1.3　中国的五大航空发明

中国古代科学技术的成就，对于世界航空航天技术的发展具有重要作用。中国古代人民发明的风筝、竹蜻蜓、孔明灯、火箭、走马灯被誉为中国的五大航空发明。这五大航空发明，目前还经常在我们的娱乐活动中出现。但遗憾的是，千百年来，这些中国古代的发明，在我们国家却只能当成平常的娱乐工具，而一旦传到国外就成为了现代航空技术的启蒙。

（1）风筝　风筝是中国人发明的，相传春秋战国时期的墨翟就以木头制成木鸟，研制3年而成，是人类最早的风筝起源。后来鲁班用竹子，改进了墨翟的风筝材质，进而发展成为今日多线风筝。

正如莱特兄弟和李林达尔在感慨他们伟大成就时所说的那样，中国的风筝（图1-19）对于他们所发明的飞行器起到了重要作用，因为风筝揭示了平板上的空气动力和升力产生的原理。当风筝的平面与气流成一定夹角时，流过风筝上下表面的气流不对称，如图1-20所示。

气流受到风筝面的阻拦，速度降低，压强增大，气流分成上下两股绕剖面向后流动，并在平板后面形成低压区，产生气流分离，平板前后形成压强差，再考虑空气与平板之间产生的摩擦力，就形成了总的空气动力 F ，其方向指向剖面的后上方。

力 F 分解为垂直于气流的分力 L 和平行于气流的分力 D ，就是我们所说的风筝受到的升力和阻力。这个原理和我们后面会讲到的翼型上升力产生的原理有一定的区别，但却为之后产生升力的翼型和机翼的设计提供了参考。

（2）竹蜻蜓　竹蜻蜓是我们平常生活中非常普通而有意思的一种玩具，如图1-21所示。公元前500年，中国就已经制成了会飞的竹蜻蜓。

玩竹蜻蜓时，只要轻轻用手搓动竹柄并松手就可以让它飞上蓝天。正是这非常不起眼的竹蜻蜓揭示了直升机旋翼产生升力的基本原理：旋转的“翅膀”——旋翼，可以产生足够的升力使得旋翼航空器飞起来。因此，直升机（图1-22）的诞生启发于竹蜻蜓。

世界上第一架飞机的发明人——莱特兄弟在介绍他们发明飞机的经历的时候，经常提到：小的时候，父亲给他们买了一个能飞的竹蜻蜓，兄弟俩十分喜欢，并开始仿制不同尺寸的竹蜻蜓，从此便与飞行结下了不解之缘。

（3）孔明灯　孔明灯（图1-23）相传是由三国时期的诸葛亮（孔明）发明的。

孔明灯揭示了热气球（图1-24）的飞行原理，即通过加热使其内部空气密度变小，从而产生一定的浮力。热气球也是最早投入使用的航空器。

（4）火箭　火箭是一种靠燃气所产生的反推作用而工作的飞行器，这种反推作用的基本原理则是最早由古代中国人所揭示和实践的。中国在秦汉时期就发明了火药，这为古代火箭诞生于中国提供了有利条件。早在唐末宋初，中国就出现了最早的实用火箭。

古代的火箭（图1-25）使用固体火药来产生高速向后喷射的燃气，用以推动火箭向反方向运动。现代的火箭（图1-26）的理论基础也是反推效应，只不过可以选择使用固体燃料或液体燃料而已。

（5）走马灯　走马灯（图1-27）是中国传统玩具之一。早在公元1000年左右，中国就发明了走马灯。

走马灯内点上蜡烛，使空气加热并向上流动，气流吹动走马灯里面的叶轮旋转从而带动轮轴转动。轮轴上有剪纸，烛光将剪纸的影像投射在屏上，使得图像不断走动。因多在灯的各个面上绘制古代武将骑马的图画，而灯转动时看起来好像几个人你追我赶一样，故名走马灯。

而正是这种再平常不过的玩具，却揭示了现代燃气涡轮发动机的工作原理（图1-28）。走马灯中上升的热气带动叶轮旋转，这正是现代燃气涡轮发动机工作原理的原始应用。