浅谈风筝飞升的平衡原理

民间艺术 | 风筝 / 作者：可乐 / 时间：2014-07-08 /13668℃

风筝飞升的三大平衡原理

地面上的风以及由风筝的迎风角度产生的风筝的升力只是为风筝的飞升创造了必要条件，而要使用风筝飞升，还必须具备风筝飞升的充分条件。这个充分条件，就是我们这里要讨论的风筝飞升的三大平衡原理。

我们说，放飞风筝，无疑是人类对空气动力学的运用之一，风筝在放飞过程中，始终在其外力，即风力的作用下作动态平衡运动（复线操纵风筝例外），而要使风筝在风力的作用下达到飞升的平衡，无论是传统风筝，还是创新风筝，是国内风筝，还是国外风筝，均离不开飞升的三大平衡原理，即:

（1）坠重（坠飘）平衡原理；

（2）“横杆”平衡原理；

（3）“定向出风”平衡原理。

下面，我们就这三大平衡原理逐一加以讨论。

1、风筝飞升的“坠重”（坠飘）平衡原理

采用“坠重”平衡的风筝，一般为平板式的，如八卦、七星、九联环，等等，下面，我们以“八卦”风筝为例，讨论“坠重”平衡这一原理，根据力学中物体受力的平衡原理，由图3可知，力F1、F2是忽左忽右的风流形成的，故F1≠F2，从而给风筝形成了旋转的力矩；力F3是人为加上的“坠重”力，且此力通过风筝中心，从而给风筝形成了较大的重力矩，该力矩是反抗风筝旋转力矩的，只要重力矩≥旋转力矩，风筝就可达到飞升的平衡，F3的大小起决于风筝尾巴的长短、宽窄及材料，且应随着风的大小而适当改变其中某一因素。

2、风筝飞升的“横杆”平衡原理

采用“横杆”平衡原理的风筝，一般为平板串式风筝，如“龙头蜈蚣”，“梁山一百单八将”，“时装模特”，等等，当然，单个平板串子亦可放飞，其原理与串式的相同。下面，我们以“龙头蜈蚣”的单个串子为例，讨论“横杆”平衡这一原理，根据力学中物体力的平衡原理，由图4可知，力F1、F2是忽左忽右的风流形成的，故F1≠F2，从而给风筝形成了旋转的力矩；力F3、F4可用人为的方法调整至两力相等，是“横杆”自重及风流合成的力。此两力大小相等、方向相同，且与中心对称，形成了风筝的对称力矩，此力矩是反抗风筝的F1、F2引成的旋转力矩的，只要对称力矩≥旋转力矩，风筝就可达到飞升的平衡，相对来说，蜈蚣腰两侧的臂（即“横杆”）越大，两端羽毛越多，其对称力矩就越大，因而风筝的稳定性就越好，但是两侧的臂亦不能过长，因为过长会增加风筝重量，从而使风筝飞不高，一般来说，蜈蚣腰的单侧臂长为腰子直径的1.5倍左右，而臂的长短粗细及臂端的羽毛数量亦应视其腰子直径的不同而不同，腰子直径大者，臂粗长，羽毛多；反之，臂细短、羽毛少。

3、风筝飞升的“定向出风”平衡原理

①硬翅风筝的“定向出风”平衡原理

大家知道，硬翅风筝，如金鱼、人物，等等，它们都有一个共同的特点，就是风筝两侧硬翅不但大小相等，而且有一个深浅一致的对称凹槽曲面,由图5 可知,F1、F2是忽左忽右的风流形成的，故F1≠F2，从而形成了使风筝旋转的力矩，而F3、F4是使风筝硬翅的对称凹槽曲面形成的“定向出风”力矩的力。且可用人为的方法调整至两力相等，因为F3、F4大小相等，方向向两翅斜后方，形成风筝的对称力矩，只要对称力矩≥旋转力矩，风筝即可达到飞升的平衡，不难看出，只要两翅对称，其凹槽曲面越深，风筝“定向出风”的力（F3、F4）越大，风筝也就飞得越平衡，但是硬翅的凹槽曲面也不能做得过深，因为太深了，凹槽曲面的后倾角太大，这样会减小风流阻力，因而风筝也就飞不高了。一般来说，上下翅条弯头所形成的凹槽曲面最深处的夹角为95度左右，此外，风筝的平面部分，如下身框架，既要考虑左右对称，且竹条要小些，这样使风筝能得到良好的排风效果。

