什么是中国古代飞行技艺?

什么是中国古代飞行技艺?

[拼音]：zhongguo gudai feixing jiyi

[外文]：ancient Chinese art and technique of flying

古代中国人民创造了许多飞行器具，它们是现代飞行器的雏型。中国古代火箭和风筝被誉为世界最早的飞行器，中国还有许多其他发明和创造。它们对现代航空器和航天器的发展提供了有益的启示。

空气动力的应用

空气动力原理是航空科学技术的重要基础。古代中国人民制作的一些在生产、生活和战争中使用的器具，如帆、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(公元前2205～前2158年)时船上已经有帆。若干世代后，人们学会侧风驶帆。到明代(1368～1644年）更懂得了在逆风中用帆行舟。后来中国有些地区（如山东）在人力推拉的车上也装帆，利用风力助车行驶。

（2）相风乌：中国古代的相风乌就是现代的风标或风向指示器性质的器具。它最早装在帆船上用以测风向。西汉(公元前206～公元25年)时人们常把它安装在屋顶上。

（3）舵：传说舵也是在禹时出现的。舵在水中可使船转弯，与飞机上的舵能使飞机转弯和改变飞行姿态的作用相同。

（4）风车（风磨）和风扇：风车与舵相似，也利用风力做功。辽阳三道壕东汉晚期汉墓壁画表明，至少在这时中国已出现风车。元、明两代以后，风车（风磨）多用于打水、舂米和磨面。风扇与风车相似，用薄片制成，挥舞则生风。扇在中国已有4000年的历史。西汉墓葬出土文物有陶制风车和舂碓模型。西汉末期又有了文字记载的风扇或扇车。风扇可用于农家，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：它是装在箭杆尾部的鸟翎，利用空气动力使箭杆保持稳定飞行。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。

鸟类翱翔原理的发现

东晋（公元317～420年）道家、炼丹家葛洪著《抱朴子》书中，有鸢鸟翱翔现象的记载。书中解释了鸢鸟乘上升气流翱翔的原理的本质。

木鸟、木鹊和木鸢

《墨子·鲁问篇》说，战国时期（公元前476～前221年）公输般曾用竹子和木材制成木鹊，纵飞上天。《韩非子·外储篇》说墨子曾作过木鸢，西汉《淮南子》也载有鲁班（即公输般）和墨子制木鸟飞天之事。东汉(公元25～220年)王充著的《论衡·儒增篇》也提到木鸟飞天的可能性。南北朝时宋（公元420～479年）范晔著《后汉书·张衡传》记载:张衡(公元78～139年)曾作木鸟，身上有翅膀，腹中有机关，能飞数里。唐代苏鹗著《杜阳杂编》中也有类似的记载，不过制作木鸟的人名韩志和。根据这些记载可知，大约从公元前400多年起，古代中国人民就多次用竹、木等材料尝试制作能飞的器械了。

装翅膀人的飞行

东汉班固（公元32～92年）著的《前汉书》记载，王莽时期（公元9～23年）曾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，再装上环钮等器件，飞行数百步落地。

竹蜻蜓与直升机

用竹或木削成细长扭曲形薄片，在中间装一立轴，用双手急搓便会飞快旋转而上升。这就是中国流传久而广的玩具──竹蜻蜒。竹蜻蜓约于18世纪传入欧美，被称为“中国陀螺”。西欧学者曾加以研究和试验。竹蜻蜓旋转时之所以能飞升，原理与直升机相同。如果把它横放，便是螺旋桨。

走马灯与燃气涡轮

最晚在公元1000年左右，中国劳动人民就创造了走马灯。中国许多古籍都有关于走马灯的记述。走马灯上有平放的叶轮，下燃烛或灯，热气上升带动叶轮旋转，这正是现代燃气涡轮工作原理的原始应用。

松脂灯（孔明灯）与热空气气球

汉武帝（公元前140～前37年）时淮南王刘安门客所编 《淮南万毕术》中说，把鸡蛋掏空，中燃艾火，空蛋壳即可乘风飞去。这与热空气气球浮空原理相符。相传五代(907～960年)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，用作军中信号，这就是松脂灯，在四川称孔明灯。这种灯流传于中国许多省份，但形状各异，大多为球形或圆柱形，也可用油或柴作燃料，有飏灯、云灯、云球、飞灯、天灯或宫粉（云南西双版纳）等多种名称。

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。后人根据王充的《论衡》指出，司南是一种用天然磁铁作成的勺形物，勺底呈球形，可在光滑平面上转动以指示南北。由此可见，中国至迟在战国时代就已发现磁的特性，制成了原始的指南针──司南。

最晚在北宋（960～1127年）时期，司南转化为早期的指南针──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。宋朝曾公亮在1044年编成的兵书《武经总要》中曾提到指南鱼的军事用途。

指南鱼进一步发展为针状而成指南针。11世纪初指南针即已用于航海。约在11世纪中期，北宋沈括著的《梦溪笔谈》记载了4种不同型式的指南针。南宋时期指南针发展为罗盘(针盘)，即将固定的方向盘与磁针联成一体。先是出现了将磁针横贯灯芯、浮在水面的水罗盘，后又发展为用尖针支持磁针重心的旱罗盘，后者使用更方便。指南针约在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。从18世纪末开始航海罗盘经改进成为航空磁罗盘，用于气球和飞艇，20世纪初又在飞机上使用。

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。二者均见于中国古代文物。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年）和于奕正合著的《帝京景物略》则提到木制陀螺。陀螺高速旋转时可直立不倒，是一种古老的玩具。陀螺安放在平衡环上高速旋转，就成为陀螺仪表的核心装置。平衡环早在西汉时期的“被褥香炉”（或“被中香炉”）中就出现了。“被褥香炉”(见彩图)为汉武帝时丁缓所制。60年代初期出土文物唐代银熏炉和清代乾隆时的铜熏炉以及中国历史博物馆所藏明代铜熏炉均装有平衡环。

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，从仓顶上跳下而能安全落地。尧舜故事多为传说。但最晚在司马迁著书的西汉时期，人们就已经知道利用空气阻力降低人的坠落速度的道理。

参考书目

刘仙洲著：《中国机械工程发明史》第一编，科学出版社，北京，1962。