一种闭管活塞管乐器“活塞笛”的构想及结构

徐登峰

（中国矿业大学艺术学院音乐系，江苏 徐州，221116）

中国的民族乐器品种繁多，目前常用的乐器只不过是其中的一小部分，而且由于种种原因所致，有一部分民族乐器即将成为历史，但这些乐器仍具有较大的价值，且亟待改良与保护。笛哨就是一个例子，笛哨是用细铁丝绑着棉花塞在小竹管中吹奏，可以模仿鸟叫，笔者在研究排箫转调问题时，从排箫和民间小笛哨的原理上受到启发，尝试改革发明了一种闭管活塞吹管乐器——“活塞笛”，现将具体的设计阐述如下。

1 乐器的构思

我国的民族吹管乐器可以分为开管乐器和闭管乐器两种。开管乐器是指吹口与出气口不在一起的吹管乐器，它在民族吹管乐器中占有较大比例，常见的开管乐器有竹笛等；而闭管就是指乐器的吹口同时也是出气口的吹管乐器，类似排箫等以闭管为原理的吹管乐器在民族吹管乐器中的数量则较少。目前，比较常见的吹管乐器基本是固定音高的，而非固定音高的吹管乐器也很少见。本文提到的“活塞笛”如能成功开发，将是对非固定音高的闭管乐器的补充。

这种新乐器的构思设计基于闭管发音原理，它通过活塞的移动，截取不同的有效管长，发出不同的音高，所以，命名为“活塞笛”。该乐器的音高控制方法与开孔吹管类乐器完全不同，因通过活塞的移动位置来确定音高，所以，属于非固定音高乐器。“活塞笛”的结构由一组粗细不同的发音管和活塞系统两个部分组成，发音管根据需要可选择2～4支粗细不同、内径规则的直管作发音体，较粗的发音管演奏低音区，较细的发音管演奏高音区。

该乐器的活塞系统部分可以通过两种方式来实现，分别是拉杆式和水箱式。拉杆式活塞就是在每支发音管内装一个与该管内径匹配的活塞，活塞固定在一根支撑杆上，支撑杆可以带动活塞上下滑动。水箱式活塞笛的发音原理与拉杆式活塞笛的原理是一样的，但是活塞由拉杆变成水箱，乐器由水箱、发音管及音高按键组成，在乐器中放入一定量的水，通过挤压水囊，水平面在发音管内位置升高或降低，直接截取发音管有效长度，演奏不同的音高。以下结合这两种不同的结构方案作进一步说明。

2 乐器的结构

2.1 拉杆式活塞笛

拉杆式活塞笛由发音管、活塞与辅助拉杆两个部分组成，具体结构如附图所示。图1是拉杆式活塞笛的结构图，图2是拉杆式活塞笛的单管剖面图。

如图1、图2所示，乐器的吹口位于发音管的顶端，整个乐器用2～4支管子组成，由粗到细排列。每一支发音管必须内径一致，管壁厚薄均匀，一般用金属、木质、竹质等材料加工，也可以用玻璃、塑料或其他透明材料制作。

在发音管内安装一个与该管内径匹配的活塞，活塞与支撑杆相连。位于发音管中部的固定螺丝把发音管分成上下两部分，活塞向下运动到固定螺丝的位置时，固定螺丝挡住活塞，使活塞不能再向下运动，则固定螺丝的位置为该管的基音（最低音）。

在发音管的下端有一个底塞，底塞中间有一个小孔（如图2），支撑杆的一端通过小孔伸出管外，在支撑杆的下端装有一个螺母，使支撑杆向上运动时不会脱离底塞中间的小孔，这样，拉杆可以保持与发音管平行，不会左右摇晃。

发音管的下半段，在底塞和固定螺丝之间开一个细长的缝隙作滑槽，用于控制音高的拉环通过滑槽与支撑杆相连。因活塞笛属于非固定音高乐器，音准不容易掌握，因此，在滑槽的一边开一些小口用来作为标记音位的品，方便控制音准。而另一边则保持光滑，以便演奏滑音和拉环的上下滑动。

吹管乐器的音高因温度不同会发生变化，所以，在乐器中设计一个音高微调装置。拉环与支撑杆相连为非固定的，支撑杆中间为螺丝；拉环的一端为螺母，拧动螺母改变拉环与支撑杆的接触点位置，可调整活塞与拉环之间的距离，调整活塞在吹管中上下的位置，微调使实际音高与标记音位的品所要求的音高相一致。

2.2 水箱式活塞笛

水箱式活塞笛由发音管和水箱、音高按键两部分组成，以下结合附图和具体实施方式对乐器结构进一步详细说明。图3是水箱式活塞笛的实施方案结构图。图4是水箱式活塞笛的单管剖面图。

在图3、图4所示的实施方案中，水箱式活塞笛的吹口位于发音管的顶端，发音管的材料及规格要求与拉杆式活塞笛一致，在发音管下端安装一个水箱，水箱与压板伸缩箱相连。水箱与发音管之间有一个透水孔，在发音管的背面设有一个乐器托环。

演奏前需要在发音管和水箱中注入一定量的水，使发音管的音高符合演奏者设定的音高要求，如粗管可定为小字组g，细管则可定为小字一组g（g1）。伸缩箱为一个有弹性的水囊，手指控制按键，压板能够带动伸缩箱前后活动，演奏时通过按键按压伸缩箱，使发音管中的水平面升高或降低，截取发音管中的有效长度，与吹入发音管中的气流发生共振，发出需要的音高。

当发音管的制作材料为玻璃或其他透明的材料制作时，注入乐器中的水可以带一点颜色，这样，在演奏时可以看到水柱升高或降低，看起来更为直观。

3 演奏方法与效果

这种活塞笛发音管的一端是封闭的，另一端作为吹口同时也是出气口，因此，在演奏时吹口朝正上，向发音管中吹气，吹气的方法与演奏排箫相近。控制音高的方法与普通开孔乐器也有所不同，拉杆活塞型的乐器通过支撑杆带动活塞在发音管内上下滑动，改变活塞位置确定音高，所以，演奏者用左手持乐器，右手推拉与发音管相对应的拉环，或者右手持乐器，左手推拉相应的拉环进行演奏。水箱式活塞笛在演奏时，吹口朝正上，左右手的拇指套在乐器托环内托住乐器，通过手指按压水箱来控制音高，改变发音管中水柱的高度进行演奏。

经过实验，活塞笛能够演奏各种音阶，以及连音、断音、吐音和滑音，也能够方便转调。乐器的音域宽广，其发音的音区为小字组e到小字四组c（e～c4），而其中效果比较好的音区则为小字组g到小字三组e（g～e3），能够演奏本乐器音域内音阶以外的音高（微分音）。它的音色空灵，与排箫相近但也有一定区别，在音色、演奏方法、表现力等方面是现有管乐器的有益补充。不过，类似这种非固定音高的乐器，演奏音乐需通过大量练习才能解决音准问题。

这种闭管活塞吹管乐器“活塞笛”的相关设计已经申请了专利，部分技术上的问题正在不断的改进中。为了能够尽快地完善这个乐器，笔者公开其中的设计内容。众所周知，一个乐器从发明到制作再到推广，困难是显而易见的，希望同行能多提意见和建议；也呼吁能够有更多的人关心民族乐器的改革与发掘工作，为对民族音乐保护与研究尽一份力量。