Aucune des ambitions de Léonard n’était plus proche de sa vision de la capacité de l’homme à créer « un second monde naturel » que son désir de parvenir à un vol propulsé par l’homme. Son ambition était de créer un organisme mécanique fonctionnant en parfaite harmonie avec les lois physiques de l’univers pour vaincre les éléments eux-mêmes. Il était également pleinement conscient du défi posé par les inventeurs légendaires de l’Antiquité, dont Dédale, pour le vol, et ne doutait pas qu’un statut légendaire serait accordé au premier inventeur moderne qui réussirait à apprendre à l’homme à voler : « Le grand oiseau prendra son premier envol sur le dos du grand Cygne [c’est-à-dire depuis le Monte Cecceri, près de Fiesole], emplissant l’univers de stupeur, imprégnant tous les écrits de sa renommée et apportant une gloire éternelle au lieu de sa naissance. »

Il n’avait aucun doute quant à la solution. S’il parvenait à comprendre pleinement comment les oiseaux se maintiennent dans les airs, en particulier les oiseaux puissants comme l’aigle, il serait capable d’appliquer les principes acquis aux exigences du vol habité. Il cherchait cette compréhension non seulement dans une analyse détaillée du vol des oiseaux, décrivant avec une grande subtilité l’habileté raffinée avec laquelle les oiseaux parviennent à un dynamisme équilibré, mais aussi dans la science des mouvements de l’air « qui sera confirmée par le mouvement de l’eau en elle-même, et grâce à cette science visible, vous parviendrez à la compréhension ».

Sa première attaque soutenue sur le problème du vol habité apparaît dans le manuscrit B à la fin des années 1480, bien que des signes de son intérêt pour cette question apparaissent dès 1478-1480 environ. Il envisagea plusieurs systèmes, dont une « hélice » en spirale et un dispositif dans lequel un homme debout actionne quatre ailes géantes, un peu comme une libellule monstrueuse. Les plus cohérentes de ses conceptions figurent aux folios 73 à 75r et constituent la base du présent modèle. Elles montrent un système rappelant ouvertement celui d’un oiseau, dans lequel un homme en position couchée actionne deux ailes palmées, principalement au moyen de pédales. Aucune de ces conceptions n’est entièrement résolue, complète et univoque. Comme tant de ses feuilles d’études mécaniques, les notes et les dessins constituent un débat inachevé sur les méthodes et les moyens. Ce débat devait se poursuivre dans la deuxième phase majeure de ses recherches sur le vol, une quinzaine d’années plus tard.

Un petit codex de Turin, composé en 1505, est largement consacré à des analyses perspicaces du vol des oiseaux en tant que tel, mais ses notes montrent que l’idée d’une machine volante était encore très présente dans son esprit. Sa compréhension plus fine de la dynamique du vol et de l’anatomie hautement spécialisée des oiseaux (n° 107) – une grande partie du poids corporel étant répartie sur les muscles pectoraux – le convainquit qu’une imitation simple et directe des créatures volantes était impossible. L’homme devrait plutôt réappliquer le principe en fonction de ses propres limites. Il se tourna donc de plus en plus vers des systèmes de vol plané où l’articulation des ailes était conçue pour orchestrer le vol par de subtils ajustements d’angle et d’équilibre, plutôt que pour fournir la puissance principale. Là encore, une série de conceptions évolue, sans qu’aucune ne semble avoir atteint un statut définitif.

Toute tentative de construction de la « machine volante de Léonard » implique donc nécessairement, de la part du concepteur et du constructeur, une reconstruction créative plutôt qu’une reproduction minutieuse. Dans une certaine mesure, le processus s’apparente à un collage, rassemblant des solutions compatibles à partir de différentes pages de plans. Mais même cela ne suffit pas, car le concepteur doit prendre des décisions pour produire un système pleinement fonctionnel, et les manuscrits de Léonard qui nous sont parvenus ne fournissent aucune indication claire pour ces décisions, ni, probablement, les manuscrits perdus. Dans ces circonstances, le mieux que le concepteur puisse faire est de s’assurer que les décisions sont compatibles avec la technologie de Léonard et cohérentes avec le style de son propre processus inventif.

