"嫦娥"五号、"鸿雁星座"、首探火星,看完中国航天2020年硬核预告,想到了他……

首页 2020-02-12 08:48:56

近日,"中国航天2020年硬核预告"登上热搜,发射空间站"天和"核心舱、实施嫦娥五号月面无人采样返回、建设低轨移动互联网星座"鸿雁星座"、发射火星探测器、长征八号首飞试验……

如今,我们能够在探索星辰大海的征途上永不止步,得益于无数为此默默付出的科学家们,今天我们介绍的科学家就是中国航空航天空气动力学的奠基人——庄逢甘。

"嫦娥"五号、"鸿雁星座"、首探火星,看完中国航天2020年硬核预告,想到了他……

他为我国飞机、导弹、运载火箭、卫星等各种飞行器的气动试验和研究设计做出了至关重要的贡献。他长期从事空气动力学研究工作,组织领导了我国主要的基地建设,建成了从低速到高超音速的成套设备,并组建了一支空气动力研究的骨干队伍,为发展我国航天事业作出了突出贡献。

在学海里遨游

1925年2月11日,庄逢甘出生于常州城内西门早科坊池塘沿七号。常州西门是毗陵庄氏的聚居地之一,至今已有400多年的历史。毗陵庄氏曾是江南望族,据史书记载,有"大江以南,山川秀美,人文荟萃,毗陵庄氏家世尤甚"之说。进入现代,常州庄氏涌现出一批科技、教育和医学界的精英,庄逢甘是其杰出代表之一,与清代庄存与、民国庄蕴宽一起被族人评为庄氏三大杰出人物。

庄逢甘上学期间,恰值爆发日本侵华战争,中国人民同仇敌忾,苏武和文天祥等民族英雄的事迹使他受到了深刻的教育。高中时,他读《本杰明·弗兰克林传》,并引以为榜样。

1942年6月,庄逢甘进入上海圣约翰大学,就读于医学预科班,但是仅仅一个学期后,他就放弃了学医的念头,他和鲁迅有一样的想法,认为学医救不了中国。

因为他的数理化成绩好的原因,庄逢甘报考了位于重庆的交通大学,从此步入科技救国和科技兴国的道路。在交通大学学习生活中,庄逢甘深受曹鹤荪教授、季文美教授和马明德教授的影响,打下了深厚基础。有趣的是,多年以后,庄逢甘与马明德都成为哈尔滨军事工程学院的教授,而庄逢甘被调入国防部第五研究院,马明德是极力推荐者。

1947年仲夏,庄逢甘从舅舅家借钱远涉重洋,来到美国加利福尼亚理工学院自费留学,师从著名空气动力学家李普曼教授。入学考试时,他的工程数学考试拿了两个100分,此后学习期间成绩一直都是A+,获得了"Aplus boy"的绰号。

庄逢甘的优异成绩,不仅仅在于他天资聪颖,更得益于他将学习做为一种乐趣,如饥似渴。在攻读博士学位期间,他第一年就把博士生所应选的课程全部修完了,按要求一个礼拜选45个学时就可以了,他选了70个学时!这一期间,他痴迷于非线性问题,以致有点魔怔,与同事同学讨论时,言必称"非线性",这给他带来了第二个绰号——"非线性先生"。

后来,他在博士学位研究方向上选择了湍流这一最难的非线性问题,三年后凭《湍流统计理论》的博士论文以"成绩优异"获得了加州理工学院的博士学位。

工作在看不见的战线上

1956年2月,钱学森起草了《建立我国国防航空工业的意见书》,其中开列了一批可以调来参予这一事业的二十一位高级专家的名单,庄逢甘也赫然列入其中。不久,庄逢甘就被调入新成立的国防部第五研究院,并担任空气动力研究室的技术负责人。从此,他与航天空气动力学结下了不解之缘。

任新民和庄逢甘是最早到五院报到的两位,当时办公地点是在一个疗养院的几间空屋子,两位大学教授,找来两块铺板,垒上几摞砖头,就搭成了简陋的床。就是在这样简陋的生活条件下,庄逢甘一头扎进了工作。这件事给聂荣臻将军留下了十分深刻的印象,多年以后,聂荣臻对别人说:"我对任新民和庄逢甘打地铺不住旅馆的事极为感动,始终铭记不忘。"

空气动力学在航空航天的发展中有着举足轻重的"先行官"作用。庄逢甘在空气动力领域与空气打了一辈子的交道,他说:"有空气的地方就有空气动力学。"但是,空气是看不见的,空气动力研究的成果也隐身于产品背后,于是他笑称,自己这一辈子始终工作在"看不见的战线"上。

1957年8月,庄逢甘按照钱学森的指示,主持并组织人员起草了第一个航天空气动力学试验基地的设备建设规划。规划的实施标志着在庄逢甘领导下我国第一个空气动力基地——北京空气动力研究所全面开始了风洞群的建设。

