陀飞轮手表为什么这么贵？陀飞轮的原理是什么？

　　因为陀飞轮是一个基于解决实际问题而产生的天才构想，同时，要实现这个构想，需要极其高超的技艺、专注和耐心。
　　为什么说陀飞轮是一个天才的构想？我们要从陀飞轮起源聊起。一、陀飞轮的起源
　　陀飞轮的发明者，是生活在十八世纪的路易 宝玑先生，宝玑先生是一名制表大师，那时代的制表师往往在数学、天文学和物理学上也有很深的造诣，因为钟表是时间的艺术，和天体运动也息息相关。这一点从宝玑先生对陀飞轮的命名也能看出来，陀飞轮音译自法文Tourbillon，这个词源于笛卡尔在他哲学原理中的定义：「行星围绕太阳旋转，存在于由此产生的漩涡之中」。在钟表界中，Tourbillon形象的阐述了陀飞轮的结构——一个行星系统和它的单轴旋转运动。
　　陀飞轮的发明是为了解决地心引力对机械表的影响。这句话可能对非专业的朋友不太友好，什么是地心引力对机械表的影响？
　　要理解陀飞轮的底层逻辑，我们需要从头梳理一下机械表基本结构，认识机械表的核心部件——擒纵调速机构。
　　擒纵调速机构是机械表的大脑，机械表的走时快慢、精准度都是由擒纵调速机构决定。擒纵调速机构包括擒纵轮、擒纵叉和摆轮游丝，这其中摆轮游丝又是核心中的核心。
　　为理解摆轮游丝的重要性，我们铺垫两个小概念：摆轮的等时性和机械表的方位差。
　　什么是摆轮的等时性？
　　在钟表设计理论中，认为摆轮在做往复运动的时，每次一次往复运动所用的时间是相等的，这是摆轮的等时性。摆轮往复运动的等时性是钟表设计的理论基础，源自伽利略的摆锤运动理论，所以我们可以看到在古典机械钟下面都会挂一个往复运动的摆锤。
　　在理想状态下，摆轮的重心在中心轴上，游丝按照阿基米德螺旋线盘绕，每一圈游丝的间隔相等（类似于蚊香盘），这样才能保证摆轮在周期往复运动中的等时性。
　　什么是方位差？
　　由于材料密度、加工精度方面的原因，很难做到摆轮游丝的重心集中在摆轴中心，同时，游丝自重受地心引力的影响，当怀表或者手表从平放改为侧放的时候，游丝重心偏移，整体偏下，在运动中这种偏移更加明显，这些因素会破坏摆轮周期运动的等时性，从而产生误差，因此产生的误差我们称之为方位差。
　　在一个每天振动接近50万次的系统中，些许的误差都会累计，在十八世纪怀表平面摆放和侧面摆放的方位差相当大，有可能达到几分钟甚至十几分钟。即使在现代制表业中，材料科学和精密制造水平有了大幅提升，但是地心引力对游丝的影响不可避免，腕表在不同位置依然会产生方位差。
　　在我保养腕表和调校机芯的过程中，也经常遇到，配置常规的擒纵调速机构的腕表，在水平方位，日差+5秒，但是侧方位日差-4秒，应对这种情况，往往只能测试六个方位误差，取日差的最小平均值。
　　所以高级的腕表机芯出厂都会进行四方位或者五方位调校，平均各个方位差，以降低整体日差。但即使是六方位调校的腕表，在日常生活中，手腕时刻都在运动，腕表的方位也在随之改变，六个方位保持的时间并不均衡，面对无处不在的地心引力，机械表的位差依然没有完美的解决方案。
