錢(qián)學(xué)森(五)
周恩來(lái)總理和聶榮臻元帥是錢(qián)學(xué)森最崇敬的我國(guó)科技事業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人。他說(shuō)過(guò):“按照我的體會(huì),周總理、聶老總就是把他們過(guò)去在解放戰(zhàn)爭(zhēng)中組織大規(guī)模作戰(zhàn)的那套辦法,有效地用到科技工作中來(lái),把成千上萬(wàn)的科技大軍組織起來(lái)了!
錢(qián)學(xué)森1965年2月15日任第七機(jī)械工業(yè)部副部長(zhǎng),1968年兼任中國(guó)空間研究院第一任院長(zhǎng),1970年6月12日任國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)副主任,1982年任國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)副主任(1987年7月任高級(jí)顧問(wèn))。錢(qián)學(xué)森是中國(guó)共產(chǎn)黨第九、第十、第十一、第十二屆全國(guó)代表大會(huì)代表和中央委員會(huì)候補(bǔ)委員。
1979年,錢(qián)學(xué)森榮獲加州理工學(xué)院“杰出校友獎(jiǎng)”(TheDistinguished AlumniA Ward)。
1985年,錢(qián)學(xué)森因?qū)ξ覈?guó)戰(zhàn)略導(dǎo)彈技術(shù)的貢獻(xiàn),作為第一獲獎(jiǎng)人和屠守鍔、姚桐斌、郝復(fù)儉,梁思禮、莊逢甘、李緒鄂等獲全國(guó)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
1986年4月11日,中國(guó)人民政治協(xié)商會(huì)議六屆四次全國(guó)委員會(huì)增選錢(qián)學(xué)森為副主席。兩個(gè)月后,中國(guó)科協(xié)第三次全國(guó)代表大會(huì)在1986年6月27日一致選舉錢(qián)學(xué)森為中國(guó)科協(xié)主席。
1989年6月29日,在美國(guó)紐約召開(kāi)的1989年國(guó)際技術(shù)與技術(shù)交流大會(huì)授予錢(qián)學(xué)森“威拉德W.F.小羅克韋爾(Rockwell,Jr.)獎(jiǎng)?wù)隆焙汀笆澜缂?jí)科學(xué)與工程名人”、“國(guó)際理工研究所名譽(yù)成員”的稱(chēng)號(hào),表彰他對(duì)火箭導(dǎo)彈技術(shù)、航天技術(shù)和系統(tǒng)工程理論作出的重大開(kāi)拓性貢獻(xiàn),稱(chēng)他“作為加州理工學(xué)院學(xué)生時(shí),馮·卡門(mén)教授就因他在噴氣推進(jìn)和超聲速飛機(jī)設(shè)計(jì)方面的才智而對(duì)他特別寵愛(ài)。在有關(guān)火箭設(shè)計(jì)的研究工作中,為發(fā)展噴氣推進(jìn),他引入了錢(qián)學(xué)森公式。錢(qián)學(xué)森長(zhǎng)期擔(dān)任中國(guó)先驅(qū)的火箭和航天計(jì)劃的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人。他對(duì)航天技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程做出了巨大的和開(kāi)拓性的貢獻(xiàn)!
開(kāi)創(chuàng)性的科學(xué)貢獻(xiàn)
錢(qián)學(xué)森共發(fā)表專(zhuān)著7部、論文300余篇。以下將其主要貢獻(xiàn)作一概述。
應(yīng)用力學(xué)
錢(qián)學(xué)森在應(yīng)用力學(xué)的幾個(gè)領(lǐng)域都做過(guò)開(kāi)拓性的工作。
空氣動(dòng)力學(xué)方面
在20年代末期,力學(xué)工作者對(duì)飛機(jī)機(jī)翼理論的闡明和對(duì)流體物體在表面產(chǎn)生的摩擦阻力的理解,導(dǎo)致了流線(xiàn)型單翼飛機(jī)的設(shè)計(jì)概念的形成,推動(dòng)了當(dāng)時(shí)航空技術(shù)的發(fā)展。到30年代中期,終于因全金屬薄殼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)而變成事實(shí),完成了飛機(jī)設(shè)計(jì)中的一次革命。后來(lái)飛機(jī)的速度逐漸增加了,出現(xiàn)的問(wèn)題是采用老式氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的飛機(jī)飛到接近聲速時(shí)產(chǎn)生沖擊波,飛機(jī)的阻力很快加大。于是出現(xiàn)一種不正確的說(shuō)法,即聲速就是“聲障”,是突不破的。