在不到五年的时间里,他们建成了从低速到高超声速风洞试验设备9座,其性能指标达到了设计的预期要求。钱学森对此作出了高度评价:"在基础条件不好的情况下,我们只用了美国一半的时间,建成空气动力试验基地,初步掌握了跨超声速生产性风洞的型号试验工作。"

1964年,国防科委成立了以钱学森为组长的第十六专业组(空气动力专业组),庄逢甘任副组长,与郭永怀等人亲自主持中国空气动力研究与发展中心的建设。从1966年的筹备到1975年的初步建设期间,庄逢甘为基地建设作出了重要贡献。此后,基地得到了进一步的发展,至今成为亚洲最大规模的空气动力试验基地。

1966和1968年,中国成功地进行了原子弹与氢弹爆炸试验,外界称:"东方巨龙终于打进了世界核俱乐部。"实际上,中国当时并没有真正具有核打击能力,因为中国的战略核武器运载工具——洲际导弹还没有研制成功,属于"有弹无枪"的局面。

在造"枪"的日子里,庄逢甘舒心地施展了自己的才华。从1969年冬到1971年,有三次导弹飞行试验弹头再入时被烧穿,致使试验失败,这触发了中国洲际导弹研制史上一场规模空前、被钱学森喻为"淮海战役"的弹头再入气动、防热研究战役。

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庄逢甘被国防科委和七机部委以"淮海战役"前线指挥长的重任。此前,庄逢甘就已洞察到烧蚀问题的重要性,1964年,他发表了题为《关于烧蚀理论计算方法的探讨和有关问题》和《有化学反应和质量引射的附面层若干理论问题》的两篇论文,奠定了烧蚀防热的理论基础。

"淮海战役"集中了全国气动领域的精兵强将,通过集智攻关避开了美国曾走过的热沉式防热的弯路,径直走上钝锥外形烧蚀防热的佳径,取得大捷。

除此之外,庄逢甘还领导了载人航天工程的气动攻关。他汇集各研究单位的初步研究成果,明确提出了载人航天的十大关键气动技术,集结了国内多方面的空气动力研究人才,动用了国内主要气动试验设备,以一丝不苟的科学精神进行深入的研究,从空气动力学和气动防热方面为飞船、火箭的研制提供了可靠的技术支撑,确保了载人飞船的成功。

探索永无止境

在中国航天空气动力学的发展具备了一定实力之后,庄逢甘不失时机地大力倡导前沿基础问题的研究。

20世纪80年代末期,他先后主持了两个国家自然科学基金重大项目"旋涡、激波和非平衡起主导作用的复杂流动"和"复杂气体流动旋涡分离与控制的研究",带领百余名学者采用理论分析、实验模拟和数值计算方法,在空气动力学基础研究方面取得了重要成果。

同行认为,诸如分离和旋涡的流场分析、数值计算的高精度和高分辨率格式、涡控制技术、稀薄气体流动的数值方法以及激波动力学方面的成果均达到国际先进水平。

他将该项研究初期成果以《涡控制技术》为题,代表团队在第十八届国际航空科学大会上作专题邀请报告,荣获大会颁发的古根海姆奖。

后来,庄逢甘又投入很大力量关注中国空天技术的未来发展和国家空天安全等重大问题。1999年前后,他与中国科学院的郑哲敏、张涵信、崔尔杰、周恒等院士就对有关国家空天安全重大基础问题做了深入考虑。在广泛调研基础上于2001年12月提交了《空天安全的若干重大基础问题》的专题报告,直接推动了国家自然科学基金委关于"空天飞行器的若干重大基础问题"和"近空间飞行器的关键基础科学问题"两个重大研究计划的设立和执行,为后续相关型号研制奠定了坚实基础。

进入21世纪以后,庄逢甘仍然参加指导一些重大基础研究,其中最具代表性的是"高速飞行器可压缩湍流的形成机理、作用及其控制的新原理、新方法研究"和"高超声速飞行器疏导式热防护机理与途径研究"两个973项目。

钱学森始终认为"空气动力学是一门非常重要的、富有生命力的学科",庄逢甘用他的行动诠释了这一思想,就是"实事求是,自主创新"。

"鞠躬尽瘁,死而后已"

"鞠躬尽瘁,死而后已。"庄逢甘的人生轨迹是生者的一面镜子,他的敬业精神是留给我们的一笔财富。

1987年,在纪念我国著名女空气动力学家陆士嘉逝世一周年的大会上,庄逢甘曾引用爱因斯坦在《悼念玛丽·居里》一文中的一段话:"第一流人物对时代和历史进程的意义,在其道德品质方面,也许比单钝的才智成就方面更大,即使是后者,它取决于品质的程度,也远远超过通常认为的那样。"庄逢甘曾不止一次对人说,他喜欢这句话。

这不也是他的人生写照吗?

庄逢甘

(1925.2-2010.11)

空气动力学家


我国航天事业的奠基者之一

空气动力学开拓者

本文作者:

杨武兵(中国航天空气动力技术研究院研究员)

毛国良(原北京空气动力研究所所长)