最早利用热气流产生机械旋转的装置
出现在北宋时期的走马灯,是我国和世界上最早利用热气流产生机械旋转的装置。
我们知道,空气在燃烧受热后上升,冷空气进入补充,由此而产生空气对流。走马灯就是利用燃烧加热而上升的空气推动纸轮旋转而制成的。南宋姜夔在《自石道人诗集》谈到走马灯时说:“纷纷铁马小回旋,幼出曹公大战车。”周密在《武林旧事》中记载道:“罗帛灯之类尤多,……若沙戏影灯(走马灯),马骑人物,旋转如飞…….”
走马灯的构造很简单。它是在一根主轴的上部横装一个叶轮,叶轮下面、主轴底部的近旁安装一个烛座,蜡烛燃烧后,产生的热空气上升,即可推动叶轮转动。在主轴的中部,沿水平方向横装四根铁丝,外贴纸剪的人马。夜间纸人纸马随着叶轮和主轴旋转,影子就投射到灯笼的纸(或纱)罩上,从外面看,就呈现出前面诗文中所说的“旋转如飞”的有趣表演。
走马灯的构造原理和现代的燃气涡轮机是相同的。可以说,走马灯是燃气渦轮机的萌芽。欧洲直到公元16世纪才出现与走马灯类似的利用热气流产生机械旋转的装置,比我国晚了好几个世纪。