汉朝的能工巧匠一一丁缓
姜长英
查《辞海》:丁缓，汉工艺家，长安(今陕西西安)人。曾作常满灯，七龙五凤，杂以芙蓉莲藕之奇;所作被中香炉(一作“卧褥香炉。)，机环转动，而护体常平。又作九层博山香炉，镂以奇禽异兽，皆自然能动。另作七轮，大皆径尺，递相连续，一人运之，满堂寒颤。
丁缓是多才多艺的能工巧匠，他有很多发明创造。在古代航空史上，他有两项功劳，一是发明了七轮扇，二是再发明了久已失传的被中香炉。
七轮扇是七个轮子的风扇，”轮大皆径尺’，也有资料上说”径丈’。”尺’和”丈。字形太相近了，容易弄错。”一人运之。满堂寒颤’。一人运转得动，应该“径尺”，大了就运转不动了。看满堂寒颤应该“径丈’，小了就不凉快了。但无论如何，七个轮子，齿轮或皮带轮，连成一串，是一个很早的发明，至于风扇的形式，是否象现代的螺旋桨或电风扇，就不得而知了。
被中香炉又名卧褥香炉，是一种利用重力作用，使燃点着的香和灰不会撒出来的球形香炉。《西京杂记》里说:”长安巧工丁缓者，……又作卧褥香炉，一名被中香炉。本出房风，其法后绝，至缓始更为之“。
原来被中香炉是房风发明的，后来失传了。到丁缓时，才再发明出来，到今天能看到的实物有唐朝、明朝、清朝的银制、铜制的被中香炉。现代航空陀螺仪表的核心部分平衡环就是从被中香炉发展出来的。
被中香炉的发明人房风是什么时代的什么样人，我查过多种辞典，都没有结果。1987年8月21日《西安晚报》登了一篇袁泊的《熏香与陀螺仪》说，西汉名词赋家司马相如有”金框熏香，筋帐低垂。”之句。这两句就指的是被中香炉。又过了三百年，已失传的被中香炉，才被再发明出来。
查《辞海》:司马相如(?一公元前118年)西汉辞赋家。……景帝时为武骑常持一·一所作《子虚赋》为武帝所赏识，因得诏见“。…
查《百科知识辞典》:司马相如(约公元前179年一公元前117年)··一代表作有《子虚赋》、《上林赋》、《长门斌》等。
司马相如大概生在汉文帝16年(公元前179年)。汉景帝在位是公元前156年至公元前141年，武帝在位是公元前140年至公元前87年。司马相如卒于武帝元鼎4年或5年(公元前117或前118年)。所说被中香炉的两句，不知写在哪一篇赋里，也不知写在哪一年，不妨估计为公元前150至公元前130年。房风发明被中香炉的时间，必然要早于那两句赋，至今天大约有215年了。
司马相如写赋后三百年，大概是公元150年至公元170年，这就是恒帝和平元年到灵帝建宁3年。所以，丁缓再发明被中香炉到今天最少也有1800年了。
《辞海》没说明丁缓是西汉或东汉时人。现在可以说他是东汉末年的人了。
西安交大的黄麟雏同志送我一本他与史建玲同志合作的《中国古代丁缓的杰出发明卧褥香炉一一中方常平支架发明史的比较》此著作的特点是以西方在平衡环方面的发明史和中国相比较。它说:“常平支架也不是中国人的独特发明，一般认为，欧洲人在十六世纪时已发明了。《苏联百科词典》指出，意大利数学家、哲学家、医生卡尔达诺(1501一说1506一1576)设计出万向节头的雏形、而民德的《科学发现与发明辞典》则指出:万向接头又名万向悬架，早在1546年就已问世。
总之。西方发明平衡环比丁缓迟了1400多年，比房风迟了1700多年。研究中国航空史也立研究外国航空史，将中国的和外国的加以比较，比较中外的得失。这个学科可以名为比较航空史。
手摇风扇两千年
《天工开物》里的飏扇构造图，古代手摇风扇大致就是这个形制
清宫中作为陈设玩意的小风扇，上发条后就能自动转动片刻
利用风扇制造人造风，这一夏日取凉的方法，在中国历史上早就存在，至少存在了两千年。只不过，传统风扇是靠人力驱动，偶尔也有靠水力驱动的特例。到近代，由西方传入先进的电动风扇，老式人力风扇遭到淘汰，也淡出了人们的记忆。
