作者:沈玉清 沈海军 来源:中国科学报 发布时间:2018-3-30
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形形色色的中国古代飞行器(下)

火龙出水

孔明灯与走马灯 

■沈玉清 沈海军

中国古代火箭

在火箭技术方面,我国古代曾有光辉的历史。

我国最初发明的用火药做的火箭,是靠人力用弓发射出去的。后来,人们又发明直接利用火药的力量来推进的火箭。

这种火箭的构造,和现在大家过年放的炮仗类似,箭上有一个纸筒,里面装满火药,纸筒的尾部有一根引火线。引火线点着以后,火药就燃烧起来,变成一股猛烈的气流从尾部喷射出去,利用喷射气流的反作用力,火箭就能飞快地前进。

这种由火药喷射推进的火箭,极有可能在宋朝时候就已经出现了。《宋史·兵志》记:“时兵部令史冯继升等进火箭法,命试验,且赐衣物、束帛。”还有史料记载,1126年,金军攻打北宋都城汴京(今河南开封),宋军曾以火箭抗击,给金军造成很大的杀伤。

到了明代,火箭威力被发挥到了极致。

明朝初期,有人根据火箭和风筝的原理,发明了原始的飞弹:装有翅膀的“震天雷炮”。攻城的时候,只要顺风点着引火线,震天雷炮就会一直飞入城内,等引火线烧完,火药就爆炸起来。

明代还出现过一种被称为“神火飞鸦”的火箭。这是一款用竹篾扎成的“乌鸦”,它的内部装满火药,发射以后,能飞一百多丈远才落地。就在这时候,装在“乌鸦”背上跟起火相连的药线也烧着了,引起“乌鸦”内部的火药爆炸,一时烈火熊熊,在陆地上可以烧敌人的军营,在水面上可以烧敌人的船只。

震天雷炮和神火飞鸦可以说都是最早的飞弹了。

不仅如此,明朝军队还把几十支火箭装在一个大筒里,把各支火箭的药线连到一个总线上,发明了所谓的“一窝蜂”。用的时候,将息线点着,传到各支火箭上,就能使几十支火箭一齐发射出去,威力无比。

根据明代人茅元仪《武备志》记载,明朝曾发明过一种名为“火龙出水”的原始 “两级火箭”:用一根五尺长的大竹筒,做成一条龙,龙身上前后各扎两支大火箭。两支大火箭实际上相当于第一级火箭,用来推动龙身飞行。在龙腹里,装若干支火箭,这是第二级。使用的时候,先点燃第一级火箭,飞到两三里远,引火线又烧着了装在龙腹里的第二级火箭,它们就从龙口中直飞出去,烧杀敌人。

在明朝,曾有官员幻想利用火箭的力量来实现载人飞行。这件事写在外国人赫伯特·瑟姆的书中。他写道,有一明朝官吏万户,曾在一把椅子后面,装上四十六支大火箭,人坐在椅子上,两手拿着两个大风筝。然后叫人用火把这些火箭点着,他希望借着火箭推进的力量,再加上风筝上升的力量,使自己飞向前方。很遗憾,实验并没有成功,但万户飞天的勇气实在令人敬佩。

孔明灯与走马灯

说到孔明灯,可能很多人会以为是三国时诸葛亮发明的,其实至今并没有发现诸葛亮发明孔明灯的史料。孔明灯多用松脂为燃料。早期常用于夜间军事活动传递信息,故又是“信号灯”。现代人则多用其祈愿,故也称其为“许愿灯”。

孔明灯是中国古代的重要飞行器发明之一。据《淮南万毕术》记载:“艾火令鸡子飞。”这句话的意思是,将燃烧的艾火放进鸡蛋壳里,艾燃烧产生的热气可以让鸡蛋壳飞起来。

鸡蛋壳为什么能飞?其实道理很简单,就是“热气球”原理。孔明灯发明以后,最早并非民用,而是军用。唐宋时已被成功运用到军事领域,一直到晚清,孔明灯都是指挥作战和传递情报的重要工具。据《纪效新书》记载,明将戚继光夜间曾成功使用不同颜色的孔明灯组合来指挥对倭作战。

随着造纸术的发明,人们后来使用蜡纸来制作孔明灯,这种纸阻燃、防雨,还聚气。诗人陆游在《灯笼》中称:“灯笼一样薄蜡纸,莹如云母含清光。”古代孔明灯的制作方法与现代差不多,一般是用竹篾扎成一个球形灯架,上方不留出口,糊上纸勿令漏气。灯下点燃松脂,灯内充满热空气,即可冉冉升空。

走马灯相传为五代时期莘七娘所发明。走马灯与孔明灯都利用了热学原理;但不同的是,孔明灯是往上升腾,走马灯是在地上旋转。走马灯利用热对流作用,通过下部热空气上升,带动叶轮旋转,这与现代燃气轮机原理相似,故有人也认为,走马灯便是现代喷气式发动机的鼻祖。

宋朝人非常喜欢走马灯,南宋诗人范成大诗中写的“映光鱼隐见,转影骑纵横”,即是一种走马灯。与火药一样,走马灯也是在宋朝时传入了西亚,随后走向世界的。

现在,走马灯工艺已完全民间化,普通艺人都会做。逢年过节,一些地方的庙会上经常会挂出若干走马灯出来,供大家欣赏。但又有多少人知道,他们正观赏的居然是航空喷气发动机的最初雏形呢。

中国古代飞车

我国商代奇肱国人以及明朝工匠徐正明等曾制作过飞车。葛洪在《抱朴子》中曾记载了一种名叫“飞车”的机械。书上写道:“或用枣心木为飞车,以牛革结环剑以引其机,或存念作五蛇六龙三牛交罡而乘之,上升四十里,名为太清。”仔细分析下,这极有可能是带动力的大型竹蜻蜓,一个薄片做旋翼,中间是轴承,下面是用来蓄力的拉弓牛皮绳,皮绳一拉,旋翼就通过扭力上升。

元顺帝时期,有一名姓王的漆工,也制造过一架飞车。据记载,这种飞车两旁有翼,内设机轮,转动则升降自如,上面装置一袋,随风所向,启口吸之,使风力自后而前,鼓翼如挂帆,度山越岭,轻若飞燕,一时可行四百里,愈高飞速愈快。

也有文献记载,明朝宪宗时期,松江城人在半空中看到一个不明人造物,当时人称之为“飞车”(也有人称其为“飞船”),该飞车从东向西飞行,转而折向东去,最后徐徐盘旋,降落在一座楼上。后来,人们发现这架飞车是用茭草编织的,但是驾驶者早已不知去向。

(http://blog.sciencenet.cn/u/沈海军)

《中国科学报》 (2018-03-30 第2版 博客)
 
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