Leonardo e il Codice degli uccelli

SCIENZA - Leonardo e il Codice degli uccelli
Sergio Beccio


Foglio tratto dal "Codice degli uccelli" conservato nella Biblioteca Reale di Torino

Nell’enorme produzione di progetti di Leonardo da Vinci (possediamo solo un quinto dell'intera opera prodotta da Leonardo) troviamo, in embrione, moltissime delle grandi e piccole invenzioni che utilizziamo quotidianamente, progettate con l'uso della tecnologia e dei materiali del tempo; questo, in molti casi, ha rinviato la realizzazione di progetti ad epoche successive per l'impossibilità tecnologica di produrre quanto la fantasia e l'ingegno avevano concepito.
La capacità artistica di Leonardo si esalta nella immediata rappresentazione grafica e nella analisi scientifica che coglie, nel palpitante attimo dell'avvenimento, il fenomeno (a volte non visibile quale un flusso aerodinamico sull'ala di un uccello) che sta studiando. Sa rendere evidente, sinteticamente comprensibile e percepibile, "l'accadimento" in fase di evoluzione, secondo tecniche che solo molti secoli dopo saranno emulate con l'ausilio di ben altre tecnologie, quali, per restare nel campo del "volo", la cinematografia ad alta velocità, le visualizzazioni dei campi aerodinamici con tecniche laser, la elaborazione numerica dei campi di moto dei fenomeni aerodinamici o, ancora, l'utilizzo nuovi strumenti di ricerca. Ad esempio le gallerie del vento di moderna concezione, anticipate teoricamente dall'assunto di Leonardo: "tanto è a movere l'obbietto contro l'aria immobile quanto a movere l'aria contro all'obbietto senza moto".
Nell'opera di Leonardo assume grande interesse il "Codice sul volo degli uccelli" proprio per la complessità dei problemi che affronta con l'ausilio della sua intuizione e della sua capacità di osservazione dei fenomeni naturali. Quando Leonardo si appresta ad affrontare il tema del volo degli uccelli, era già da tempo in lui chiara, almeno in linea teorica, la possibilità di potere concretizzare il sogno di una parte dell'Umanità: la realizzazione di una macchina che permettesse il volo dell'uomo.
"Tanta forza si fa colla cosa incontro all'aria, quanto l'aria contro la cosa. Vedi l'alie percosse contro l'aria far sostenere la pesante aquila nella suprema e sottile aria. Ancora vedi la mossa aria sopra il mare ripercossa nelle gonfiate vele, far correre carica e pesante la nave; sicchè per queste dimostrative e assegnate ragioni potrai conoscere l'uomo colle sue congegnate e grandi alie, facendo forza contro alla resistente aria, vincendo, poterla soggiogare e levarsi sopra di lei".
Leonardo operando con il suo consueto metodo di ricerca svolge una minuziosa osservazione del volo degli uccelli suddividendo le varie condizioni di volo "per battimento di alie, sanza batter alie, per favore di vento, del volare in comune, come di uccelli, pipistrelli, pesci, animali insetti; l'ultimo del moto "strumentale" (il volo umano). Si trasforma quindi da ingegnere idraulico in una nuova figura: l'esperto in dinamica dei fluidi e costruisce un universo teorico regolato da leggi fisico-matematiche all'interno del quale collocare la sua osservazione: tratta dell'aria e intuisce chiaramente la similitudine del moto dei fluidi a differenti densità e con intuizione veramente nuova e moderna, dichiara l'unicità delle leggi del moto dei corpi all'interno dei fluidi, a meno della loro densità, che risulta il fattore determinante delle diverse risposte genetiche tra i pesci e gli uccelli da un punto di vista sia aero-idrodinamico sia fisico-morfologico.
Individua e rappresenta, come già aveva fatto per i liquidi, le strutture vorticose del flusso intorno ai corpi o agli ostacoli. Per comprendere la complessità di questa ricerca si pensi che ancora oggi le strutture vorticose vengono simulate, nell'ambito dell'aerodinamica numerica, utilizzando sistemi statistici e mediante complessi codici di calcolo, che simulano la viscosità dei fluidi, possono "approssimativamente" descrivere il distacco vorticoso delle scie).