30年代開(kāi)始大力發(fā)展的氣動(dòng)力學(xué),或者叫可壓縮流體力學(xué),陸續(xù)產(chǎn)生了后掠翼概念、有效等截面概念、超臨界翼概念,以及計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率要求的方法。這就為跨過(guò)聲速的飛行奠定了理論基礎(chǔ),指出了發(fā)展超聲速航空器的方向。航空技術(shù)的這一進(jìn)展,是通過(guò)整整一代理論科學(xué)家和實(shí)踐工程師的思考和奮斗而取得的。錢(qián)學(xué)森對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的貢獻(xiàn),就是在這樣的歷史背景下作出的。比較突出的貢獻(xiàn)有: 1.1938年,錢(qián)學(xué)森與馮·卡門(mén)合作進(jìn)行的可壓縮流動(dòng)邊界層研究,揭示了即使一個(gè)運(yùn)動(dòng)的熱體與外界冷空氣在某一飛行馬赫數(shù)時(shí)有相當(dāng)?shù)臏囟炔,?duì)物體的冷卻仍逆變?yōu)榧訜。這是由于空氣受壓縮,溫度升高和邊界層傳熱率增加的結(jié)果。錢(qián)學(xué)森和馮·卡門(mén)給出了發(fā)生這種逆變的馬赫數(shù)計(jì)算公式。他們當(dāng)時(shí)在考慮此問(wèn)題時(shí),還只有理論上的興趣,后來(lái)證明,這顯然是一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。例如,垂直起飛火箭就與它有關(guān)。 2.在30年代末,這一研究有實(shí)際意義:當(dāng)時(shí)試驗(yàn)飛機(jī)模型的風(fēng)洞風(fēng)速一般都不高,與聲速比即馬赫數(shù)不到0.2,不能測(cè)定飛機(jī)在高馬赫數(shù)飛行時(shí)表面受到的壓力,因此極需一個(gè)從低馬赫數(shù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果修正到高馬赫數(shù)的方法。計(jì)算壓縮性影響的第一個(gè)近似理論,是由L.普朗特(Prandtl)和H.葛勞渥(Glauert)提出的,該理論基于擾動(dòng)很小的假設(shè),在亞聲速情況能導(dǎo)出一種適用于估算壓縮性影響的簡(jiǎn)單修正法,但不夠完善。錢(qián)學(xué)森在1939年發(fā)表了關(guān)于可壓縮流體二維亞聲速流動(dòng)的研究結(jié)果,馮·卡門(mén)在1941年發(fā)表了關(guān)于空氣動(dòng)力學(xué)中壓縮效應(yīng)的研究成果。他們對(duì)翼上的壓縮作用,共同提出了一個(gè)更普遍一些的修正,不用擾動(dòng)很小這一假設(shè),而是基于經(jīng)過(guò)他們修正的流動(dòng)方程的另一種線(xiàn)性化,使它能應(yīng)用于高速流動(dòng),特別是應(yīng)用于計(jì)算作用在翼型上的諸力?ㄩT(mén)-錢(qián)學(xué)森方法能給出某一速度范圍內(nèi)的滿(mǎn)意結(jié)果。 3.錢(qián)學(xué)森與郭永懷合作,最早在跨聲速流動(dòng)問(wèn)題中引入上下臨界馬赫數(shù)的概念。他們發(fā)現(xiàn),對(duì)某一給定外形,在均勻的可壓縮理想氣體來(lái)流中,當(dāng)來(lái)流馬赫數(shù)達(dá)到一定值時(shí),物體附近的最大流速達(dá)到局部聲速,這時(shí)的來(lái)流馬赫數(shù)即為下臨界馬赫數(shù);當(dāng)來(lái)流馬赫數(shù)再高時(shí),物體附近出現(xiàn)超聲速流場(chǎng),這時(shí)數(shù)學(xué)解仍然存在,但當(dāng)來(lái)流馬赫數(shù)再增加時(shí),數(shù)學(xué)解突然不可能,即沒(méi)有連續(xù)解,這就是上臨界馬赫數(shù)。所以真正有實(shí)際意義的是上臨界馬赫數(shù),而不是以前大家所注意的下臨界馬赫數(shù),這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。
固體力學(xué)方面
早年薄殼結(jié)構(gòu)理論有一個(gè)謎,如圓柱形薄殼受軸向負(fù)載時(shí),其理論失穩(wěn)值遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)數(shù),差3至4倍。為解決這個(gè)問(wèn)題,從1940年開(kāi)始,錢(qián)學(xué)森與馮·卡門(mén)合作,對(duì)飛機(jī)金屬薄殼結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性屈曲理論的研究取得了一系列成果,包括外部壓力所產(chǎn)生的球殼的屈曲,結(jié)構(gòu)的曲率對(duì)于屈曲特性的影響,受軸向壓縮的柱面薄殼的屈曲,有側(cè)向非線(xiàn)性支撐的柱子的屈曲,以及曲度對(duì)薄殼屈曲載荷的影響等。結(jié)果說(shuō)明過(guò)去理論的缺點(diǎn)在于忽視了大撓度非線(xiàn)性影響。