Pour la conception et la construction de la présente machine, pour laquelle un modèle préliminaire et une maquette à l’échelle ont été réalisés, James Wink s’est inspiré d’un large éventail de dessins de Léonard de Vinci représentant des mécanismes d’oiseaux et de chauves-souris, incluant des études détaillées de composants tels que les articulations. Le Ms.B, 74V (fig. 62) a servi de point de départ, la puissance étant amplifiée par le guindeau manuel (f. 75r), qui fournissait également une indication générale des poulies sur les poteaux verticaux. Le mouvement de flexion automatique de l’extrémité de l’aile s’inspire du Ms.B, f. 73v, qui est également l’un des folios sur lesquels le système de volets est représenté, tandis que le système de tiges verticales dans les ailes, nécessaire pour fournir un angle suffisant pour l’effet de levier, a été explicité par divers dessins, notamment le Codex Atlanticus f. 22Vb/70r (fig. 63) et le Codex de Turin, f. 11v. À l’époque du MS.B, Léonard envisageait diverses ailes en forme de main, mais la forme d’aile et l’armature articulée les plus satisfaisantes et les plus pratiques ont été trouvées dans des conceptions ultérieures qui utilisaient les mouvements des ailes pour la voltige plutôt que pour la puissance (en particulier le Codex Atlanticus ff.309va/846v ; fig. 65 et 308ra/844r; fig.66)

Pour obtenir une machine fonctionnelle, une série de choix supplémentaires furent effectués sur ce qui semblait intuitivement être les meilleures façons d’obtenir les résultats souhaités. À titre d’exemple, examinons l’un des problèmes clés non résolus dans les notes et schémas de Léonard de Vinci qui nous sont parvenus. Léonard de Vinci hésitait à savoir si une poussée d’une jambe devait correspondre à un seul battement des ailes ou si la poussée des deux pieds successivement devait correspondre à un battement, et si le battement ascendant devait être obtenu par un guindeau manuel ou par le mouvement des pieds, etc. La solution de James Wink a consisté à utiliser une sorte de manivelle intégrée à une poulie – d’un type compatible avec la technologie de Léonard de Vinci – pour permettre à chaque poussée de créer à la fois un battement descendant et un battement ascendant, et d’utiliser le guindeau pour amplifier la puissance.

La construction de cette maquette a illustré de manière saisissante le plus difficile de tous les problèmes rencontrés par Léonard de Vinci, comme par tout aviateur en herbe de son époque, à savoir le manque de matériaux ultralégers et très résistants. Pour soutenir sa structure, le squelette en hêtre de l’appareil utilise nécessairement des entretoises de section considérable. Si l’on ajoute les autres composants « anatomiques » de Léonard de Vinci, tels que les articulations et les lanières en cuir, les ressorts en acier ou en corne de vache et le revêtement en taffetas amidonné, le poids devient considérable. Le modèle actuel pèse la somme impressionnante de 295 kg. À comparer aux 32 kg seulement du Daedalus 88, l’avion à propulsion humaine d’une envergure de 34 mètres qui a parcouru 119 kilomètres au-dessus de la mer Égée en avril 1988. Si, comme cela semble probable, Léonard de Vinci est allé jusqu’à fabriquer des ailes d’essai, il a dû se rendre compte qu’il était loin d’avoir trouvé la solution au problème du rapport puissance/poids nécessaire à un vol réussi.

Si la réalisation de la maquette a mis en lumière ces difficultés, elle a également confirmé l’extraordinaire puissance de la vision de Léonard. Grâce à des systèmes mécaniques, les ailes battent avec la grâce sinueuse et menaçante d’un gigantesque oiseau de proie. Bien que son « grand oiseau » n’ait jamais été destiné à « remplir l’univers de stupeur » en s’envolant, ses créations conservent leur puissance conceptuelle, expression archétypale du désir humain d’imiter les oiseaux, et demeurent capables d’inspirer l’émerveillement, même chez un public moderne, pour qui la vue de tonnes de métal volant dans les airs est devenue monnaie courante.