螺旋桨，姜海涛在三个月前从蓼城回胡城的路上坐木船渡河时就想到了，不过当时觉得发动机、密封问题不容易解决，暂时又放下了。后来在设想抽水机灌溉时，他又想到了螺旋桨，还有冶炼的鼓风机中也可以用它。虽然船、抽水机、鼓风机也可以采用其它结构，但螺旋桨作为后世一种经常见到的东西，可是在很多领域发挥了重要作用，而且经常是绝对的霸主。船，不用说了，快的都是用螺旋桨。就算是小摩托艇上的喷水推进器，也是螺旋桨式的压水机。飞机，就算是涡轮喷气发动机中，也是靠螺旋桨那样的叶片工作的。还有家里的电风扇。所以螺旋桨这东西喷水、吹气，应该都是一把好手。

现在，姜海涛又发现了鼓风机的另外一个用途——分拣羽毛，还可以处理谷壳。所以现在这东西如果弄成了，不仅可以解决眼前的保暖问题，还对重要的农业生产有帮助。

抽水机的重要性，恐怕比鼓风机更高，因为它直接关系到耕田数量、灌溉效率，可以减少农业人口，让胡国有更多的人和时间进行军事训练，或者从事其它工作。因此从某些方面说，它要比砲弩、抛石车等武器更重要。

在姜海涛看来，螺旋桨这种工业革命后才发明的东西，自己现在就把它搬出来，绝对算得上跨越十几个世纪的“伟大发明”！

有了这么多好处，姜海涛自然开始对螺旋桨非常热心。他还让井、轸老头暂时放下手头的工作，过来专心帮助自己。

不过到底造个什么样的螺旋桨，姜海涛刚开始有点乱。脑海中螺旋桨的形状太多了。轮船、潜艇上用的螺旋桨，什么“七叶大侧倾斜”，长得有点像电风扇叶片，宽大，扇形；飞机上的螺旋桨，还有直升机机翼，则有点像吊扇，几根长条；电视上看到过水电站的水轮机，好像也是船用螺旋桨那样的，想想也应该一样，都是水力干活的嘛；但也见过不长成那样的水轮机，看着像一个大螺壳。

回忆了半天后，姜海涛决定先按照两种最常见的形状开始，造两种螺旋桨式，分别用于鼓风、抽水试验。至于材料，他暂时只能先采用木和竹。用青铜铸造，显然还不需要，而且在找到最合适的结构前，这样干也很浪费。他还估计，今后除非是必须用青铜或金属材料，很多螺旋桨恐怕还是得尽量用木、竹等材料制造。

姜海涛首先让工匠们用硬木造20多个桨毂，都是直径20厘米，厚10厘米，中间是一个边长4厘米的孔，留着穿转轴。轮毂的周围被刻了四道沟槽，准备用来安装叶片。沟槽的口部宽2厘米，底部宽4厘米，像燕尾形，这样可以防止叶片脱落。一个桨毂上将安装四个叶片，正好两两相对。

不过在不同的桨毂上，这些沟槽的倾斜角度不一样，因为姜海涛不知道叶片的倾斜角度多少最合适，准备靠试验来确定。这些沟槽和桨毂平面的夹角从8度增加到64度，每8度一级。考虑到要用两种叶片，因此需要18个桨毂。在姜海涛的估计中，超过64度的叶片应该是效果不好的。

叶片同时开始制造，但它们要比桨毂费事一些。

一种是长条状的，就像吊扇的叶片。姜海涛把它们的宽度暂定为15厘米，长度从30厘米到60厘米，每5厘米一级，每种长度四片。不过在确定这些叶片的厚度时，姜海涛碰到了第一个困难，因为1厘米厚的木板很难锯。虽然很多工匠们已经熟练掌握了框锯，可以锯出几厘米，甚至一厘米的木条，但那是宽厚都差不多的条状，不是板状。现在需要15厘米宽，厚度却降低到1厘米，加工时的废品率就比较高了。

