科技日报记者 薛 岩
今年是中国科学院院士庄逢甘诞辰100周年。“如果说中国载人航天是一部波澜壮阔的史诗,那么庄院士谱写的篇章无疑是其中浓墨重彩的一笔。”在近日举办的“御风执矩量天穹——庄逢甘百年诞辰纪念展”开幕式上,追忆起庄逢甘院士的一生,中国载人航天工程副总设计师、特级航天员杨利伟这样说。
庄逢甘是我国著名空气动力学家。他毕生致力于推动我国航天事业发展,直到生命最后一刻。
“2010年9月,庄先生的健康状况已大不如前,在病床上他紧闭双眼,处于半昏迷状态,喉咙里不时发出短促的呼吸声。”空气动力学家、中国科学院院士崔尔杰回忆,“我们伏在床边,听着他下意识喃喃自语,‘会就开到这里吧!谢谢大家来参加,给了我们许多帮助。’”
寥寥几句,却直击大家心灵。“这些话不正是两个月前庄先生在主持型号故障归零和专项工程技术研讨会上讲的话嘛!”当时的崔尔杰再也无法抑制激动的心情,热泪夺眶而出。
一生专注湍流研究
1942年6月,庄逢甘考取了上海圣约翰大学医科专业。但彼时中华大地正深陷日军侵华的战火硝烟之中。这让庄逢甘产生了“航空救国”的信念,他遂远赴大西南,去当时已经迁至重庆的国立交通大学,攻读航空发动机专业。
大学毕业后,庄逢甘前往美国加州理工学院继续深造,师承著名流体力学专家李普曼,由此开启了他在湍流基础理论领域持续六十多年的探索。
20世纪40年代,全国航空工业正处于大变革时期,飞机的飞行速度不断刷新纪录。提升飞行速度有两个主要因素:一是增大动力,二是减小空气阻力。而飞机飞行中的阻力与湍流问题直接相关,湍流问题成为那时航空工业中最棘手、最热门的问题,研究难度超出想象。但这并没有阻碍庄逢甘深入探索的步伐,反而激励他迎难而上。
在研究中,庄逢甘认真观察分析了湍流的自然现象,查阅前人相关论著,运用自己的数学、物理基础,创新了湍流统计理论、湍流耗散理论等,为后期湍流研究奠定了重要基础。
庄逢甘一生都在为破解湍流难题努力。在一次会议上,他向大家倾诉衷肠:“湍流是航空航天工程发展的一个‘卡脖子’难题。我余生就要做一件事,专注于湍流研究。”
他一直践行着自己的承诺,并与业内人士达成共识,确定了分两步走的湍流研究路线。
自力更生开展风洞试验
“一代风洞,一代飞行器”。任何一种新的飞行器要能升入蓝天,自由翱翔,都离不开风洞试验。
庄逢甘对湍流的研究,为他后续建设风洞试验设施奠定了坚实基础。
何谓风洞?它是一种可以源源不断地产生人工气流,能清晰观测气流变化,以及气流与物体之间相互作用的管道装置。风洞是空气动力学研究和试验使用最广泛的工具。不同流速、密度和温度的气流,在风洞的“指挥”下,可以逼真模拟出各类飞行器在真实飞行时的各种状态。如果没有风洞,就需要采用真实飞行试验办法,成本高昂,失败风险巨大。
解放初期我国航天研究领域一片空白,年仅32岁的庄逢甘主持起草了我国第一个航天空气动力学试验基地的设备规划,并作为工程负责人签订了中苏空气动力研究所建设工程协议。
但工程刚实施不久,庄逢甘团队就遇到了一个大麻烦——苏联撤走所有援助专家,并停止援助图纸和资料。
变故猝然降临让团队有些不知所措。但庄逢甘没有气馁,而是向团队成员明确表示:“外援中断了,我们要自力更生,依靠自己的力量尽早完成。”