②软翅风筝飞升的“定向出风”平衡原理大家知道，软翅风筝的品种最多，如鹰、蝴蝶、仙鹤童子、蜜蜂、螳螂，等等，不少于几十种，但虽品种繁多，却万变不离其宗，其飞升的平衡原理均为“定向出风”。由图6可知，所有软翅风筝的翅膀下缘均为软边，当风筝受风力后，软边即发生变形，（向后鼓起）图6中的虚线以下部分为主要变形区域。上此，必然形成风流定向由软翅的虚线区域下部流出风筝，即“定向出风”。图6中，F1、F2是忽左忽右的风力形成的，故 F1≠F2，从而形成风筝旋转的力矩，F3、F4可用人为的方法调整至两力相等。此两力形成大，小相等，方向相同的对称力矩，只要对称力矩≥旋转力矩，风筝即能达到平衡飞升，软翅风筝翅条的软硬程度，软区的大小，目前尚凭经验，很难用数据表示。

③立体筒式风筝飞升的“定向出风”平衡原理

立体筒式风筝，不管是单个的，还是多个的；是方形的，还是圆形的，六角的，其飞升的平衡原理均为筒内“定向出风”，而且有的是内外“定向出风” （如圆柱筒子），由图7（方形筒子）可知，F1、F2是忽左忽右的风流形成的力，故F1≠F2，形成了风筝的旋转力矩；力F3、F4通过筒子内部，可用人为的方法调整至两力所引成的力矩相等，此两力形成大小相等、方向相同的对称力矩，只要对称力矩≥旋转力矩，风筝即可达到飞升的平衡。

④立体伞式风筝的“定向出风”平衡原理大家知道，立体伞式风筝酷似一架降落伞，但仔细观察其结构；却又与我国的宫灯风筝相似，如图8，此类风筝为无骨架软体风筝，从其结构看，四个风筒进风口很大，出风口却很小，这样才能将筒鼓起来，当风筝受风后，首先将风筒鼓起来，迎风面上的风则通过凹形圆弧面定向从风筝底面排出,即“定向出风”。定向出风形成F1、F2、F3、F4可由制造工艺及人为调节器整方法保证相等，组成风筝平稳飞升的对称力矩，利用栓脚线的手段，使风筝形成中心对称，所以F2与F3、F1与F4为对称力，由于风流的忽左忽右，对任何风筝都有会产生旋转力矩。伞式风筝也同样如此，只要对称力矩≥旋转力矩，风筝飞升即可达到平衡。此类风筝只要裁剪精确，缝制严细，既无骨架，又向下“定向出风”，所以，其飞升角度特别大。

3.5圆弧瓦片式风筝飞升的“定向出风”平衡原理

圆弧瓦片式风筝，其外形多为长方形、T字形、六角形等。如图9，为长方形圆弧瓦片式风筝，此类风筝将多根水平竹条用线拉成相同的弓形圆弧，中间用一根或数根对称交叉的竹条将水平竹条固定成一体，由于此类风筝左右两侧无竹条，为软边，故风筝受力后，便形成左右对称的凹面圆弧，风流便定向地从各凹面圆弧排出，即“定向出风”。各水平竹条用线拉成的圆弧可用人为的方法使其左右曲率半径相等，达到力F1=F2；F3=F4；F5=F6。此三对力各自基本在同一直线上，大小相等，方向向两侧斜后方，形成对称力矩，只要对称力矩≥旋转力矩，风筝即可达到平稳飞升。

3.6.平面组合风筝飞升的“定向出风”平衡原理

只要将多片平面巧妙组合，做到“定向出风”，即能使风筝平稳飞升，平面组合风筝的形式主要有以下几种，其一，将多片面组合成对称交叉的角度；其二，将多片平面组合成对称风槽或具有对称的后倾角；其三，将多片平面组合成风筒；其四，将前三种形式同时应用，即将多片平面组合成既左右对称的，而内外上下又重迭交错的复杂外形。

小结

1．由于地面上的风不是平稳流动的，所以，对于平板式风筝来讲，即使做得完全对称，也不能不坠重而平稳飞升，因其不具备“定向出风”的条件，所以只能借助“堕重”或“横杆”来获得平衡而飞升，这就是平板式风筝“堕重”平衡原理和“横杆”平衡原理。2．如果风筝既不借助“堕重”或“横杆”，又要使其平稳飞升，那么，就必须做到对称“定向出风”，且“定向出风”所形成的对称力矩必须大于风流的忽左忽右所形成的旋转力矩，这就是风筝飞升的极其重要的“定向出风”平衡原理。

