
我國首座連續運行的高亞(ya) 聲速風洞。(圖源:中國航天空氣動力技術研究院)

1950年,莊逢甘在博士畢業(ye) 典禮上留影。
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棄醫從(cong) “航”的“非線性先生”
1925年2月,江蘇常州,一戶靠榨油營生的人家沉浸在新生命降臨(lin) 的喜悅之中。對於(yu) 孩子的到來,一家人翹首以盼許久,父親(qin) 莊德成為(wei) 兒(er) 子取名逢甘。
1939年7月,莊逢甘以第一名的成績考取南洋模範中學。高中時,他數理化成績突出,且各科均衡發展,穩居全年級榜首。
1942年6月,莊逢甘考取上海聖約翰大學醫科專(zhuan) 業(ye) ,彼時中華大地正深陷日軍(jun) 侵華的戰火硝煙之中。懷抱“航空救國”理想,莊逢甘決(jue) 心遠赴大西南,去當時已經遷至重慶的國立交通大學,攻讀航空發動機專(zhuan) 業(ye) 。
大學畢業(ye) 後,莊逢甘進入美國加州理工學院學習(xi) ,師承著名流體(ti) 力學家李普曼教授,攻讀航空工程和數學專(zhuan) 業(ye) ,開啟了他專(zhuan) 注一生的非線性研究。莊逢甘學業(ye) 優(you) 異,各科均取得了A+的成績,贏得了“A+男孩”的稱號。不僅(jin) 如此,讀博期間,莊逢甘對非線性難題上了癮,與(yu) 人聊天,三言兩(liang) 語就轉到“非線性”,大家便送他一個(ge) 昵稱“非線性先生”。
留學期間,正值錢學森擔任加州理工學院古根海姆噴氣推進中心主任,莊逢甘與(yu) 其他中國留學生經常受到錢學森的學術指導。
追隨錢學森奔赴“空動”研究之路
1949年10月1日,莊逢甘從(cong) 廣播中聽到了新中國成立的消息,刹那間,內(nei) 心似有微瀾漾起,久久難以平複。不久,聽聞錢學森決(jue) 定回國,他甚為(wei) 興(xing) 奮:“這下好了,我們(men) 可以同錢學森一起回去幹了。”1950年,獲得博士學位的莊逢甘克服重重阻礙終於(yu) 登上了歸國的郵輪。
1950年9月,莊逢甘到母校國立交通大學數學係擔任副教授。執教不到一年,經知名學者周培源、錢偉(wei) 長推薦,他被調赴中國科學院數學研究所力學研究室,繼續從(cong) 事流體(ti) 力學理論研究。其間,他還在清華大學、北京大學兼職授課,並編寫(xie) 了《工程數學》《流體(ti) 力學》教學講義(yi) 。
1953年,哈爾濱軍(jun) 事工程學院(以下簡稱“哈軍(jun) 工”)成立,陳賡將軍(jun) 親(qin) 自點將,將莊逢甘調到哈軍(jun) 工,講授空氣動力學並籌建實驗室。
1955年,錢學森回國後第一時間提出前往哈軍(jun) 工參觀。彼時,莊逢甘與(yu) 錢學森已闊別5年。此番在祖國重逢,莊逢甘激動地說:“你回來了,這下可以好好研究一些理論了。”錢學森語重心長地回應:“現在主要不是搞理論研究,而是搞工程建設。沒有工程建設,理論研究是空的。”這番話,如醍醐灌頂,深刻啟迪了莊逢甘。
1956年10月8日,國防部第五研究院成立,錢學森院長提名莊逢甘擔任空氣動力研究室技術負責人。自此,莊逢甘在錢學森的直接引領下,毅然踏上航天空氣動力學研究的荊棘之路。
踏出風洞建設“自力更生”路
再入飛行器(能進入大氣層並安全返回地球的飛行器)劃破長空,人造衛星成功入軌,神舟飛船往返於(yu) 太空和地球,嫦娥六號完成世界首次月球背麵采樣,祝融號在火星表麵留下中國足跡……這些都離不開空氣動力學的堅實支撐。
在空氣動力學試驗研究中,風洞始終占據主導地位。風洞,本質上是一種精妙的管道裝置,能源源不斷地產(chan) 生人工氣流。借此,人們(men) 得以清晰觀測氣流自身的微妙變化,以及氣流與(yu) 物體(ti) 之間的複雜相互作用。不同流速、密度和溫度的氣流,在風洞的“指揮”下,逼真地模擬出各類飛行器在真實飛行時的各種狀態。倘若缺失風洞,就不得不采用真實飛行試驗等方式,成本十分高昂,失敗風險大。
1957年,深感重任在肩的莊逢甘主持起草了我國第一個(ge) 航天空氣動力學試驗基地的設備建設規劃,並作為(wei) 工程負責人簽訂了中蘇空氣動力研究所建設工程協議。