后来还是豫和几名工匠想出了解决办法：造了一个木架，两端各有一对可以摆动的臂杆，框锯被夹在它们中间。这样在摆动臂杆时，框锯就会来回运动，可以锯木。而臂杆代替了人手，可以让框锯的运动轨迹更加稳定。姜海涛见后对此大加赞赏，并且利用记忆中的连杆运动知识提了一些修改意见。于是工匠们又造了一台锯床。它在木架的一端有一个竖立的大平板，中间刻了一道沟槽，一个滑块在其中上下滑动。滑块上可以固定一个框锯，还连着一根摇杆。两人在一旁上下摇动摇杆，框锯就能上下锯木。被锯的木料放在木架上，由另一名工匠推动。

姜海涛又据此设想了一种采用圆锯片的锯床，不过工匠们告诉他，那么平整的圆锯片很难铸造，无法只有1、2毫米厚。询问下来，直径40厘米的锯片至少得4毫米厚，这在锯木时阻力可很大，而且浪费木料。姜海涛只好暂时放弃了这个打算，让工匠们逐步改进用锯条的锯床。

长条形叶片开始制造后，姜海涛又去设计第二种叶片，扇形的。

它们来源于家里的电风扇，不过姜海涛把它们的数量从三片增加到四片，这样容易调整平衡，也可以统一桨毂。而且每个叶片的扇形角度从120°减少到了90°，可以减少制造难度。叶片的外径被他暂定为30和40厘米两种，这样造叶片的木板只需要20、30厘米宽。再大的叶片锯起来更困难，姜海涛准备看看这两个的试验效果后再说。

可是在费力制造出四片扇形叶片后，姜海涛立刻发现了一个问题：它们装到桨毂上以后，外观和电风扇很不一样。端起来左右看了一会，他发现了区别：电风扇的叶片不是平的，而是有些弧形；这里的扇形叶片是平的，插到斜的沟槽里后，叶片的顶端分别指向前后，因此叶面看起来更厚了。

电风扇的叶片为什么是弧形呢？难道那样吹风的效果更好？应该是这个理由。可是为什么效果好呢？应该怎么扭转呢？姜海涛一时想不出来，而且他很快就意识到，自己不可能造一种弧形的木片，所以就算知道了原因，也不可能用木头造一个电风扇那样形状的。于是他把这个情况记到笔记上，然后开始安装试验。

轸老头他们对于这个结构能吹气很有一些怀疑，因为这和他们常见的橐差别太大。豫就问道：“公子，您做的这个，螺旋桨，更像车轮。它真能吹气吗？”“怎么，你为什么觉得它不能呢？”“这个螺旋桨的周围都是敞开的，后面也没东西遮挡，气不是都跑了吗？”“会跑一些，但还是能有很多气往前跑，像风一样。另外，以后会造一个圆形的大皮管套在前面。嗯，就像把一个橐从中间切开，不要后面那半截。”豫还在琢磨，轸老头问道：“这样气不会往周围跑，可是后面呢？这螺旋桨，后面简直都是空的。”

这时井在一旁说：“公子，是不是这个螺旋桨转起来后，这气就只能往前面走，不能往螺旋桨后面走？”“嗯，不错，你说对了。”轸老头皱起了眉头：“不能往后走？”姜海涛心想，现在给他们讲什么空气动力学肯定没戏，因为自己也不懂。不过只要真地吹一下，相信他们马上就能明白了。于是他说：“能不能，我们试一下后马上就能知道。”

轸老头他们很多人都会造车，所以对于这个螺旋桨的转动平衡问题，在姜海涛之前就考虑了。小理他们把一组四个叶片插到桨毂上后，就用一根丝绳吊在轮心，观察和转动螺旋浆，然后利用小刀和锉修理重的叶片。豫则带领工匠们造了一个和磨床有点相似的东西，也有一套飞轮绳索传动机构，暂时没有踏板和连杆。当一名工匠通过小把手转动飞轮时，上面的螺旋浆风扇就会快速转动。

