古老的风筝,已经不仅仅是娱乐玩具,在科学技术高度发达的今天,风筝同样在为人类作贡献!
世界上最早的飞行器
风筝又名纸鸢、纸鹞。最早发源于中国,至今已有2000多年历史。
据说巧匠鲁班就曾“削竹为鹊,成而飞之”,应当说这是风筝的前身。五代时期的李邺,曾在官中以线放纸鸢为游戏,又别出心裁地在鸢的头部安装竹笛,风入竹哨,发出像古筝一样的响声,因此得名“风筝”。到了宋代,出现了“神火乌鸦”,就是利用风筝装上火药,投放到敌营上空,以达到军事上的目的。
英国著名学者李约瑟把风筝列为中华民族的重大科学发明之一。美国华盛顿国家航空和空间博物馆中有一块说明牌上也醒目地写着:“最早的飞行器是中国的风筝和火箭。”
对科技发展带来启示
风筝的发明,对科学技术的发展产生了深刻的启示:
1749年,美国一位名叫威尔逊的天文学家,研制成世界上第一台空中试验仪。他用6只风筝将天文仪器吊到700多米的高空中进行科学试验,第一次测到了大气的温度,并取得了一些重要的理论数据,推动了天文学的发展。
1752年,美国科学家富兰克林曾用风筝挂上一只铁钥匙,在雷电交加时,把风筝送上天,引来雷电,从而证明了雷电也是一种放电现象,避雷针也由此发明。
1804年,英国的乔治格雷爵士用两只风筝作机翼,研制出了一架5英尺的滑翔机。
1893年,英国人劳伦斯为美国气象局设计了一种可以装在箱中的可拆卸的风筝,以便将仪器带到高空测量风速、温度和高度,推动了气象事业的发展。
1894年,英国科学家设计了一只供战场观察的军用风筝,其作用犹如当今的卫星电视转播。
1899年,美国的莱特兄弟制作了一个双身的风筝,用来观察它在空中的翻滚动作和如何借助空气的浮力由下降转向上升,从而发明了机翼,并在此基础上于1903年发明制造了世界上第一架真正的用内燃机作动力的飞机。
1911年,意大利科学家马可尼,在试验英格兰和纽约、芬兰之间无线电通讯时,不巧遇到暴风,把天线给刮断了。紧急中马可尼将电线拴到风筝上升空,使首次横跨大西洋的无线电发报试验获得成功。
此外,英国的亢里夫顿悬桥长达700多英尺,宽30多英尺,高出它所跨度的亚逢河200余英尺。英国桥梁建筑师利用巨型风筝把钢缆拉到对岸,成功地架起了悬桥,被人们传为佳话。
利用风筝来发电
最近,科学家提出了利用风筝发电的新方法。据估计,风筝风力发电机获得每千度电的成本仅有1.5欧元。而欧洲国家每千度电的发电成本平均为43欧元,风筝风力发电机的成本仅是后者的三十分之一。
据报道,俄罗斯物理学家将50个巨大的风筝,在空中从上到下排成一串,看上去就像一个通天的梯子。每个风筝伸展开来足有足球场那么大。而牵扯这些风筝的绳索将有6000米长,路灯杆那么粗,地面上的卷扬机将有9米多的直径。假如风筝所在高度的风力不足的话,人们还可以放松绳索,让风筝再爬高一层,上升到风力更大的高处。高空的风力本来就比地面上的要强很多,而且更主要的一点是,它的风力也更加持续稳定。
意大利科研人员计划建造发电能力在几兆千瓦范围的大型设备,并在计算机上成功地进行了模拟计算。设想的风筝发电装置,在风力作用下能够带动固定在地面的旋转木马式的转盘,转盘在磁场中旋转而产生电能。这种风筝重量轻、抵抗力超强、可升至2000米的高空。一个直径1000米的巨轮便可以提供250兆瓦的发电能力。这将是第一台发电能力和常规电站不相上下的可再生能源发电设备。
此外,科学家还设计建造家用式的高空风力发电设备。房主可以把这样的设备安装在自家房顶上,或许还可以替代太阳能电池。这些小型风筝梯子只需100米或者200米高,就可以足够为一户人家提供几千瓦的电力。
应用领域仍在扩展
当今,风筝在科学试验和工农业生产上的应用更为广泛。在荷兰,海洋救生局用风筝作为一种营救工具;在风筝上安装无线控制照相机,可以进行空中摄影;利用风筝牵引船只;利用风筝传递信件;在风筝上安装喷水器,可喷洒悬崖上的植物。
风筝是充分利用风力资源的一种工具。海上风力大、没有障碍物,因此,海上放风筝引起科学家的兴趣。他们把几只巨大的风筝分层排列、放飞高空,可以牵引船只前进,制成“风筝式风帆船”。这些风筝由电脑控制,可以自动变形、自动调整方向和飞行高度。与普通帆船相比,这种“风筝式风帆船”有许多优点:它产生的牵引力大、能减轻船体重量,还能利用不同高度的风力牵引船只前进。
有的科学家将氦轻气球与风筝的特点结合在一起,制成“巨型航海风筝”,这种风筝里充满了氦气,自动升空后,能牵引船只前进。它也由精密电脑控制,减轻船体重量的作用更加明显。这些实验都己获得成功,并曾多次横渡英吉利海峡。
科学家还设计出一种海上救险风筝,这是一种色彩鲜艳的风筝,当船只在海上遇险后,在救生艇上,人们可以放飞这种风筝,它可使救援人员远远地就能发现遇险人员。
在一些大型起重机械无法进入的地区,可以利用风筝提起重物,这种方法简单易行。
来源：中国物理网