錢(qián)學(xué)森1965年2月15日任第七機(jī)械工業(yè)部副部長(zhǎng),1968年兼任中國(guó)空間研究院第一任院長(zhǎng),1970年6月12日任國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)副主任,1982年任國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)副主任(1987年7月任高級(jí)顧問(wèn))。錢(qián)學(xué)森是中國(guó)共產(chǎn)黨第九、第十、第十一、第十二屆全國(guó)代表大會(huì)代表和中央委員會(huì)候補(bǔ)委員。
1979年,錢(qián)學(xué)森榮獲加州理工學(xué)院“杰出校友獎(jiǎng)”(TheDistinguished AlumniA Ward)。
1985年,錢(qián)學(xué)森因?qū)ξ覈?guó)戰(zhàn)略導(dǎo)彈技術(shù)的貢獻(xiàn),作為第一獲獎(jiǎng)人和屠守鍔、姚桐斌、郝復(fù)儉,梁思禮、莊逢甘、李緒鄂等獲全國(guó)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
1986年4月11日,中國(guó)人民政治協(xié)商會(huì)議六屆四次全國(guó)委員會(huì)增選錢(qián)學(xué)森為副主席。兩個(gè)月后,中國(guó)科協(xié)第三次全國(guó)代表大會(huì)在1986年6月27日一致選舉錢(qián)學(xué)森為中國(guó)科協(xié)主席。
1989年6月29日,在美國(guó)紐約召開(kāi)的1989年國(guó)際技術(shù)與技術(shù)交流大會(huì)授予錢(qián)學(xué)森“威拉德W.F.小羅克韋爾(Rockwell,Jr.)獎(jiǎng)?wù)隆焙汀笆澜缂?jí)科學(xué)與工程名人”、“國(guó)際理工研究所名譽(yù)成員”的稱(chēng)號(hào),表彰他對(duì)火箭導(dǎo)彈技術(shù)、航天技術(shù)和系統(tǒng)工程理論作出的重大開(kāi)拓性貢獻(xiàn),稱(chēng)他“作為加州理工學(xué)院學(xué)生時(shí),馮·卡門(mén)教授就因他在噴氣推進(jìn)和超聲速飛機(jī)設(shè)計(jì)方面的才智而對(duì)他特別寵愛(ài)。在有關(guān)火箭設(shè)計(jì)的研究工作中,為發(fā)展噴氣推進(jìn),他引入了錢(qián)學(xué)森公式。錢(qián)學(xué)森長(zhǎng)期擔(dān)任中國(guó)先驅(qū)的火箭和航天計(jì)劃的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人。他對(duì)航天技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程做出了巨大的和開(kāi)拓性的貢獻(xiàn)!
開(kāi)創(chuàng)性的科學(xué)貢獻(xiàn)
錢(qián)學(xué)森共發(fā)表專(zhuān)著7部、論文300余篇。以下將其主要貢獻(xiàn)作一概述。
應(yīng)用力學(xué)
錢(qián)學(xué)森在應(yīng)用力學(xué)的幾個(gè)領(lǐng)域都做過(guò)開(kāi)拓性的工作。
空氣動(dòng)力學(xué)方面
在20年代末期,力學(xué)工作者對(duì)飛機(jī)機(jī)翼理論的闡明和對(duì)流體物體在表面產(chǎn)生的摩擦阻力的理解,導(dǎo)致了流線(xiàn)型單翼飛機(jī)的設(shè)計(jì)概念的形成,推動(dòng)了當(dāng)時(shí)航空技術(shù)的發(fā)展。到30年代中期,終于因全金屬薄殼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)而變成事實(shí),完成了飛機(jī)設(shè)計(jì)中的一次革命。后來(lái)飛機(jī)的速度逐漸增加了,出現(xiàn)的問(wèn)題是采用老式氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的飛機(jī)飛到接近聲速時(shí)產(chǎn)生沖擊波,飛機(jī)的阻力很快加大。于是出現(xiàn)一種不正確的說(shuō)法,即聲速就是“聲障”,是突不破的。30年代開(kāi)始大力發(fā)展的氣動(dòng)力學(xué),或者叫可壓縮流體力學(xué),陸續(xù)產(chǎn)生了后掠翼概念、有效等截面概念、超臨界翼概念,以及計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)功率要求的方法。