生活于清代盛期的文人曹庭栋《养老随笔》中就谈道：“暑天室有热气，非风不驱。办风轮如纺车式，高倍之，中有转轴，四面插木板扇五六片。令人举柄摇动，满室风生，顿除热气，特不可以身当之耳。《三才图会》谓，军器中有用此置地窖内，扇扬石灰者。”说得非常清楚，传统的风扇为立式风扇，形制接近纺车，但在尺寸上要比纺车大一倍。也就是说，在一座支架上安装一个转轴，两侧各连一个曲柄式摇把。将五六片长形的木片嵌装在转轴上，呈放射状张开，形成一圈扇叶。这样，只要由人用手抓住摇把不停转动，就会带动转轴，让木扇叶旋转不止，促使空气流动，形成凉风。
实际上，类似的风扇早在汉代就发明出来了，《西京杂记》里记载，长安有一位叫丁缓的巧匠，他是个惊人的发明家，发明之一就是一组联动的风扇：“又作七轮扇，连七轮，大皆径丈，相连续，一人运之，满室生寒。”按这一记载，早在公元前后，丁缓就制造出了直径为一丈的巨大轮式风扇，并且多达七个，靠手摇操控。
说汉代就有手摇的大风扇，今天的人也许会觉得难以相信。然而，其实，手摇风扇在中国传统社会中一直大量存在，不过其主要角色不是取凉设施，而是农具。元代学者王祯《农书》等文献中都记载了这种农具，称为“飏扇”、“扇车”以及“风扇车”等。据《农书》介绍，飏扇用于扬谷，而扇车用于打谷时去杂物，其形制则是一样的：在一个圆筒形箱体内安装一个带有六到八片叶板的风扇，风扇两端安装曲柄把手，伸出在箱体之外，同时圆筒下方开一道细缝。扇车架在打谷场上使用，把打下的谷粒倒入圆筒内，然后手摇或者脚踏圆筒两侧的曲柄把，让筒内的风扇快速转动，产生旋风，扬起混在谷粒内的草叶等杂物，同时沉甸甸的谷粒则沿着底部的细缝漏出，由此形成杂物与谷粒的分离。飏扇则服务于舂米，把舂好的米倾至圆筒内，摇动风扇，将糠麸扇起，米粒则自底缝泄下，这就去除了轻质的谷糠。
考古发现有力的证明，汉代人已然使用如此成熟形制的扇车。1973年，河南济源县一座汉墓中就出土了一座陶飏扇明器，构造完备，设置周全，旁边还有一个陶俑伸手做摇动把柄的姿态。飏扇明器之旁并且配套设有一座陶米碓，同样有个陶俑在其上做出操作碓杵的姿势，很显然，在汉代，把米舂过之后，倒入飏扇分离糠麸，是生活中颇为常规的程序。
因此，可以推测，手摇风扇最初是作为一种实用的农具发明出来，随后才转用于夏日取凉。发明家丁缓的厉害之处在于，他把七个大风扇经由某种联动装置连为一组，大概是以粗绳索或金属链条盘绕在风扇中央的转轴上，如此把风扇都串在一起，这样，一个人拉动绳索终端的运转装置，便能让七面风扇同时转动起来。这组联动风扇安设在室内，只需一个人操作，便能让整间厅室凉风飕飕，寒意顿生。
较之七轮扇还更为神奇的，是唐代凉殿内设有水动风扇的传说。据北宋王谠《唐语林》记载，唐玄宗有一座为夏日避暑专设的“凉殿”，殿中，天子宝座之后，立着一架“水激扇车”，也就是利用水流的冲力带动旋转的木风扇。推测起来的情况应该是，扇车——即木风扇——近旁另外立有一架水车，二者的轴心以一根长梁相连。这架水车架设在激流奔腾的溪流上，水流驱动水车不断旋转，通过长梁的联动作用，带着扇车也随时同步运转，由此形成一架不靠人力而是依靠水力驱动的风扇。据说，这家水转风扇产生的风力颇为明显，“风猎衣襟”，殿中人都会感到衣襟被阵阵来风掀动。
历史上，以水力做驱动属于特例，一般来说，都要靠仆婢不断旋转摇把来带动风扇。南宋时，皇宫内的避暑凉殿对于这种风扇的使用别有特色：殿庭中陈列数百盆南方特产的芳香花卉，茉莉、素馨、建兰、栀子等等，香花成阵。在花丛间，架设起一架架的“风轮”，由小太监们用手拉动风轮旋转，形成人造风，把花香一阵阵地送入殿堂之上。如此，不仅产生了持续的清风，而且能够将群花的气息搅荡起来，令殿上殿下都芳气习习，养心怡神。