试验可以算很成功，因为螺旋浆转动后确实产生了不小的风，让轸老头连呼神奇。井问为什么会这样，于是姜海涛慢慢转动叶片，用手在叶面上给他讲解什么空气受到叶片的阻挡，就向这个方向流动；叶片转得越快，向这个方向流动的速度自然就越快，最后变成了风。在讲解过程中，姜海涛突然又意识到，这个叶面应该尽量光滑，否则和空气的摩擦力大，会把更多能量浪费在摩擦上。

姜海涛还发现了一个不足，那就是叶片有些重，他感觉转动时费点力。和磨床上转动的砂轮和细杆相比，这螺旋桨确实重多了，摩擦阻力更大，轴承又更粗，所以浪费在轴承上的能量明显增多，不一会就让它们变得很烫。轸老头他们利用造车的经验，建议今后在轴瓦上造一个空腔和一个孔，可以往里面灌一点油脂进行润滑和冷却。现在由于得到了归豹的大力支持，他们已经能在很多地方采用铜制造滑动轴承，比过去的硬木轴承好用多了。磨床上现在都是用铜轴承，还有大部分砲弩的弩车。战车上则由于成本原因，只在维修归豹的那辆时进行了更换。

叶片重的另外一个毛病是：螺旋桨转速高点后，会产生一些振动。特别是弧形叶片的螺旋浆，风力比条形叶片大，可振动也大。姜海涛知道这是由于叶片太厚太重。虽然进一步的仔细修整可以解决平衡问题，但他还是觉得应该想办法改进一下。

随着工匠们试验不同角度、尺寸的叶片，进一步加强了姜海涛的这个想法。一个扇形叶片在旋转中突然剧烈晃动，工匠们赶紧停止旋转后，发现它的根部出现了裂纹。豫检查后，发现这片木料的这个地方正好有点疏松，属于材料问题。不过姜海涛觉得这和叶片太重也有关系。

当他向工匠们提出必须把叶片变薄，降低重量时，井和一些工匠们都理解为什么，纷纷思考能如何办到。

大家首先想到的是通过刨、凿、磨等方法把叶片厚度从1厘米降低到2、3毫米。这可以办到，废品率可能会高点，但最大问题是叶片可能会不结实。因为木料是有纹理的，只有顺着纹理的强度才比较大。在把木片刨得很薄时，很难保持留下在木料都在一个纹理层上，而一旦纹理不顺，就很容易出现裂缝。

后来有一名造箭的工匠提出用薄竹片编成一个叶片。这确实能大大降低叶片的重量，因为很容易获得薄竹片，但这又会大大增加叶面的阻力。姜海涛不看好这个建议，大家却觉得这办法很好，于是他又给大家讲解了一些空气阻力、表面粗糙等知识。谁知听了他的解释后，豫说：“公子，你如果担心它表面不光滑，那可以在表面铺一层丝绸。不过那东西很贵。”姜海涛一听，心里豁然一亮。这是井叫了起来：“哎，既然要铺一层丝绸，那干脆不用那么多竹片了，只在里面编几条作骨架，是不是也可以？”姜海涛立刻叫道：“可以可以，当然可以！嗨，我怎么把帆和风车忘了！”“嗯，帆和风车？”

姜海涛顾不上给他们详细解释：“另外两种非常好用的工具。先不管它们，只要我们能想出办法用丝绸造出一个能挡风的，不让气漏过去的叶片，就可以造出好的鼓风机，也能造出帆和风车了。”他停顿了一下：“嗯，用麻布也行。”丝绸毕竟很贵，用到这里确实让人心疼点。这时一名金匠说：“公子，你要想不漏气，其实用皮最好啊。橐就是用皮的。”

