana.

No hay pruebas de que Leonardo da Vinci construyera modelos de máquinas voladoras en tamaño real, aunque probablemente sí realizó maquetas. Su legado consiste en un gran número de bocetos diseminados en diversos documentos. Muchos de estos diseños se ven en la actualidad como versiones primitivas de nuestras aeronaves modernas. Ideas brillantes que necesitaban el desarrollo de nuevas tecnologías y materiales para hacerse realidad.

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las alas artificiales

Leonardo da Vinci dibujó numerosos bocetos de alas artificiales en sus cuadernos y manuscritos. Eran, en su mayoría, diseños conceptuales sin mucho detalle basados en su observación del vuelo de las aves y en el estudio de la anatomía de muchos tipos de pájaros y murciélagos. La idea era sencilla: construir unas alas que permitieran replicar los movimientos que impulsan a las aves por el cielo. Las alas artificiales de Leonardo eran articuladas e intentaban reproducir la estructura, la forma, la flexibilidad y la curvatura de las alas de las aves. Sus diseños incluían una estructura de madera o metal, que se asemejaba al hueso de las alas reales. Sobre esta estructura, se colocaba tela o cuero, que funcionaba como membrana. Da Vinci también añadió mecanismos que permitieran batir las alas con el movimiento de los brazos.

El objetivo de Leonardo era que una persona pudiera acoplarse dichas alas sobre su espalda y mantener un vuelo estable simplemente con la fuerza de sus músculos, tal como se ve en uno de los dibujos del Códice Atlántico reproducidos a continuación. Sin embargo, los estudiosos Mario Taddei y Edoardo Zanon han sugerido que estos modelos de alas podrían ser máquinas escénicas usadas en representaciones teatrales. Se sabe, en efecto, que Leonardo trabajó como escenógrafo tanto en su juventud en Florencia como al trasladarse a la corte de los duques de Milán.  

 

 

 

 

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Leonardo da Vinci dibujó numerosos bocetos de alas artificiales en sus cuadernos y manuscritos. Eran, en su mayoría, diseños conceptuales sin mucho detalle basados en su observación del vuelo de las aves y en el estudio de la anatomía de muchos tipos de pájaros y murciélagos. La idea era sencilla: construir unas alas que permitieran replicar los movimientos que impulsan a las aves por el cielo. Las alas artificiales de Leonardo eran articuladas e intentaban reproducir la estructura, la forma, la flexibilidad y la curvatura de las alas de las aves. Sus diseños incluían una estructura de madera o metal, que se asemejaba al hueso de las alas reales. Sobre esta estructura, se colocaba tela o cuero, que funcionaba como membrana. Da Vinci también añadió mecanismos que permitieran batir las alas con el movimiento de los brazos.

El objetivo de Leonardo era que una persona pudiera acoplarse dichas alas sobre su espalda y mantener un vuelo estable simplemente con la fuerza de sus músculos, tal como se ve en uno de los dibujos del Códice Atlántico reproducidos en esta imagen. Sin embargo, los estudiosos Mario Taddei y Edoardo Zanon han sugerido que estos modelos de alas podrían ser máquinas escénicas usadas en representaciones teatrales. Se sabe, en efecto, que Leonardo trabajó como escenógrafo tanto en su juventud en Florencia como al trasladarse a la corte de los duques de Milán.

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el ornitóptero

Perfeccionando sus bocetos de alas artificiales, Leonardo elaboró el ornitóptero, una máquina voladora que generaría sustentación al batir sus alas. A diferencia de las alas artificiales, que se acoplaban en la espalda de la persona, el ornitóptero estaba diseñado para que el piloto estuviera tendido en su interior en posición horizontal. 

El ornitóptero funcionaba gracias a un sistema de poleas, cuerdas y palancas que el piloto manipulaba con las piernas sobre dos estribos. Al empujar uno de los estribos se generaba un movimiento de las alas hacia arriba, mientras que al empujar el otro estribo las alas se movían hacia abajo. Este movimiento continuo debía permitir que las alas se batieran y generaran una sustentación, como sucede con los pájaros.

