古代中国如何探索飞行

人们发明创造的种种飞行机械，都为人类实现自由飞翔作出了先驱性探讨，也奠定了人类飞行机械的诸多经验基础。木鸢、风筝和热气球，是人们最早成功制作的飞行器；飞车是直升飞机螺旋桨翼的鼻祖；陀螺与平衡环是近代航海、航空所必备的定向、定位和平衡装置的雏形；而降落伞在今日已是升天登高的常用器械了。战国时代，鲁班与墨子都曾制造木鹊或木鸢。鲁班制造了能飞行的木鸟，可能是木质风筝。到汉代，张衡又创造了飞行木鸟，鲁班、墨子和张衡都曾经制造木质鸟形物，通过某种方法，使其在空中作短暂飞行。

汉代淮南王刘安的《淮南万毕术》中记述了“艾火令鸡子飞”。这是古代最早记述的类似热气球升空的尝试。方法极简单，但要有点诀窍。除了吸尽蛋汁外，还要将蛋壳烘干。然后由小孔注入少许水，并以蜡封闭小孔。这样，蛋壳在炎日下逐渐呈不稳状态，逐渐变轻而终于浮飘空中。

风筝被世界航空界公认为最早的飞行器，初期名为纸鸢、纸鹞、风鸢，形状似鸟。它在空中飞行受到三种力作用：重力、空气动力和拉线张力，稍有气流作用，它就上升。当风力微弱或无风时，它因重力而下降。放风筝者常拉紧线跑动，借助相对气流运动而使风筝飘浮升空。风筝的发明迄今已有近二千多年的历史了。它的起源，初与战争通讯有关，后成为宫中娱乐，再发展为平民百姓尤其是儿童的嬉玩之物。

晋代葛洪在《抱朴子》中记述了一种称之为“飞车”的器械。所谓“飞车”，不少人认为它就是后来称之为“竹蜻蜓”的儿童玩具。它的主要部件是一个加工成斜面或弯曲面的薄竹片，弯曲面类似向下吹风的风扇叶。竹片中央榫接一根直立轴，将绳带以类似木工用的弓钻方式绞扭在立轴上。拉动绳带，竹片急速旋转。旋转着的竹片借其弯曲面造成的气流而上升。在葛洪看来，这是高空中强烈的风或气流，将飞车或竹蜻蜓的升空运动与强烈的气流相联系，表明葛洪已有初步的空气动力学知识。

古代的陀螺一旦旋转之后就不会倒下，而是沿一锥面运动。将陀螺装在平衡环上就成为航空、航海必不可少的仪器，即陀螺仪表，或称回转仪。所谓“机环”，即其支架的轴心线为相互垂直、并活动接合的各层金属环，无论平衡环整体如何运动，作为其重心与中心的灰盂总能保持其原有的位置状态。撑开伞具、增大空气阻力、降低落体速度，这是跳伞运动的基本物理原理。古代人据经验知道，从高处跳落时，手持张开的伞具，可以安然无恙。进一步显示出，当时的人已懂得了降落伞的原理。