今日，空调在室内逐渐代替了电风扇，因此，对我们来说，也许倒是南宋宫廷的做法堪以借鉴，在室外花园，在庭院，或者在露天餐饮区，多多地摆设盆栽香花，然后于花丛间架几座风扇，利用人造风催动花朵的香气飘散浮漾，绕人衣鬓。
“被中香炉”
中国古代盛香料熏被褥的球形小炉。《西京杂记》卷上记载：“长安巧工丁缓者，为常满灯……又作卧褥香炉，一名被中香炉。本出房风，共法后绝，至缓始复为之。为机坏转运四周，而炉体常平，可置之被褥，故以为名。”它的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层或三层同心圆环。炉体在径向两端各有短轴，支承在内环的两个径向孔内，能自由转动。炉体由于重力作用，不论球如何滚转，炉口总是保持水平状态。这种结构完全符合现代航空航海中使用的陀螺仪原理。陀螺仪就是悬挂在一种称为“万向支架”的持平环装置上。这样，无论有多大风浪，船体怎样摆动，也无论在怎样复杂的气流中，飞机如何颠簸，陀螺仪可以始终保持水平状态，确保正常工作。
《西京杂记》译文集 卷一 为常满灯
【晋】葛洪 辑
长安巧匠丁缓者，为常满灯，七龙五凤，杂以芙蓉连藕之奇。又作卧褥香炉，一名被中香炉。本出房风，其法后绝，至缓始更为之。为机环，转运四周，而炉体常平，可置之被褥，故以为名。又作九层博山香炉，镂为奇禽怪兽，穷诸灵异，皆自然运动。又作七轮扇，连七轮，大皆径丈，相连续，一人运之，满堂寒颤。
长安巧匠丁缓，作常满灯，上雕七龙五凤，杂以芙蓉莲藕之奇异纹饰。又作卧褥香炉，一名被中香炉。本出于房风之手，其技法后来绝迹，至丁缓才又承继它。炉上安有机环，可转运四周，而炉体常平直不倒，可置它于被褥之中，故以此为名。又作九层博山香炉，镂刻为奇禽怪兽状，穷尽诸多灵异，皆能自然转动。又作七轮扇，连有七轮，宽大皆直径达一丈宽，相互连续，一人转动它，满堂尽觉寒颤。 补文：房风，当为早于丁缓的能工巧匠。博山，器物上雕刻重叠山形的装饰。香炉多为铜质，又称“铜博山”。“常满灯”，是讲灯油常满吗？搂抱“卧褥香炉”酣睡一夜，遍体散香吧。“九层博山香炉”和“七轮扇”，却无法想象，不用电能，竟达到加湿器、电风扇的功效。精美所创，叹为观止！ 旋转式风扇车 公元前2世纪，中国发明了旋转式风扇车(即所谓飏(yáng)车)。这种旋转式风扇车将脱粒后的谷物在通道的末端受到摇动风扇产生的气流冲击，把糠秕(bǐ)、碎稻秆和籽粒分开，然后将谷粒抛入空中，这样，糠秕被风吹走，而籽粒则落到地上。其后采用簸箕，随着手腕的抖动把糠秕与重的籽粒分开。这种粮食脱粒方法比西方领先大约2000年。
科学原理
其发明年代至迟不会晚于西汉时期。汉代史游《急就篇》有"碓(duì)石岂扇颓舂(chōng )簸(bò)扬"说。此处之"扇"便是"扇车"。
风扇车的组成是在一个轮轴上安装若干扇叶，转动轮轴就可产生强气流。西汉时长安有名的机械师丁缓发明了"七轮扇"，是在一个轮轴上装有7个扇轮，转动轮轴则7个扇轮都旋转鼓风。《武经总要前集》中绘有一个以轴上曲柄转动的风扇车。王祯《农书》所绘的风扇车，轮轴上亦装曲柄连杆，以脚踏连杆使轮轴转动。以上所述，都是开放式风扇车，它们没有特设的风道，因此，风扇产生的风是向四面流动的。
宋应星《天工开物》中则绘有了闭合式的风扇车，从中可见，在装有轮轴、扇叶板和曲柄摇手的右边， 是一个特制的圆形风腔，曲柄摇手的周围圆形空洞，就是进风口，左边有长方形风道，来自漏斗的稻谷通过斗阀穿过风道，饱满结实的谷粒落入出粮口，而糠粃杂物则沿风道随风一起飘出风口。这种闭合式的风车，可能产生于西汉晚期，一直沿用至今日的偏僻农村之中。