Como la potencia de las piernas no era suficiente para que el ornitóptero volara, Leonardo modificó su diseño para que el piloto pudiera usar también los brazos mediante una manivela ubicada en la parte delantera. También incluyó un timón conectado a la cabeza del piloto, con el objetivo de dirigir la aeronave por el aire. Consciente de la importancia de la distribución del peso en la máquina voladora, en sus diseños buscó maneras de que el piloto pudiera ajustar su posición para controlar el equilibrio durante el vuelo. El resultado final es una máquina que utilizaría todo el cuerpo humano, maximizando así la cantidad de energía generada por una sola persona.

 

 

 

 

 

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Perfeccionando sus bocetos de alas artificiales, Leonardo elaboró el ornitóptero, una máquina voladora que generaría sustentación al batir sus alas. A diferencia de las alas artificiales, que se acoplaban en la espalda de la persona, el ornitóptero estaba diseñado para que el piloto estuviera tendido en su interior en posición horizontal. 

El ornitóptero funcionaba gracias a un sistema de poleas, cuerdas y palancas que el piloto manipulaba con las piernas sobre dos estribos. Al empujar uno de los estribos se generaba un movimiento de las alas hacia arriba, mientras que al empujar el otro estribo las alas se movían hacia abajo. Este movimiento continuo debía permitir que las alas se batieran y generaran una sustentación, como sucede con los pájaros.

Como la potencia de las piernas no era suficiente para que el ornitóptero volara, Leonardo modificó su diseño para que el piloto pudiera usar también los brazos mediante una manivela ubicada en la parte delantera. También incluyó un timón conectado a la cabeza del piloto, con el objetivo de dirigir la aeronave por el aire. Consciente de la importancia de la distribución del peso en la máquina voladora, en sus diseños buscó maneras de que el piloto pudiera ajustar su posición para controlar el equilibrio durante el vuelo. El resultado final es una máquina que utilizaría todo el cuerpo humano, maximizando así la cantidad de energía generada por una sola persona.

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despegue vertical

El principio del vuelo en vertical es difícil de comprender sin las nociones de la ciencia aerodinámica moderna. Pese a ello, con su genio visionario, Leonardo asumió el desafío y diseñó varias máquinas voladoras que prefiguran los actuales helicópteros.

Una de ellas es su famoso tornillo aéreo, diseñado alrededor de 1490. El principio de esta máquina voladora es similar al de un helicóptero moderno, con un eje vertical encargado de hacer girar una gran vela de lino en espiral de unos 5 metros de radio. La sustentación se generaría cuando la vela en espiral girara muy rápido, empujando el aire hacia abajo. La rotación de la vela se lograría con la fuerza humana, con varias personas que harían girar el eje central mediante unas manijas, o desenrollando un cable previamente enrollado, al modo de una peonza. Hoy sabemos que esta fuerza habría sido insuficiente, aparte de que faltaría un dispositivo que evitara la reacción contra la rotación de la vela, la cual desestabilizaría el aparato.

Otro asombroso proyecto de Leonardo fue el ornitóptero vertical, que volaría gracias a la acción de dos pares de alas de gran envergadura, que se batirían de arriba abajo por la acción de un único piloto de pie en una góndola. Al igual que con sus otros diseños, el peso de esta máquina junto al piloto hacía imposible que pudiera volar únicamente con la fuerza humana.

 

 

 

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El principio del vuelo en vertical es difícil de comprender sin las nociones de la ciencia aerodinámica moderna. Pese a ello, con su genio visionario, Leonardo asumió el desafío y diseñó varias máquinas voladoras que prefiguran los actuales helicópteros.

