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风筝

由人牵引、靠风吹产生升力在空中飞翔的玩具。风筝在性质上是一种重于空气的飞行器。一只有足够安定性的风筝靠空气动力能在空中稳定地飞翔。风筝飞升的原理(图1)是:风吹在倾斜的气动力面上,产生一向后、向上的空气动力,地面上的牵引克服一部分向后的阻力和一部分向上的升力,余下一部分向上的升力支持风筝的重量,使它上升;而余下的一部分拉力则使风筝向前飞翔。

图风筝的起源

人们对风筝的起源有不同的说法。有人认为风筝是人类模仿飞鸟的结果,中国春秋战国时期模仿飞鸟制造的木鸢和木鹊就是风筝;有人认为风筝是人们看到树叶在风中飘飞受到启发而发明的;还有人认为风筝是人们看到旗幡或帆在空中飘扬受到启发而发明的,例如古老的矩形风筝本身就很像帆,而有些旗幡不用改造就能像风筝一样飘飞起来。中国古画中的风筝形状也多是长方形的“排子”风筝。源于中国的朝鲜风筝和日本风筝也大多是长方形的“排子”风筝。据考证,后两种说法更接近实际。

关于风筝的起源,唐朝赵昕的《息灯鹞文》说汉时韩信创造风筝;而宋朝的《事物纪原》说韩信曾利用风筝测量距离。据此可以认为,中国早在汉代以前就发明了风筝。《事物纪原》也记载了南北朝时利用风筝之事。欧阳修的《新唐书·田悦传》记载,唐德宗(742~805年)时,临洛守将张伾利用风筝传信,飞达百余丈高。宋朝司马光的《资治通鉴·陈纪一》记载,北齐天保十年(559年)有人乘风筝飞翔。

唐朝以后,风筝逐渐演变为玩具。造纸术的发展为风筝在民间普及创造了条件。风筝的样式不断翻新,技艺更趋成熟。

风筝与航空技术

人们从风筝得到了飞行的启迪。制作精巧的中国风筝(图2 )具有良好的空气动力性能。这些性能是在实践中经过不断试验而达到的。事实上,这种通过试验解决飞行器的空气动力问题,是航空技术发展初期的一个重要途径。风筝的飞行表明,除了像飞鸟、昆虫那种扑翼的方式以外,采用固定翼的、拉力和升力分开的方式也可以实现飞行。这对后来飞机的发明有重要的启发作用。1804年英国的G.凯利曾用风筝作为机翼制成一架固定翼的滑翔机模型,后来又制成一架可以乘人的风筝滑翔机 (图3),用绳牵引起飞。美国的莱特兄弟和俄国的Α.Ф.莫扎伊斯基都曾在飞机发明的初期用放风筝的方法来研究他们的飞机。

中国风筝图3 凯利的风筝滑翔机

中国的筒形风筝是后来对发明双翼机起过重要作用的盒形风筝的雏型。沙雁风筝的翅膀已经采用了弧形剖面、椭圆形翼尖和大约等于 5的展弦比。从空气动力学的观点看,这些都是性能较好的机翼所具有的特征,其上的“八角”也和现代机翼上的锯齿非常相似。 (见彩图)

十美放风筝图(清代)蜈蚣风筝