风洞工程是一个多专业、多学科的系统工程。从仪器测量到设备设计,从制造方法到总体方案,庄逢甘都事必躬亲。历经五年多的艰苦奋斗,庄逢甘带领团队终于在荒无人烟、交通不便的北京远郊地区建成了9座从低速到高超声速风洞试验设施,且各项指标均达到设计要求。
彼时,外部援助中断、内部又逢严重的自然灾害,但双重困境并没有击垮庄逢甘攻坚克难的信心。
在北京基地初具规模后,他与钱学森、沈元、郭永怀等人又投入到建设更大的空气动力学研究试验基地的工作中。
为了给第二个试验基地选址,他们踏遍蜀道,选址凿洞。
作为技术负责人之一,庄逢甘不顾旅途劳顿,频繁往返于北京和绵阳之间。从踏勘选址,到先期方案论证,再到解决实际建设过程中出现的各类技术难题,他都亲力亲为,做了一系列艰苦细致的工作。
在他的决策和带领下,研究团队先后建立了激波风洞,改进了电弧加热器和电弧风洞,还让北京基地扩大了模拟马赫数和焓值的试验能力。
北京基地和四川基地的建成,奠定了我国航空航天空气动力发展的基础,是我国空气动力学事业上的重大成就。
不遗余力培养人才
庄逢甘除了拥有矢志报国的崇高情怀,还有托举英才成长的使命担当。
20世纪90年代,“下海热”“经商热”“出国热”等浪潮席卷全国,出现了“搞导弹的不如卖茶叶蛋的”“拿听诊器的不如握方向盘的”等声音。很多做空气动力研究的学者也陷入迷茫,纷纷改行,人才队伍规模大幅萎缩,空气动力学发展陷入困境。
面对这样的情况,庄逢甘始终保持积极向上的乐观心态。他语重心长地告诫学子:“不要受到外界因素干扰,要专心致志做好研究工作。一切困难都是暂时的,要看到国家航空航天技术未来的发展对空气动力学的需求是迫切的,要看清空气动力研究的光明前景,从我做起,争创一流,真正把空气动力研究当作报效国家的一项事业来做,为国家作出自己的贡献。”
空气动力学家、中国科学院院士邓小刚曾是庄逢甘研究团队的重要成员。对于他而言,庄逢甘更像是一位老朋友。
“当时,我们正在做一项探索性课题,可谓困难重重。先生了解情况后,时刻关心我们的工作生活,与我们促膝长谈,为我们加油打气,增加我们战胜困难的信心和勇气。”邓小刚回忆说。
1993年,庄逢甘带领邓小刚一起赴日本参加国际性计算流体力学学术会议。在这次会议上,邓小刚的学术交流发言引起了国外学者的兴趣。
“庄先生抓住时机,积极推荐我到国外研究机构做访问学者。”在邓小刚看来,庄逢甘心系青年科研人员成长,不遗余力为后辈创造更多发展空间。在邓小刚赴日本深造期间,庄逢甘更是勉励他:“要珍惜难得的机会,努力学习国外的先进技术,大胆创新研究方法,用优异的成果报效祖国。”
治学严谨、求真务实是庄逢甘科研工作的真实写照,这种精神也深刻影响和感染着每一位后辈。
作为庄逢甘的博士研究生,苗文博说:“庄先生一直强调,要想搞好科研,一定要有兴趣,兴趣是促使人前进的动力。飞机可以跳跃式飞行,但做研究不能跳跃式,必须脚踏实地一步一步来。”
如今,苗文博已经成为我国空气动力学研究队伍中的一员。他感慨道:“虽然庄先生已经离我们远去,但他严谨求实、实事求是的治学态度,无私奉献、鞠躬尽瘁的敬业精神将一直鼓舞着我们!学生也将学习先生乐观主动的求学态度,尽职尽责,为我国航天事业发展奉献自己的力量。”