工程實施不久,莊逢甘和團隊就遇到大麻煩——蘇聯將派往中國進行援助的專(zhuan) 家全部撤走,相關(guan) 圖紙和技術資料也無法獲取。
變故猝然降臨(lin) ,整個(ge) 團隊一時手足無措。但使命在肩,鑄造“國之重器”的任務不能停。莊逢甘向團隊作出明確指示:“外援中斷了,我們(men) 要自力更生,依靠自己的力量盡早建成。”
困境中“鑿”出風洞基地
“一代風洞,一代飛行器”。風洞作為(wei) “飛行器的搖籃”,其技術水平直接決(jue) 定了飛行器的氣動設計能力。
在外援缺失和物資匱乏的環境下,莊逢甘帶領團隊在北京西南郊的雲(yun) 崗地區艱苦創業(ye) 數年,建成了9座覆蓋低速到高速的風洞試驗設施,且各項指標均達到預期設計要求。
北京的空氣動力試驗基地初具規模後,為(wei) 給第二個(ge) 試驗基地選址,莊逢甘和團隊踏遍蜀道,愚公移山般地選址鑿洞。在荒僻山間,當地百姓看見他們(men) 把儀(yi) 器架在山坡上,還以為(wei) 碰上了四處看風水的陰陽先生。
在莊逢甘的決(jue) 策和指導下,北京和四川綿陽兩(liang) 個(ge) 風洞試驗基地相繼建成。從(cong) 此,中國有了自己比較完整的空氣動力學試驗研究手段。
從(cong) 1965年中國首座大型風洞設計起,到20世紀80年代陸續建成,莊逢甘一直是技術負責人之一。
“空動”征途的先鋒闖將
1969年與(yu) 1971年,我國連續開展兩(liang) 次再入飛行器飛行試驗,卻都因再入時被燒穿而折戟。試驗人員從(cong) 回收的端頭帽上發現,竟都有一條七八毫米的溝槽。錢學森指出,“東(dong) 風五號”的氣動防熱是重要關(guan) 鍵,要用係統工程的辦法對付,打好這一場“淮海戰役”。
莊逢甘擔起“牽頭人”的重任。他廣聚全國科技專(zhuan) 家、工程技術人員,大家齊心協力、集智攻關(guan) 。曆經無數個(ge) 日夜,終於(yu) 啃下“硬骨頭”,攻克多項關(guan) 鍵技術,為(wei) 第一代洲際戰略導彈“東(dong) 風五號”的研製成功作出重要貢獻,也為(wei) 後續導彈彈頭的氣動力、氣動熱和氣動物理的解決(jue) 打下了堅實的基礎。
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延伸閱讀
莊先生瑣憶
我讀研時,由數學轉學空氣動力學。莊逢甘先生是我的博士後合作導師。我真正近距離與(yu) 先生交流,是在博士學位論文答辯會(hui) 上。
博士後期間,我得到一次6個(ge) 月出國留學機會(hui) ,學校有些為(wei) 難。我忐忑地找先生,先生爽快地簽了字。在選題上,先生希望我能將博士期間的工作往應用上推一步,解決(jue) 一兩(liang) 個(ge) 交叉性問題。在理論和方法上,先生建議我用好新的數學工具,爭(zheng) 取在非線性經典問題上有所作為(wei) 。
多年後,我有幸師從(cong) 先生,研讀了先生的博士論文原稿,先生對數學工具遊刃有餘(yu) 、駕輕就熟的運用令我如今仍記憶猶新。
我參與(yu) 申報的第一個(ge) 國家重大基礎研究項目源於(yu) 一個(ge) 非線性經典問題。成功立項時,先生已近80高齡,欣然接受擔任項目專(zhuan) 家組組長。
我與(yu) 先生合作發表的論文不多。2007年,我們(men) 給出了強壓縮模態問題的一個(ge) 結果,也是合作發表的最後一篇論文。2009年1月,我和幾位同事去先生的辦公室,看望了先生。簡樸的辦公室裏,掛著一張放大了的與(yu) 航天員的照片。這是我最後一次見先生,拍了幾張合影。
在我的書(shu) 櫃裏,珍藏著一張先生給我的學生們(men) 的親(qin) 筆題詞:青出於(yu) 藍,而勝於(yu) 藍。單位新展館落成時,猶豫再三,終未舍得捐出。
(作者係中國航天空氣動力技術研究院研究員,曾師從(cong) 莊逢甘院士從(cong) 事博士後研究)
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