3．风筝“定向出风”的效果越好，风筝飞得越平稳，但风流阻力和迎风面却相应减小，因此，风筝的飞升角度亦会减小，所以，“定向出风”的效果和风流阻力及迎风面的大小必须相互兼顾。

4．风筝的飞升角度与风筝“定向出风”的方向关系很大，即风筝“定向出风”的方向越接近垂直向下，则风筝飞升的角度越大，原理是：根据力学中作用力与反作用力的原理，如果风筝能做到向下“定向出风”，必然给风筝一个向上的反作用力，因而加大了风筝的飞升角度。

风筝的制作似乎很简单

过去，这几乎成了人人都能做到的手工

而今天，好象只有在工厂才会有人制作它

问了很多人，百分之九十九的人都说：“买个不就行了呗儿”

其实，制作一领风筝，并不是一件什么了不起的难事

你只需到书店里买本有关制作风筝的书就可以达成

什么八卦风筝

王字风筝、蝌蚪风筝

真要自己动手制作一只风筝，才感觉它的艰难

用竹条做一付骨架

用小绳和胶儿粘上一粘

记得在一本小人书里看到一篇文章《南鹞北鸢考工志》，是清朝人曹雪芹撰写的。成书于乾隆二十二年（1757）。该书的内容有董邦达的序，曹雪芹自序，风筝扎、糊、绘、放的一般理论，彩绘风筝图谱，关于扎、绘风筝的歌诀等。书后还有敦敏的《瓶湖懋斋记盛》附录一篇。
《南鹞北鸢考工志》自序称：
玩物丧志，先哲斯语，非仅警世之意也。人为物欲所蔽，大则失其操守，小则丧其廉耻，岂有志进取之士所屑为者哉！
风筝于玩物中微且贱矣，比之书画无其雅，方之器物无其用；业此者岁闲太半，人皆鄙之。今乃哓喋不休，钩画不厌，以述斯篇者，实身有所触使然也。
囊岁年关将届，蜡鼓频催，故人于景廉，字叔度，江宁人，从征伤足，旅居京师，家口繁多，生计艰难，鬻画为也。迂道来访。立谈之间，泫然涕下。自云：“家中不举爨者三日矣。值此严冬，告贷无门，小儿女辈，牵衣绕膝，涕饥号寒，直令人求死不得者矣！”闻之怆恻于怀，相对哽咽者久之。
斯时余之困惫久矣，虽倾囊以助，何异杯水车薪，无补于事，不得不转谋他处，济其眉急。因挽留居，以期谋一脱窘困之术。夜间欧化京城近况，于称：“某公子购风筝，一掷数十金，不靳其值，似可以活我家数月矣。”言下慨然。适余身边竹纸具备，戏为炸风筝数事，称贷两日，摒挡所有，仅得十金，遗其一并携去。
是岁除夕，于冒雪而来，鸭酒鲜蔬，满载驴背。喜极而告曰：“不想三五风筝，竟或重酬，所得当共享之，可以过一肥年矣。”
方其初来告急之际，正愁无力以助，其间奔走营谋，亦殊失望，愧无功。不想风筝竟能解其急耶？因思古之世，鳏寡孤独废疾者皆有所养也，今如于其人，一旦伤足不能自活，其不转乎沟壑几希。
风筝之为业，真足以养家乎？数年来老于业此者已有微名矣，使者皆昵乎之以于瘸子。岁时所得，亦足赡家。因时时促余为之补定新样，此实触我，于是援笔述此《南鹞北鸢考工志》，意将旁搜远绍，以集前人之成。实欲举一反三，而启后学之思。乃详查起放之理，细究扎糊之法，胪列分类之旨，缕陈彩绘之要。汇集成篇，以为今之有废疾而无告者，谋其有以自养之道也。时丁丑清明前三日芹圃曹识。

硬膀扎糊诀

硬膀糊从两翅先，纸由条后搭向前。
膀成两线纸开口，先将稠糊涂外缘。
肩窝膀嘴须对扯，膀兜圆透要自然。
须势粘纸莫外折，待到粘牢再糊边。

用料：共用竹条11根
编号：
中心直立骨架竹条一根                      1              50cm
中心横撑条一根                            2              60cm
上下翅竹条两根                            3、4           70cm
燕身竹条一根                              5              75cm
尾翅左右外侧竹条两根                      6、7           55cm
尾翅左右竹条两根                          8、9           36cm
左右上翅尖撑条两根                        10、11         20cm