這就為跨過(guò)聲速的飛行奠定了理論基礎(chǔ),指出了發(fā)展超聲速航空器的方向。航空技術(shù)的這一進(jìn)展,是通過(guò)整整一代理論科學(xué)家和實(shí)踐工程師的思考和奮斗而取得的。錢(qián)學(xué)森對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的貢獻(xiàn),就是在這樣的歷史背景下作出的。比較突出的貢獻(xiàn)有: 1.1938年,錢(qián)學(xué)森與馮·卡門(mén)合作進(jìn)行的可壓縮流動(dòng)邊界層研究,揭示了即使一個(gè)運(yùn)動(dòng)的熱體與外界冷空氣在某一飛行馬赫數(shù)時(shí)有相當(dāng)?shù)臏囟炔,?duì)物體的冷卻仍逆變?yōu)榧訜。這是由于空氣受壓縮,溫度升高和邊界層傳熱率增加的結(jié)果。錢(qián)學(xué)森和馮·卡門(mén)給出了發(fā)生這種逆變的馬赫數(shù)計(jì)算公式。他們當(dāng)時(shí)在考慮此問(wèn)題時(shí),還只有理論上的興趣,后來(lái)證明,這顯然是一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。例如,垂直起飛火箭就與它有關(guān)。 2.在30年代末,這一研究有實(shí)際意義:當(dāng)時(shí)試驗(yàn)飛機(jī)模型的風(fēng)洞風(fēng)速一般都不高,與聲速比即馬赫數(shù)不到0.2,不能測(cè)定飛機(jī)在高馬赫數(shù)飛行時(shí)表面受到的壓力,因此極需一個(gè)從低馬赫數(shù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果修正到高馬赫數(shù)的方法。計(jì)算壓縮性影響的第一個(gè)近似理論,是由L.普朗特(Prandtl)和H.葛勞渥(Glauert)提出的,該理論基于擾動(dòng)很小的假設(shè),在亞聲速情況能導(dǎo)出一種適用于估算壓縮性影響的簡(jiǎn)單修正法,但不夠完善。錢(qián)學(xué)森在1939年發(fā)表了關(guān)于可壓縮流體二維亞聲速流動(dòng)的研究結(jié)果,馮·卡門(mén)在1941年發(fā)表了關(guān)于空氣動(dòng)力學(xué)中壓縮效應(yīng)的研究成果。他們對(duì)翼上的壓縮作用,共同提出了一個(gè)更普遍一些的修正,不用擾動(dòng)很小這一假設(shè),而是基于經(jīng)過(guò)他們修正的流動(dòng)方程的另一種線(xiàn)性化,使它能應(yīng)用于高速流動(dòng),特別是應(yīng)用于計(jì)算作用在翼型上的諸力?ㄩT(mén)-錢(qián)學(xué)森方法能給出某一速度范圍內(nèi)的滿(mǎn)意結(jié)果。 3.錢(qián)學(xué)森與郭永懷合作,最早在跨聲速流動(dòng)問(wèn)題中引入上下臨界馬赫數(shù)的概念。他們發(fā)現(xiàn),對(duì)某一給定外形,在均勻的可壓縮理想氣體來(lái)流中,當(dāng)來(lái)流馬赫數(shù)達(dá)到一定值時(shí),物體附近的最大流速達(dá)到局部聲速,這時(shí)的來(lái)流馬赫數(shù)即為下臨界馬赫數(shù);當(dāng)來(lái)流馬赫數(shù)再高時(shí),物體附近出現(xiàn)超聲速流場(chǎng),這時(shí)數(shù)學(xué)解仍然存在,但當(dāng)來(lái)流馬赫數(shù)再增加時(shí),數(shù)學(xué)解突然不可能,即沒(méi)有連續(xù)解,這就是上臨界馬赫數(shù)。所以真正有實(shí)際意義的是上臨界馬赫數(shù),而不是以前大家所注意的下臨界馬赫數(shù),這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。
固體力學(xué)方面
早年薄殼結(jié)構(gòu)理論有一個(gè)謎,如圓柱形薄殼受軸向負(fù)載時(shí),其理論失穩(wěn)值遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)數(shù),差3至4倍。為解決這個(gè)問(wèn)題,從1940年開(kāi)始,錢(qián)學(xué)森與馮·卡門(mén)合作,對(duì)飛機(jī)金屬薄殼結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性屈曲理論的研究取得了一系列成果,包括外部壓力所產(chǎn)生的球殼的屈曲,結(jié)構(gòu)的曲率對(duì)于屈曲特性的影響,受軸向壓縮的柱面薄殼的屈曲,有側(cè)向非線(xiàn)性支撐的柱子的屈曲,以及曲度對(duì)薄殼屈曲載荷的影響等。結(jié)果說(shuō)明過(guò)去理論的缺點(diǎn)在于忽視了大撓度非線(xiàn)性影響。
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