中国古代飞行技艺

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中国古代飞行技艺( ancient Chinese art and technique of flying ),古代中国人民制造了许多飞行器具,是现代飞行器的雏形。中国古代火箭和风筝被誉为世界最早的飞行器,中国还有许多发明和创造对现代航空提供了有益的启示。

空气动力的应用

古代中国人民制作的帆、相风乌、舵、风车、风扇和箭羽等,都是利用空气动力原理工作的。①帆。传说在禹(前2205~前2158)时船上已经有帆。②相风乌。最早装在帆船上用以测风向。西汉(公元前206~公元25)时人们常把它安装在屋顶上。③舵。传说舵是在禹时出现的。水中的舵与飞机上的舵作用相同。④风车(风磨)和风扇。辽阳三道壕东汉晚期汉墓壁画表明,这时中国已出现风车。扇在中国已有4 000年的历史。西汉墓葬出土文物有陶制风车和舂碓模型。风扇在工作原理方面与风洞风扇、涡轮风扇、发动机风扇、直升机旋翼和螺旋桨都很相似。⑤箭羽。考古发掘表明了新石器时代中国就有了弓箭。后来箭杆上又安装了箭羽,使箭杆保持稳定飞行。

木鸟、木鹊和木鸢

《墨子·鲁问》篇说,战国时期(前476~前221)公输般曾用竹子和木材制成木鹊,纵飞上天。《韩非子·外储篇》说墨子曾做过木鸢,西汉《淮南子》也载有鲁班(即公输般)和墨子制木鸟飞天之事。南北朝时宋(420~479)范晔著《后汉书·张衡传》记载:张衡(78~139)曾做木鸟,身上有翅膀,腹中有机关,能飞数里。

装翅膀人的飞行

东汉班固(32~92)著的《前汉书》记载,王莽时期(9~23)下令征集贤才以抗御匈奴。有人以能飞行窥探匈奴虚实应征,王莽令他试验,此人用鸟羽做成两只翅膀装在身上,并在头和身上连以羽毛,飞行数百步落地。

竹蜻蜓与直升机

竹蜻蜓飞升的原理与直升机螺旋桨相同。

走马灯与燃气涡轮

最晚在公元1000年左右,中国就创造了走马灯(图1)。走马灯上的叶轮随热气上升而旋转,与燃气涡轮工作同一原理。

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图1 走马灯

松脂灯(孔明灯)与热空气气球

相传五代(907~960)时莘七娘随夫入闽作战,曾用竹和纸做成方形大灯,底盘上燃以松脂,当热气充满灯即扶摇直上,与热空气气球浮空原理相符,用作军中信号,这就是松脂灯,在四川称孔明灯。

指南针与航空磁罗盘

公元前约3世纪的《韩非子·有度篇》载有司南。司南是一种用天然磁铁做成的勺形物,勺底呈球形,可在光滑平面上转动以指示南北。后来司南转化为指南鱼。指南鱼为剪成鱼形的铁片,通过淬火磁化,浮在水面上以指南北。指南鱼进一步发展为针状而成指南针。11世纪初指南针已用于航海,约在12世纪末13世纪初传入阿拉伯,后传入欧洲。经近代发展而为航海罗盘,18世纪末改进成为航空磁罗盘。

陀螺和平衡环

航空和航天广泛应用的导航仪表中有陀螺和平衡环。公元前50~前30世纪仰韶文化时期的出土文物中即有陶制陀螺。明代刘侗(约1594~1637)和于奕正合著的《帝京景物略》则提到木制陀螺。平衡环早在西汉时期的“被褥香炉”中就出现了,为汉武帝时丁缓所制(图2)。

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图2 被褥香炉

降落伞原理

据西汉时期司马迁《史记·五帝本纪》载,公元前2200年前舜张开两只斗笠,从仓顶上跳下安全落地。