Una de ellas es su famoso tornillo aéreo, diseñado alrededor de 1490. El principio de esta máquina voladora es similar al de un helicóptero moderno, con un eje vertical encargado de hacer girar una gran vela de lino en espiral de unos 5 metros de radio. La sustentación se generaría cuando la vela en espiral girara muy rápido, empujando el aire hacia abajo. La rotación de la vela se lograría con la fuerza humana, con varias personas que harían girar el eje central mediante unas manijas, o desenrollando un cable previamente enrollado, al modo de una peonza. Hoy sabemos que esta fuerza habría sido insuficiente, aparte de que faltaría un dispositivo que evitara la reacción contra la rotación de la vela, la cual desestabilizaría el aparato.

Otro asombroso proyecto de Leonardo fue el ornitóptero vertical, que volaría gracias a la acción de dos pares de alas de gran envergadura, que se batir��an de arriba abajo por la acción de un único piloto de pie en una góndola. Al igual que con sus otros diseños, el peso de esta máquina junto al piloto hacía imposible que pudiera volar únicamente con la fuerza humana.

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planear por los aires

Comprendiendo seguramente que sus proyectos de ornitóptero eran poco factibles, en torno a 1505 Leonardo da Vinci elaboró un aparato de vuelo que no precisaba de la potencia humana para generar la sustentación, sino que se basaba en el principio del planeo, tal como pudo observarlo en las grandes aves y en las cometas. El aparato, semejante a una actual ala delta, debería empezar el vuelo desde una colina y ascendería aprovechando las corrientes de aire caliente ascendentes. El aparato se compone de una vela triangular, fijada a una estructura en forma de cruz que se mantiene en tensión por un borde metálico sobre el que se cose la tela.
Debajo de la vela se colocaba el piloto, que cambiaba la altitud y la dirección mediante un timón y un pedal. 

En cuanto al paracaídas, a pesar de que se conocen algunos precedentes, se considera que el primer diseño moderno funcional fue el imaginado y esbozado por Leonardo da Vinci. Su modelo consistía en una tela de lino montada sobre una estructura piramidal de madera, de unos siete metros de lado. Tradicionalmente se creía que el peso de los materiales empleados en el diseño habría sido excesivo para un descenso seguro, pero en 2000 un británico fabricó un paracaídas con las características del esbozo de Leonardo e hizo un salto de demostración desde un avión que resultó exitoso. 

 

 

 

 

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Comprendiendo seguramente que sus proyectos de ornitóptero eran poco factibles, en torno a 1505 Leonardo da Vinci elaboró un aparato de vuelo que no precisaba de la potencia humana para generar la sustentación, sino que se basaba en el principio del planeo, tal como pudo observarlo en las grandes aves y en las cometas. El aparato, semejante a una actual ala delta, debería empezar el vuelo desde una colina y ascendería aprovechando las corrientes de aire caliente ascendentes. El aparato se compone de una vela triangular, fijada a una estructura en forma de cruz que se mantiene en tensión por un borde metálico sobre el que se cose la tela.
Debajo de la vela se colocaba el piloto, que cambiaba la altitud y la dirección mediante un timón y un pedal. 

En cuanto al paracaídas, a pesar de que se conocen algunos precedentes, se considera que el primer diseño moderno funcional fue el imaginado y esbozado por Leonardo da Vinci. Su modelo consistía en una tela de lino montada sobre una estructura piramidal de madera, de unos siete metros de lado. Tradicionalmente se creía que el peso de los materiales empleados en el diseño habría sido excesivo para un descenso seguro, pero en 2000 un británico fabricó un paracaídas con las características del esbozo de Leonardo e hizo un salto de demostración desde un avión que resultó exitoso.

Para saber más

Ensayo

Leonardo, el primer científico

Michael White. 

DeBolsillo, Barcelona, 2002.

Ensayo

Leonardo da Vinci, la biografía

Walter Isaacson.

DeBolsillo, Barcelona, 2023.

 

Este artículo pertenece al número 238 de la revista Historia National Geographic.