一隻「竹蜻蜓」的進化——現代直升機發展史

只要有一片薄薄的竹篾（mie 四聲，是指剖削成一定規格的竹皮；成條的薄竹片。可用來編製成竹籃、籬笆等工具。），一根細細的把柄，用力一旋，它就會飛起來。這就是竹蜻蜓。竹蜻蜓的出現，或說始於晉朝，或說始於明朝。它的原理與槳和櫓有關，而槳和櫓在中國已有四千多年歷史。它後來傳入歐洲，對現代直升機的誕生產生了啟迪作用。

竹蜻蜓

現代直升飛機的概念，最早要追溯到中國古代的竹蜻蜓。有些學者認為，在晉朝葛洪所著的《抱樸子》一書中，就描繪了通過旋轉的竹蜻蜓垂直升空的情景，和可以通過旋轉的螺旋槳產生垂直的向上拉力。它被認為是世界上最早的對垂直起降直升機基本原理的描述。

儘管這種說法缺乏可靠的依據，但竹蜻蜓對世界航空發展的貢獻是舉世公認的。早在熱氣球發明之前，竹蜻蜓就作為玩具傳到了歐洲，這種奇妙的垂直升空玩具被歐洲人看作是種航空器來進行研究。西方的許多航空先驅者，都是從竹蠟蜓中悟出了一些重要航空原理。以至於有人說。是中國的竹蜻蜓和義大利人達文西的直升機草圖，為現代直升機的發明提供了啟示，指出了方向，它們被公認為直升機發展史的起點。

直升機

直升飛機是依靠發動機帶動旋翼產生上升力和推進力的航空器。直升機能垂直起落、空中懸停、原地轉彎，能前飛、後飛、側飛，能在野外場地垂直起飛和著陸，不需要專門的機場和跑道，能貼近地面飛行和長時間懸停，能吊運體積大的武器裝備，不受本身容積的限制。儘管與固定翼飛機相比，直升機存在著航程短、速度慢、振動大等缺點，但卻因其獨有的特性得到了廣泛的應用。直升機雖然是西方工業國家發明的，但其基本原理卻產生於古代中國的竹蜻蜓。

當孩子們用雙手夾住竹棒使勁一搓，竹蜻蜓就旋轉著飛向空中。隨著慣性減弱，轉速降低，竹蜻蜓又會旋轉著穩穩地落回地面。儘管竹蜻蜓沒有連續提供動力的裝置，但它卻給那些夢想升天的發明家們以極大的啟示：如果給它裝上一個適當的動力裝置，使之能夠連續不停地旋轉，不就可以克服空氣的摩擦力，在空中長時間地飛行了嗎？

一個有趣的事實是，西方人稱竹蜻蜓為「中國陀螺"。《簡明不列顛百科全書》第九卷寫道：

直升機是人類最早的飛行設想之一，多年來人們一直相信最早提出這一想法的是達文西。但現在都知道，中國人比中世紀的限歐洲人更早做出了直升機玩具。

傅科

之所以把竹蜻蜓叫做「中國陀螺」，是因為竹蜻蜓和木陀螺有共同的原理。正式提出「陀螺」這個術語的，是十九世紀的法國物理學家傅科。在英語中，陀螺就是「迴轉體」，竹蜻蜓也可以說是一種陀螺。靜止的陀螺在地面上是立不起來的，可是當它旋轉起來以後，就立得很穩了。原因是一個物體旋轉起來以後，就具有一種特性：保持旋轉軸方向不變。陀螺的這種特點，科學家成為「定軸性」。高速旋轉下的陀螺，這個特性更明顯，而且轉速越高，轉得越穩。

達文西的直升機草圖

按照一般的說法，達文西最早提出了直升飛機的設想並繪製了草圖。十九世紀末，在義大利的米蘭圖書館發現了達文西在1475年畫的一張關於直升飛機的想像圖。這是一個用上漿亞麻布製成的巨大螺旋體，看上去好像一個巨大的螺絲釘。它以彈簧為動力旋轉，當達到一定轉速時，就會把機體帶到空中。駕駛員站在底盤上，拉動鋼絲繩，以改變飛行方向。西方人都認為，這是最早的直升機設計藍圖。實際上，現代直升飛機儘管比竹蜻蜓複雜千萬倍，但其飛行原理卻與竹蜻蜓有相通之處。

現代直升機的旋翼就好像竹蜻蜓的葉片，旋翼軸就像竹蜻蜓的那根細竹棍兒，帶動旋翼的發動機就好像我們用力搓竹棍兒的雙手。竹蜻蜓的葉片前面圓鈍，後面尖銳，上表面比較圓拱，下表面比較平直。當氣流經過圓拱的上表面時，其流速快而壓力小；當氣流經過平直的下表面時，其流速慢而壓力大。於是上下表面之間形成了一個壓力差，便產生了向上的升力。當升力大於它本身的重量時，竹蜻蜓就會騰空而起。直升機旋翼產生升力的道理與竹蜻蜓是相同的。

喬治·凱利

古代中國人也許是從蜻蜓的飛翔中受到啟示，製成了會飛的竹蜻蜓。它傳到歐洲後，啟發了人們的思路，被譽為「航空之父」的英國人喬治·凱利一輩子都對竹蜻蜓著迷。他的第一項航空研究就是在1796年仿製和改造了竹蜻蜓，並由此悟出螺旋槳的一些工作原理。他的研究推動了飛機研製的進程，並為西方的設計師帶來了研製直升機的靈感。而據清人徐賽先《香山小志》記載，公元十七世紀，中國蘇州的巧匠徐正明整天琢磨小孩玩的竹蜻蜓，想製造一個類似蜻蜓的直升飛機，並想把人也帶上天空。經過十多年的鑽研，他造出了一架直升飛機。它有一個竹蜻蜓一樣的螺旋槳，駕駛座像一把圈椅，依靠腳踏板通過轉動機構帶動螺旋槳轉動。試飛的時候，它居然飛離地面一尺多高，還飛過一條小河溝，然後降落下來。

其實早在竹蜻蜓出現之前，人類就有飛天的夢想。女媧補天和嫦娥奔月的神話，都是人們期盼飛翔的朦朧幻想。

竹蜻蜓是中國人發明的。可惜，長期以來中國人只是把它作為兒童的玩具而已。當中國孩子興高採烈地在草地上放飛竹蜻蜓時，西班牙、義大利、法國、德國、美國、俄國的科學家們，都在為現代直升飛機的研製而奮鬥。因此，小小的竹蜻蜓也許會給我們帶來許多的思考。

（節選自《閒敲棋子落燈花》作者：韋明鏵）