陆士嘉钱学森 钱学森与我国空气动力学家的情谊之四:钱学森与庄逢甘

钱学森与我国空气动力学家的情谊之四:钱学森与庄逢甘

                钱学森与庄逢甘、张维在首都机场

4.钱学森与庄逢甘

 钱学森亲自点将

   庄逢甘1925年出生于江苏省常州。1946年毕业于交通大学航空工程系,1947年就读于加州理工学院,入校后,在著名流体力学专家李普曼(H.W.Liepmann)教授的指导下攻读航空工程。

当时,钱学森正好在校任古根海姆喷气推进中心主任,庄逢甘不仅有幸得到了钱学森的业务指导,还有机会与他交流发展中国航空事业的理想。1950年,由于庄逢甘在湍流统计理论方面的杰出才华,在他获得博士学位前,已收到学院让他留校当研究员的聘书。

不久,和庄逢甘住在一起的罗时钧对庄逢甘说:“我给你讲个消息,钱先生决定要回国了。”这是罗时钧作为保密消息告诉庄逢甘的,庄逢甘回应说:“钱先生要回国?那我还不如早点回去,我也早点考虑这个问题。”没想到的是,钱学森由于美方的阻挠,一时难以回国,庄逢甘却后发先至,在国内等钱老一等就是五年。

  1955年钱学森回国后不久,就访问了哈尔滨军事工程学院。他一到学校,便要求和当时在该校任教的庄逢甘和罗时钧见面。分别五年后重逢,庄逢甘兴奋地说:“你回来了,这下可以好好研究一些理论了。

”钱学森对他说:“现在主要不是搞理论研究,而是要搞工程建设。没有工程建设,研究就是空的。”这一席话,给庄逢甘指肯了方向。很快,钱学森向国务院递交了《建立我国国防航空工业的意见书》,草拟了我国火箭、导弹事业发展规划,并开列了参与此项工作的21位高级专家名单,其中就有庄逢甘。

此后,庄逢甘开始了他在钱学森直接领导下从事航天空气动力学研究试验的征程,并在钱学森的培养下,逐渐成长为我国空气动力学的领军人物和一名饮誉世界的空气动力学专家。

       钱学森在空气动力研究所的建设中发挥了总设计师和总指挥的作用。这样,到20世纪60年代末,中国第一个试验设备配套、厂房雄伟、技术力量齐全、崭新的航天气动试验研究基地诞生了。

它的名字就叫北京空气动力研究所,代号701研究所。钱学森高兴地看到自己规划建设北京气动所的蓝图已经实现,以十分喜悦的心情对此作出高度评价:“在基础条件不好的情况下,我们只用了美国一半的时间,就建成了空气动力试验基地,初步掌握了跨、超声速生产性风洞的型号试验工作。”

空气动力学要为型号服务

   钱学森认为空气动力研究中风洞试验与理论计算应紧密结合,因此,要求庄逢甘在抓紧风洞设备建设的同时,还要抓紧了理论计算队伍的建设和计算机的配置。1960年初,五院空气动力研究所成立了理论研究室,通过承担型号研制中提出的气动课题,培养了一大批理论研究人才,并配置了全国第一台电子管式电子计算机—乌拉尔-2。

对于理论研究工作,钱学森提出了“为型号服务”的方向,在当前的型号研制中发挥作用。在成立理论研究室时,庄逢甘曾向五院党委写信,汇报空气动力学如何为型号服务的想法,1960年1月27日,钱学森在给庄逢甘的信中指出:

    庄副所长:

  您在二十日给党委的信,党委要我来复。三个问题。

  1.空气动力设计问题,作为红旗1号型号委员会的委员,是负责空气动力方面的,您完全可以,而且有责任抓这个问题。您可以到设计部门去了解,去听汇报。

   2.风洞、试车台、试验件的加工问题,现在已经作了安排,能满足您提的要求。

   3.型号委员会的问题,作为委员,您可以把您的意见向型号委员会的主任及副主任提出。

以上的意见,我已向钱文极主任及屠守锷副主任说明。我们想您能这样地提出问题是非常有利于工作的。

                                            钱学森

   从上述信件可见,钱学森早在1960年就明确提出空气动力研究所的研究工作,要和型号的设计密切配合,争取在型号设计中发挥更大作用。在钱学森的直接领导下,庄总在科研一线解决了一系列导弹、火箭、飞船的关键气动问题。

我在上述理论研究室担任气动力工程组组长时,受庄逢甘先生的委托,曾担任某型号的气动力组组长,完成了这个型号的气动设计和气动计算。这段型号设计的实践,对我今后的研究工作帮助很大。

空气动力学界的“淮海战役”

     钱学森在长期的实践中,总结出一套根据系统工程的原理,采用理论计算、风洞试验和模型自由飞试验等三种气动手段和总体工作,组织型号气动问题的关键技术攻关的方法。

应用这种方法的突出的例子是围绕再入飞行器的气动防热问题,由钱学森亲自指挥和由庄逢甘具体组织的攻关工作。早在1964年,钱学森就十分重视再入飞行器防热问题的研究。由钱学森倡议,组成了一个再入飞行器防热研究的全国性的研究协调组。

钱学森亲自担任组长。参加研究单位除了国防部第五研究院的多个单位外,还包括中国科学院的力学所等单位。钱学森亲自组织协调研究工作。1964年12月,召开了研究成果的汇总汇报会。在这个会上,钱学森提出中国的再入飞行器防热要走烧蚀防热的道路。