Nel Codice sul volo degli uccelli Leonardo svolge la consueta osservazione dei fenomeni naturali secondo una classificazione dei vari tipi di volo, caratterizzandoli in funzione delle qualità fisico-morfologiche dei vari volatili studiati. Differenzia cioè le "missioni" che le varie specie di uccelli possono espletare da un punto di vista aerodinamico, strutturale e fisiologico.
Svolge un'accurata indagine su tutte le possibili condizioni di volo (quello che nell'aeronautica moderna viene indicato come il cosiddetto "diagramma di manovra del velivolo"): studia ogni configurazione di volo e in particolare la stabilità ed il controllo del moto (centrando il punto focale della stessa ricerca dell'aerodinamica subsonica), analizza il decollo e l'atterraggio e le condizioni di carico o di assetto per le diverse condizioni di volo.
Indica con chiarezza quali sono gli elementi fondamentali al controllo della stabilità del moto analizzando la struttura alare, le caratteristiche strutturali differenziate delle piume e della struttura scheletrica, la forma dell'ala e della coda e il relativo controllo fisiologico di tutte le superfici alari esposte al flusso aerodinamico.
Risulta evidente all'osservazione la possibilità degli uccelli di dare una risposta, in tempo reale, alle azioni aerodinamiche imposte dalle condizioni di volo mediante modificazioni immediate e continue di tutte le velature rappresentate dalle superfici bagnate dall'aria e la capacità di ottimizzare la stabilità del volo, il suo controllo e le manovre in occasione di fenomeni impulsivi atti a turbarlo, quali raffiche di vento o situazioni di manovra acrobatica utile per non essere preda o per raggiungere la propria preda. Comprende, perciò, la necessità dell'utilizzo delle superfici aerodinamiche mobili; superfici che possono modificare il proprio assetto geometrico rispetto ai flussi aerodinamici incidenti o in relazione alle condizioni di volo che debbono essere affrontate. Questa intuizione è stata ripresa dalla moderna aviazione che solo con la realizzazione di ipersostentazioni a superfici mobili o addirittura la realizzazione di ali a geometria variabile può ottimizzare condizioni diverse di volo, simulando, peraltro soltanto lontanamente, la complessità della geometria variabile delle strutture morfologiche degli uccelli.
E' necessario constatare come sia incredibilmente più raffinato il volo di un uccello, da un punto di vista aerodinamico, rispetto al volo di un velivolo moderno. Per la complessità delle configurazioni che un uccello può assumere e per il controllo neuronico di tutte le superfici di sostentazione ed di controllo, il volo animale resta lartgamente più raffinato di un qualsiasi controllo "fly by wire" di un moderno caccia supersonico che, pur analizzando ed utilizzando una grande quantità di dati in ingresso ed in uscita dal sistema di controllo dell'avionica o del pilota, risulta comunque di estrema semplicità rispetto al controllo fisiologico totale del volo degli uccelli. Questi concetti erano già stati anticipati da Leonardo con una chiara visione delle problematiche, i grandi limiti della sua epoca furono la carenza della tecnologia disponibile: dai sistemi di ricerca alle possibilità di realizzazione, incapaci di riprodurre anche solo lontanamente, sistemi così sofisticati come una struttura alare di un uccello nata dall'evoluzione biologica di milioni di anni e, non ultimo, l'assenza di propulsori di adeguata potenza imbarcabili. Solo in tempi successivi sarebbe stato possibile dare risposte alle necessità di leggerezza strutturale, di potenza disponibile al moto, dei rapporti di peso-potenza ed efficienza delle "macchine" (per non parlare delle ultime applicazioni dei sistemi di acquisizione e di calcolo numerico di ultima generazione) per poter creare veramente la possibilità al volo dell'uomo.
L'intuizione finale, fondamentale di Leonardo, dopo le prime fasi progettuali del volo meccanico dell'uomo furono quelle del volo librato senza battimento di ali: la nascita cioè dell'aliante, obiettivo che sarebbe risultato, risolti i problemi tecnologici del tempo, l'obiettivo più prossimo e raggiungibile nella scala delle conoscenze e dell'evoluzione scientifica possibile a partire da Leonardo in poi.

Fonte-http://www.regione.piemonte.it/parchi/riv_archivio/speciali/s18098/art4.htm