今年是中國科學(xué)院院士莊逢甘誕辰100周年。“如果說中國載人航天是一部波瀾壯闊的史詩,那么莊院士譜寫的篇章無疑是其中濃墨重彩的一筆!痹诮张e辦的“御風(fēng)執(zhí)矩量天穹——莊逢甘百年誕辰紀(jì)念展”開幕式上,追憶起莊逢甘院士的一生,中國載人航天工程副總設(shè)計師、特級航天員楊利偉這樣說。
莊逢甘是我國著名空氣動力學(xué)家。他畢生致力于推動我國航天事業(yè)發(fā)展,直到生命最后一刻。
“2010年9月,莊先生的健康狀況已大不如前,在病床上他緊閉雙眼,處于半昏迷狀態(tài),喉嚨里不時發(fā)出短促的呼吸聲!笨諝鈩恿W(xué)家、中國科學(xué)院院士崔爾杰回憶,“我們伏在床邊,聽著他下意識喃喃自語,‘會就開到這里吧!謝謝大家來參加,給了我們許多幫助。’”
寥寥幾句,卻直擊大家心靈!斑@些話不正是兩個月前莊先生在主持型號故障歸零和專項工程技術(shù)研討會上講的話嘛!”當(dāng)時的崔爾杰再也無法抑制激動的心情,熱淚奪眶而出。
一生專注湍流研究
1942年6月,莊逢甘考取了上海圣約翰大學(xué)醫(yī)科專業(yè)。但彼時中華大地正深陷日軍侵華的戰(zhàn)火硝煙之中。這讓莊逢甘產(chǎn)生了“航空救國”的信念,他遂遠(yuǎn)赴大西南,去當(dāng)時已經(jīng)遷至重慶的國立交通大學(xué),攻讀航空發(fā)動機專業(yè)。
大學(xué)畢業(yè)后,莊逢甘前往美國加州理工學(xué)院繼續(xù)深造,師承著名流體力學(xué)專家李普曼,由此開啟了他在湍流基礎(chǔ)理論領(lǐng)域持續(xù)六十多年的探索。
20世紀(jì)40年代,全國航空工業(yè)正處于大變革時期,飛機的飛行速度不斷刷新紀(jì)錄。提升飛行速度有兩個主要因素:一是增大動力,二是減小空氣阻力。而飛機飛行中的阻力與湍流問題直接相關(guān),湍流問題成為那時航空工業(yè)中最棘手、最熱門的問題,研究難度超出想象。但這并沒有阻礙莊逢甘深入探索的步伐,反而激勵他迎難而上。
在研究中,莊逢甘認(rèn)真觀察分析了湍流的自然現(xiàn)象,查閱前人相關(guān)論著,運用自己的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ),創(chuàng)新了湍流統(tǒng)計理論、湍流耗散理論等,為后期湍流研究奠定了重要基礎(chǔ)。
莊逢甘一生都在為破解湍流難題努力。在一次會議上,他向大家傾訴衷腸:“湍流是航空航天工程發(fā)展的一個‘卡脖子’難題。我余生就要做一件事,專注于湍流研究。”
他一直踐行著自己的承諾,并與業(yè)內(nèi)人士達(dá)成共識,確定了分兩步走的湍流研究路線。
自力更生開展風(fēng)洞試驗
“一代風(fēng)洞,一代飛行器”。任何一種新的飛行器要能升入藍(lán)天,自由翱翔,都離不開風(fēng)洞試驗。
莊逢甘對湍流的研究,為他后續(xù)建設(shè)風(fēng)洞試驗設(shè)施奠定了堅實基礎(chǔ)。
何謂風(fēng)洞?它是一種可以源源不斷地產(chǎn)生人工氣流,能清晰觀測氣流變化,以及氣流與物體之間相互作用的管道裝置。風(fēng)洞是空氣動力學(xué)研究和試驗使用最廣泛的工具。不同流速、密度和溫度的氣流,在風(fēng)洞的“指揮”下,可以逼真模擬出各類飛行器在真實飛行時的各種狀態(tài)。如果沒有風(fēng)洞,就需要采用真實飛行試驗辦法,成本高昂,失敗風(fēng)險巨大。
解放初期我國航天研究領(lǐng)域一片空白,年僅32歲的莊逢甘主持起草了我國第一個航天空氣動力學(xué)試驗基地的設(shè)備規(guī)劃,并作為工程負(fù)責(zé)人簽訂了中蘇空氣動力研究所建設(shè)工程協(xié)議。
但工程剛實施不久,莊逢甘團隊就遇到了一個大麻煩——蘇聯(lián)撤走所有援助專家,并停止援助圖紙和資料。
變故猝然降臨讓團隊有些不知所措。但莊逢甘沒有氣餒,而是向團隊成員明確表示:“外援中斷了,我們要自力更生,依靠自己的力量盡早完成!