　　针对这种情况，宝玑先生在两百年前就提出了解决办法—陀飞轮。陀飞轮天才的创意在于，将钟表核心的擒纵机构整体放进一个框架之内，使框架围绕轴心——也就是摆轮的轴心规律性地做360度旋转。目前，大多数陀飞轮是1分钟转一圈（360度），这也是业内公认的理想旋转速度。配置有陀飞轮的腕表，擒纵调速机构一直在机芯内围绕摆轮轴心匀速旋转，无论腕表处于什么位置，地心引力对摆轮游丝的影响都会被相对应的另一点（擒纵调速机构旋转到相对180°）抵消。
　　陀飞轮并没有消除地心引力对腕表的影响，只是利用精巧的机械结构，不断旋转擒纵调速机构，把地心引力的影响降到了最低。
　　陀飞轮是制表师们对时间极致精准的追求，是人类智慧和工匠精神的完美结合。二、陀飞轮的发展
　　从1795年陀飞轮诞生，迄今两百多年时间里，很多的制表师把这一领域当作时计界的圣母峰，不断有优秀制表师去挑战它，试图改进设计和结构，陀飞轮的技术疆界，也不断被打破。
　　1、第一代陀飞轮（即传统陀飞轮结构）
　　其基本结构遵循最初的设计，陀飞轮结构由＂飞轮旋转框架＂和＂飞轮固定支架＂不可或缺的两部分构件组成。
　　后续的制表师在保证陀飞轮功能性的前提下，对框架进一步雕琢优化。
　　比如，著名的GP三金桥，就是经典的传统陀飞轮。
　　2005年香奈儿推出的首款复杂功能型陶瓷腕表05-T.1，使用的传统陀飞轮结构，我们可以很明显看到陀飞轮结构上一字型＂飞轮固定支架＂，这是现代陀飞轮最常用的结构。
　　这款机芯由瑞士钟表谷＂拉夏德芳＂的香奈儿制表厂精心雕琢而成，收藏款每款限量12只，陀飞轮结构虽然不是自制，搭配上陶瓷表壳依然很亮眼。
　　2、飞行陀飞轮表（FlyingTourbillon）或者称为浮动陀飞轮
　　1927年，德国制表大师AlferdHelwig成功制造没有＂飞轮固定支架＂的陀飞轮怀表，这种陀飞轮由一种自由式框架支撑整个调速旋转机构，取消了＂飞轮固定支架＂。浮动陀飞轮一方面能够让陀飞轮更加扁平，符合腕表的设计。
　　我们国产的海鸥陀飞轮，就属于飞行陀飞轮。飞行陀飞轮的特点是，整个陀飞轮框架会跟随着一起转动。
　　2022年，香奈儿推出全新的J12 Diamond Tourbillon腕表，搭载Caliber 5机芯，使用的就是浮动陀飞轮结构，浮动式陀飞轮框架的正中央点缀着一颗钻石，钻石经由精准切割，以令其最大程度地闪耀光彩，跟随秒针转动，制造出令人沉静的律动。这是香奈儿首枚自制陀飞轮机芯，机芯主甲板上留有象征香奈儿高级制表自制机芯的狮子图案。
　　与传统陀飞轮相比，浮动陀飞轮去掉了飞轮固定支架，结构更加灵动，把香奈儿的优雅和腕表机密结构的动感艺术美发挥到了淋漓尽致。
　　3、神秘陀飞轮表（MysteryTourbillon）
　　1993年，著名的华人制表师矫大羽在香港首创发明并且制造成功「神秘陀飞轮」。
　　这款陀飞轮更进一步奇迹般地取消了＂飞轮旋转框架＂，其实并不是直接把支架去掉，而是选用蓝宝石水晶替代了原本金属制造的＂摆轮夹板＂。
　　这种设计大大减轻了飞轮重量，并且可以加大摆轮的直径以增强计时的稳定性。
　　4、现代复杂陀飞轮
　　除了以上介绍的，其实还有很多现代复杂陀飞轮，包括双轴陀飞轮、三轴陀飞轮，双陀飞轮和球型陀飞轮等等。
　　三、陀飞轮的制造难度和工艺要求
　　陀飞轮的制造并非一蹴而就，将擒纵调速机构固定在一个＂笼筐＂里每分钟匀速转动一周，原理看起来简单，但是实施起来却是另外一回事。