    1975年,在远程导弹再入飞行器研制中,遇到了两大技术难题:一是再入飞行器防热问题;二是再入飞行的稳定性问题。1975年9月10日,由钱学森挂帅,庄逢甘主持,集中组织了全国各有关工业部门、科学院、高校空气动力的研究所、研究中心、实验室的专家,进行了一场攻克再入防热和飞行稳定性的大会战。

钱学森在动员会上指出:再入飞行器的气动防热是研制远程导弹的关键问题。要用系统工程的办法来攻关,他称这次会战是一次空气动力学界的“淮海战役”,他又指出:“人生能有几会博?”号召大家要用拚博精神参加这次大会战。

在庄逢先生的组织下,采用了系统工程的方法,把上述两个关键技术分解成若干专题,按空气动力学特点,按照上述解决气动问题的三大手段进行分解。整个工程项目下再设专题、课题。考虑到各单位的气动计算和风洞试验结果,可能会差异较大,因此,每个题目都起码有两个以上单位同时承担,尽可能用不同的方法进行研究,以确保结果的正确性。

型号总体部和研究试验单位,组织起来,对项目的进度、质量,及时检查、协调、总结和交流,然后再逐项综合集成,提出结论性意见,最后组织专家评定。

             1999年庄逢甘院士和作者在香山会议上

   经过一年多的共同努力,1977年2月,又一次召开了攻关会议。钱学森再次参加了会议,听取了一年来工作汇报和结论。我也参加了这次会议,并在大会上宣读了一篇关于气动力性能的评估报告。

在会议上,经过专家评议,一致认为两个关键技术已经基本突破。会议上虽然还提出了一些问题和需要深入开展的工作,但这些问题不会影响再入飞行器进行模拟真实再入条件的飞行试验。最后确定关键技术问题是否真正解决,还必须由飞行试验结果来证实。

    虽然飞行试验的成功证实了上述结论,但由于任务的扩展和再入飞行器气动防热问题的复杂性,有关领导决定这样的攻关工作仍将继续下去。1979年召开了第三次会议。会议以第二代再入飞行器为背景,通过了《1979至1985年再入飞行器气动力学和气动热力学研究试验大纲》。

在在制定这份大纲时,研究人员主动采用了钱学森倡导的系统工程原理,将整个工程作为一个大系统,进行系统分析和系统论证。

从而使得整个研究试验工作具有明确的整体目标和阶段目标,而各种手段和各个课题相互配套,以促进当前工作和长远工作的结合。这十分有利于合理安排人力和资源,提高研究试验工作的效率。这份大纲是在庄逢甘亲自领导下,由以我为组长的起草小组经过长达半年的调查研究后编写的。

通过会议充分讨论后,我们对再入问题的认识又有了提高,其结果最后发表在1984年《宇航学报》的由庄逢甘、黄志澄、董兴德署名的论文《再入问题的理论与实验》中,更具体的技术内容,可参阅由我主编的《航天空气动力学》。

   实践证明,由钱学森倡导而由庄逢甘具体执行的集中力量,应用系统工程的方法进行关键技术攻关的模式,是十分有效的。在以后的载人航天工程飞船返回舱空气动力学和防热的攻关中,也采用了类似的系统工程的攻关方法,同样取得了良好的效果。

半个世纪的的师生情谊

             钱学森、庄逢甘、郑哲敏与马勃教授在一起

     每当庄逢甘在遇到较大问题时都要向钱学森请示,并坚决按钱学森的意见去办。为了工作方便,庄逢甘一家还长期住在钱学森一家的楼上。每逢春节,在北京的庄逢甘和郑哲敏的全家都要在钱学森家相聚,一起吃一顿饭,保持着从加州理工学院开始的师生情谊。半个世纪中,钱老与庄总两家亲如一家。下面是庄逢甘对钱学森的深情回忆:

      大家都说我是钱老的学生,应该说我很希望是他的学生,现实中我并不能算是他“正规”的学生。我在加州理工学院上学时,原打算结束学业后留在美国,当时我已经接受了学院的聘请。

很快,朝鲜战争爆发,我了解到钱学森要回国,于是改变了自己的计划,也要早点回国。钱老直接影响了我。我头一次见钱老,是1947年8月,在我出国去加州理工学院之前,听钱老做工程科学的报告。

之后,我对工程科学的兴趣越发浓厚。20世纪上半叶,工程科学里很多都是借鉴经验判断,知其然不知其所以然,而钱老着重发展技术科学。后来我专业从事空气动力学。空气动力学是全新领域,由于航空技术的发展,设计要求的准确性越来越高。空气动力学主要靠三大手段:风洞试验、飞行试验和理论分析计算。对此,钱老第一是抓风洞建设,第二是倡导从设计上优化数据。

  上世纪60年代初期,为了开展中远程导弹的研制,我们召开了专题会议。钱老提出,最重要的是风洞建设,要尽快使风洞的常规试验过关。钱老看得很远,他经常讲:外国人能干的我们一定能干。他的这种不服输的精神对我们是很大的鼓舞。1963年,我们的研制遇到困难,钱老把我们的攻关叫做“淮海战役”。我们对这次“淮海战役”印象非常深,它真的扭转了中远程导弹的研制局面。

   钱老去世,我心里很悲痛,因为我失去了一个真正的导师。现在,我希望尽可能多地做事情,让钱老遗留下来的东西更好地发挥作用,更好地告慰钱老。