風(fēng)洞工程是一個多專業(yè)、多學(xué)科的系統(tǒng)工程。從儀器測量到設(shè)備設(shè)計,從制造方法到總體方案,莊逢甘都事必躬親。歷經(jīng)五年多的艱苦奮斗,莊逢甘帶領(lǐng)團隊終于在荒無人煙、交通不便的北京遠(yuǎn)郊地區(qū)建成了9座從低速到高超聲速風(fēng)洞試驗設(shè)施,且各項指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。
彼時,外部援助中斷、內(nèi)部又逢嚴(yán)重的自然災(zāi)害,但雙重困境并沒有擊垮莊逢甘攻堅克難的信心。
在北京基地初具規(guī)模后,他與錢學(xué)森、沈元、郭永懷等人又投入到建設(shè)更大的空氣動力學(xué)研究試驗基地的工作中。
為了給第二個試驗基地選址,他們踏遍蜀道,選址鑿洞。
作為技術(shù)負(fù)責(zé)人之一,莊逢甘不顧旅途勞頓,頻繁往返于北京和綿陽之間。從踏勘選址,到先期方案論證,再到解決實際建設(shè)過程中出現(xiàn)的各類技術(shù)難題,他都親力親為,做了一系列艱苦細(xì)致的工作。
在他的決策和帶領(lǐng)下,研究團隊先后建立了激波風(fēng)洞,改進(jìn)了電弧加熱器和電弧風(fēng)洞,還讓北京基地擴大了模擬馬赫數(shù)和焓值的試驗?zāi)芰Α?/p>
北京基地和四川基地的建成,奠定了我國航空航天空氣動力發(fā)展的基礎(chǔ),是我國空氣動力學(xué)事業(yè)上的重大成就。
不遺余力培養(yǎng)人才
莊逢甘除了擁有矢志報國的崇高情懷,還有托舉英才成長的使命擔(dān)當(dāng)。
20世紀(jì)90年代,“下海熱”“經(jīng)商熱”“出國熱”等浪潮席卷全國,出現(xiàn)了“搞導(dǎo)彈的不如賣茶葉蛋的”“拿聽診器的不如握方向盤的”等聲音。很多做空氣動力研究的學(xué)者也陷入迷茫,紛紛改行,人才隊伍規(guī)模大幅萎縮,空氣動力學(xué)發(fā)展陷入困境。
面對這樣的情況,莊逢甘始終保持積極向上的樂觀心態(tài)。他語重心長地告誡學(xué)子:“不要受到外界因素干擾,要專心致志做好研究工作。一切困難都是暫時的,要看到國家航空航天技術(shù)未來的發(fā)展對空氣動力學(xué)的需求是迫切的,要看清空氣動力研究的光明前景,從我做起,爭創(chuàng)一流,真正把空氣動力研究當(dāng)作報效國家的一項事業(yè)來做,為國家作出自己的貢獻(xiàn)!
空氣動力學(xué)家、中國科學(xué)院院士鄧小剛曾是莊逢甘研究團隊的重要成員。對于他而言,莊逢甘更像是一位老朋友。
“當(dāng)時,我們正在做一項探索性課題,可謂困難重重。先生了解情況后,時刻關(guān)心我們的工作生活,與我們促膝長談,為我們加油打氣,增加我們戰(zhàn)勝困難的信心和勇氣。”鄧小剛回憶說。
1993年,莊逢甘帶領(lǐng)鄧小剛一起赴日本參加國際性計算流體力學(xué)學(xué)術(shù)會議。在這次會議上,鄧小剛的學(xué)術(shù)交流發(fā)言引起了國外學(xué)者的興趣。
“莊先生抓住時機,積極推薦我到國外研究機構(gòu)做訪問學(xué)者。”在鄧小剛看來,莊逢甘心系青年科研人員成長,不遺余力為后輩創(chuàng)造更多發(fā)展空間。在鄧小剛赴日本深造期間,莊逢甘更是勉勵他:“要珍惜難得的機會,努力學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù),大膽創(chuàng)新研究方法,用優(yōu)異的成果報效祖國。”
治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實是莊逢甘科研工作的真實寫照,這種精神也深刻影響和感染著每一位后輩。
作為莊逢甘的博士研究生,苗文博說:“莊先生一直強調(diào),要想搞好科研,一定要有興趣,興趣是促使人前進(jìn)的動力。飛機可以跳躍式飛行,但做研究不能跳躍式,必須腳踏實地一步一步來!
如今,苗文博已經(jīng)成為我國空氣動力學(xué)研究隊伍中的一員。他感慨道:“雖然莊先生已經(jīng)離我們遠(yuǎn)去,但他嚴(yán)謹(jǐn)求實、實事求是的治學(xué)態(tài)度,無私奉獻(xiàn)、鞠躬盡瘁的敬業(yè)精神將一直鼓舞著我們!學(xué)生也將學(xué)習(xí)先生樂觀主動的求學(xué)態(tài)度,盡職盡責(zé),為我國航天事業(yè)發(fā)展奉獻(xiàn)自己的力量!