　　宝玑在1795年便设计出了陀飞轮的结构，但是直到6年后的1801年才制作出第一只陀飞轮，前两只陀飞轮（搭载169型机芯陀飞轮怀表和搭载282型机芯陀飞轮怀表）还是实验性制作，到四年后的1805年才正式把陀飞轮怀表推向市场，宝玑先生终其一生也只制作了35只陀飞轮。
　　据统计，从1795年到1950年，全世界制作的具有陀飞轮装置的怀表及手表，大约只有600只，这些腕表主要用来参加各种计时比赛，其中很多都是经典名作。
　　陀飞轮的制造难度由此可见一斑。
　　难点之一是陀飞轮的整体重量必须非常轻。
　　＂笼框＂和陀飞轮一般不能超过1g，最轻的陀飞轮甚至只有0.2g。所以陀飞轮的框架需要做得非常纤细而又坚固，如果陀飞轮超重，发条的能量会被快速消耗，还会增加精准度的问题。
　　难点之二在于，陀飞轮由至少70个精细部件组成，其中大部分零件需要依靠手工，以传统的制表工具，经过百余道工序制作成形，而且公差容零件忍度极低，尺寸要求非常严格，才能保证最后组装的陀飞轮正常并准确地运转。
　　正因如此，1947年以前，鲜有品牌能独立生产陀飞轮怀表、手表。包括百达翡丽、江诗丹顿、芝柏、雅典这些大牌的陀飞轮怀表不少是找制表师订购加工，然后再打上自家的商标出售。
　　难点之三在于，装配和调试难度很高。
　　每一只陀飞轮的装配都需要经验丰富的高级制表师极具耐心和高超的技艺，不断调试。
　　2007年率队攻克陀飞轮技术的国家级制表大师、海鸥首席技师杨作斌说，装配调试一只陀飞轮手表得装半年。
　　难点之四在于，陀飞轮制表师培养不易，人才稀缺。
　　表厂培养一名普通的制表师至少需要十年，而有能力独立制作陀飞轮的制表师，就称得上钟表大师，至少需要二三十年的造诣。
　　从陀飞轮诞生至今的200多年里，能独立制作陀飞轮的制表大师不超过200人。这其中的佼佼者要数＂陀飞轮世家＂的Albert Pellaton-Favre 和他的儿子James César Pellaton，他们是那个时代的神。
　　陀飞轮一定程度上代表了机械表制造工艺的最高水平，能够研发、自产陀飞轮的表厂，都是硬实力的体现。四、陀飞轮的结构和运行原理
　　在了解了陀飞轮的非凡创意和理论基础之后，你肯定还想知道，这么复杂的结构和旋转运动是怎么实现的？掌握了陀飞轮运行原理，可以帮助我们更好的欣赏陀飞轮的高超技艺和非凡设计。
　　以香奈儿今年推出的新款自产机芯CALIBER 5为例，我找了个透视图。
　　1~4是整个陀飞轮框架内最基本的四个部件：1-摆轮，2-擒纵轮，3-飞轮固定支架，4-固定在底座上的四轮。
　　秒轮通过框架底座上的轴齿带动整个飞轮固定支架（3）【包括支架上固定着的摆轮（1）、擒纵叉和擒纵轮（2）】一起匀速旋转，在飞轮固定支架（3）围绕轴心自转的过程中，擒纵轮的轴齿咬合着固定四轮（4）的齿面，四轮固定，所以擒纵轮会因旋转而产生自转的动力，同时，擒纵轮（3）通过擒纵叉带动摆轮（1）往复振动，完成调速计时。
　　历经两百余年，陀飞轮的魅力，或许可以用酿酒来形容，越陈越醇。尽管如今我们已经有了更多可以令腕表走时更精准的方法，陀飞轮依然是最让人迷醉的复杂功能之一。