李约瑟博士认为，无论怎样演变，中国旋转式风扇车的一个惊人特点，是进气口总是位于风腔中央 ，因而它是所有离心式压缩机的祖先。
现代运用
离心式压缩机
离心式压缩机的工作原理:汽轮机(或电动机)带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通，回流器来实现。
西汉满城汉墓错金铜博山炉欣赏 刘胜与满城汉墓 50年前，在河北保定满城区发现了西汉中山靖王刘胜及其王后窦绾的陵墓，成为20世纪中国重大考古发现之一。两座墓形制类似，依山崖开凿，共出土了上万件珍贵文物，震惊世界。2018年12月28日开始，为期3个月的“汉世雄风——纪念满城汉墓考古发掘50周年特展”在国家博物馆（南9展室）举办。河北博物院精选的149套722件文物和国家博物馆馆藏2件文物重磅亮相，其中一级文物多达62套。隔着几十厘米的玻璃橱窗，与两千年前的西汉皇族相见。宝马安车，床榻帷帐，炉灯壶鼎，精美饰物，金玉交映，铺陈出一个久远的西汉王族的世界。
熏炉仙境
上古时期，焚香主要是为供奉神明。到了春秋战国时期，多种香草已被用于香身、熏香、辟秽、祛虫、医疗养生等，主要还是贵族的专利，专门用以熏香的熏炉也出现了。考古发现证实，至迟在战国时期，熏炉的制作已达到了相当精湛的程度。
到了汉代，熏香更为普遍。铜熏炉已成为贵族和富人的必备之物，陶熏炉也成为百姓的生活用品。熏炉的器型不断丰富，有豆形、博山及异型（雁形、凤鸟形等。其中以始现于武帝时期博山炉最为著名。博山即海上仙山，博山炉的基本形制是在一圆盘中央竖立承接炉身的直柄，炉身呈半圆形，上有盖，炉盖作圆锥状，镂雕出山峦、人物、鸟兽、草木、云气之状。这可能与汉武帝的求仙活动，以及对海上仙山的崇拜有关。铜博山炉见于皇室、诸侯王等贵族墓中。刘胜墓的铜错金博山炉堪称其中的典范。
博山炉
博山炉又叫博山香炉、博山香薰、博山薰炉等名，是中国汉、晋时期民间常见的焚香所用的器具。常见的为青铜器和陶瓷器。炉体呈青铜器中的豆形，上有盖，盖高而尖，镂空，呈山形，山形重叠，其间雕有飞禽走兽，象征传说中的海上仙山——博山而得名（汉代盛传海上有蓬莱、博山、瀛洲三座仙山）。
据《西京杂记》记载：长安巧工丁缓善做博山炉，能够重叠雕刻奇禽怪兽以做香炉的表面装饰，博山炉工艺之繁，远远超过后来出现的五足或三足香炉。北宋考古学者吕大临《考古图》记载：“香炉像海中博山，下盘贮汤使润气蒸香，以像海之四环。”
两汉时期，博山炉已盛行于宫廷和贵族的生活之中。1968年在河北汉代中山靖王刘胜墓中出土的错金博山炉就是见证，其造型和工艺已达到高峰。
西汉 错金铜博山炉，1968年满城陵山中山靖王刘胜墓出土，河北省博物院藏，高26厘米、腹径15.5厘米。
熏香用具。炉身似豆形，通体用金丝和金片错出舒展的云气纹。炉盘上部和炉盖铸出高低起伏的山峦。炉盖上因山势镂孔，雕塑出生动的山间景色。山间神兽出没，虎豹奔走，轻捷的小猴或蹲踞在峦峰高处、或骑坐在兽背上嬉戏玩耍，猎人手持弓箭巡猎山间。座把透雕成三龙出水状，以龙头擎托炉盘。工艺精湛，装饰华美，是一件举世闻名的珍宝。
汉代刘向《熏炉铭》：“嘉此正器，崭岩若山。上贯太华，承以铜盘。中有兰绮，朱火青烟。”描绘的就是铜博山炉使用之时，香料置于炉内烧灼，轻烟透过盖上镂孔徐徐溢出、袅袅上升，如云雾缭绕，有入仙境之感。这反映出汉代求仙和长生的信仰体系。不过要想找出炉盖上的各种造型，还要细细观察。现场有视频动图帮助了解。
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