“嗯？对啊！不过这皮是不是比麻布还贵呀？”“如果要一大张，确实有点贵，不过还是要比丝绸便宜点。而且我看公子您造的这些叶片，尺寸不算大，比橐小多了，而且不需要很结实的皮吧？”“嗯，不需要不需要，只要一些边角料都可以。麻布大概也可以的，因为我这里不需要完全不漏气，只要风不容易吹过布就行。”

姜海涛兴奋地立刻让大家想想怎么把皮或者布，固定成叶片的形状。结果大家讨论出的办法很简单，就是造一个木框，直接把皮或者布夹在中间。姜海涛又根据风筝的结构，说把皮、布固定到木框的一侧就行。这下就更简单了，工匠们提出用两个竹条卷住皮、布的两边，然后拉开绷紧，再在两端用竹条撑开就行了。

这一改进，还让姜海涛找到了模仿家用电风扇，扭转叶片的办法。那就是把一个皮叶片上撑开它的两个竹条，分别插到桨毂上下的两个沟槽里。它们的角度相差92度，但都与旋转轴垂直。这样从侧面看起来，这个扇形螺旋桨是一样厚的。也可以说，这个叶片在根部扭得很厉害，顶部则扭转得比较平缓。这虽然和电风扇的叶片还有点区别，但已经更接近了。

姜海涛还因此想出了电风扇叶片扭转的理论根据。螺旋桨旋转时，叶尖的速度要比叶根快很多；如果叶尖和叶根的倾斜角度一样，那么每转一圈，叶尖上的空气沿轴向被推动的距离，就要比叶根上的空气远得多，理论上是它们半径的比例；这显然会造成空气前进的速度不一样。所以他猜测，工程师们是希望让空气无论在叶根还是叶尖，前进的速度都一样，因此家里电风扇上，叶尖的半径如果是叶根的5倍，那么叶尖的倾斜度数的正切值，乘上五倍，就是叶根倾斜角度的正切值。或者说，叶根的左侧如果比右侧靠前一厘米，那么叶尖的左侧也要比右侧靠前一厘米，这样它们一起转动时，把空气向前推动的距离是一样的。

姜海涛不敢确定自己的这个猜想是否完全正确，因为家里电风扇叶片的尖部，似乎也不是直的，好像是弧形的。大概是用这个弧形时，可以让空气像汽车转弯一样逐渐改变方向，不要一下子变过来。不过要想在如今实现那一点，就得在叶片的顶端，甚至包括中间，固定一些弧形的竹条，那可有点难。姜海涛决定在这皮布叶片成功后，再进行那样的尝试。

至于螺旋桨叶片的角度和长度多少合适，姜海涛在试验了几种长条形叶片后，发现自己很难得出明显的判断。在一名工匠的摇动下，几种螺旋桨吹出的风力大小，感觉起来都差不多，要说区别也就是叶片64度、60厘米长的螺旋桨转得慢点，叶片8度、30厘米长的转得快。他想学造弩时那样，仔细测量和计算一下不同螺旋桨的效率，却发现自己首先就无法准确测量那名工匠传递给飞轮的能量是多少。在飞轮上绕一段长绳子，然后用重物拉动它，倒是可以通过重量和拉动距离算出所作的功，但这显然无法在需要连续旋转一段时间的螺旋桨上采用。

工匠们觉得这螺旋桨式鼓风机非常好用，怎么都比橐的效率高，因此应该马上就造一台，然后可以一边用，一边对叶片的角度、长度进行修改。姜海涛一听，就感觉到这是典型的经验主义方法，中国古代的很多手艺都是靠这种方法慢慢提高改进的。这样没有理论总结和指导的改进，不仅速度慢，无法灵活适应各种新情况，而且一旦由于战乱等原因打断了言传身教，就会造成工艺水平的落后，甚至手艺的失传。

作为一名21世纪，在信息时代成长起来的知识少年，自己怎么能再停留在这个阶段呢？

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