扎制顺序:
1，将中心直立竹条1和中心横撑条2成十字形绑牢。
2，将上下翅竹条3、4用蜡烛火焰弯制后，两端对接绑牢，再绑扎在中心十字骨架上。
3，将燕身竹条5用蜡烛火焰弯制后，绑扎在主骨架上。
4，将左右尾翅竹条6、7一端弯制，绑牢在骨架上。
5，再将左右尾翅撑条8、9两端分别用蜡烛火焰弯制，如图示弯制。
6，再将左右上翅尖竹条10、11弯制后，按图位置绑牢。
7，用细线将尾翅尖和中心骨架竹条1相连接，拉紧。
8，2号竹条也可用线代替。

绘画:
此风筝图案较复杂，用铅笔认真勾出每个花纹的位置;施色却较简单，用一种颜色描绘。朱红或者湖蓝均可。

比翼燕的歌诀

比翼双燕子，同命相依依。
相约白相约，互证丹心誓。
展眉喜兴发，顾眄神采奕。
引领嘱暇观，襟怀犹坦适。
为筑双栖室，撷取连理枝。
卜居武陵溪，仙源靡赋役。
相敬诚如宾，真情非伪饰。
偕隐岂邀名，澹泊实素志。
连夜新春雨，花开不违时。
牡丹已葳蕤，红绿交相辉。
彩蝶翩翩来，迷花不知惜。
绵衣纨绔者，尽是轻薄儿。
耻与侪辈伍，联袂去云霓。

注：画时左青右紫以为地。色紫者在前，青者居后。青者眉作桃红，目润水绿。紫者眉作翠绿，目润桃红。余皆依此，互易其趣，不必拘泥。两翅内羽，不论画何花样，应以不违其时，尤须力求淡雅，不宜过艳。尾下各翎，乃交错笔法，前后深浅，亦须留意，不可倒置。

瘦燕歌诀

纤纤瘦燕舞临风，竞掠翩跹上九重。
天际频传征鼓乐，云端隐闻丝竹声。
花雨阵洒仙凡路，红灯遥映碧霄宫。
为貌娇姿拟人态，须将意匠写神形。
金盘舞起羽衣飘，绵绣仙裙束细腰。
万缕情思双髻上，一股风流两眉梢。
盈盈笑含樱口闭，脉脉情余比目意。
眉心夔纹翠点碧，眸外花颜红润玉。
鬓云覆颈衬玉颔，细指捧心愈增妍。
红巾一幅缀素锦，酥胸双凸柳腰纤。
翡翠珊瑚镶宝带，雾重冰绡束金环。
环带锦饰三元寿，裙绦彩多蓝紫绣。
福禄连绵绕仙桃，回纹万转玲珑透。
乐奏归风送远曲，秾歌艳舞凤笙倚。
锦瑟凝歇曲似终，绛福缤纷舞又起。
仙袂拂云翦翦飞，珠袖临风飘飘举。
胭脂霞帔石榴裙，红映九霄睛空里。
尘缘未尽一线牵，瑶池罢宴返人间。
谁道无方能持后，应许掌上看留仙。

注：画以黑烟为底，衬以嫩黄九幅，作大红，配之以绿。腰间金环略以鹅色入黄，位于尾羽之端，和之以朱红、石绿、石青、湖蓝、浅紫等色，必使艳而不厌，繁而不烦。

肥燕歌诀

大地回春景色妍，燕子报喜到人间。
画拟人态形神备，笔法意匠体势全。
广额丰发肋含笑，眉梢上轩见喜颜。
红润眉心花绽蕊，绿泛眼膜叶钩连。
两目凝神须下视，一时洪福倒眼前。
颔如满弓承双颊，胸似银瓶气度轩。
蓄势待发权在握，肘根腋翎必相衔。
两笔皆寻膀线起，位在中央不可偏。
腰列纹锦即尾羽，上寿福禄在两端。
二尺一切尤须记，尾翎适为一个宽。
两膀画作菱角形，肩领双钩月半圆。
铁肩高耸凌云志，一展遐令可齐天。
翎如尺数各加十，上起中线下到弯。
羽内纹锦花一簇，红桃绿柳色最鲜。
五福捧寿桃花瓣，十绿全臻柳叶尖。
彩蝶双双飞上下，不负春光舞翩跹。