中国无人机之父范绪箕:百年航空人追梦七十载

2016-06-05 14:59广西黎淑贞
金秋 2016年15期
关键词:靶机热应力风洞

文/广西·黎淑贞

中国无人机之父范绪箕:百年航空人追梦七十载

文/广西·黎淑贞

主持人/石朝阳 人物邮箱:jqshizhaoyang@126.com

他是最早提出研制中国自制无人机的科学家,他师从冯·卡门教授,与钱学森为同门室友,良师和益友对他一生产生巨大影响——他就是范绪箕,上海交通大学原校长,中国著名力学家、航空科学家。

当中国多种世界先进水平“无人机”集体亮相珠海航展时,中外媒体纷纷询问这位中国“无人机之父”有何感想,范绪箕感慨道:“这是我一生理想之一,我非常高兴地看到理想变成现实。”

2013年1月,他百岁寿辰时,上海交大新闻网曾刊发《一位“百岁航空人”与交大航空报国梦》,并评价范绪箕“自身就是历史”。他以百岁高龄,见证了中国航空航天事业的曲折发展;“本人即为传奇”,直到百岁仍在指导博士研究生,“挑战人类从事科研年龄的极限”;是一部“浓缩的航空航天发展史书”,也是践行“航空报国梦”的典范。

与钱学森五载同门

范绪箕早年便身怀“航空报国梦”。

范绪箕的父亲是满清政府选派的第一批留俄学生,学习铁路工程,回国后从事铁路技术工作,参加了由俄国支持的满洲里—绥芬河铁路测量和修建工作,还曾担任中东铁路局局长、中苏理事会理事,是一位正直爱国的知识分子。

1914年1月5日出生的范绪箕,童年时代深受父亲影响,知晓国家富强非科学技术发展不可,读书尤为发奋。他7岁入北京崇德中学附小,9岁即进崇德中学学习。

1925年,范绪箕随家迁往哈尔滨,进入哈尔滨工业大学俄文预科班。1929年,他毕业考入哈尔滨工业大学机械系。当时,这所由俄国支持开办的大学,教材用的是俄文,讲课也用的是俄语。

1935年,范绪箕获得工程科学学士学位。1936年,他便留学美国加利福尼亚理工学院,攻读机械和航空工程,第二年获机械工程硕士学位,第三年获航空工程硕士学位,1940年在世界著名科学家冯·卡门指导下获航空工程博士学位。

在美留学的5年,是范绪箕求知的重要时期。他的导师冯·卡门是上世纪最杰出的科学家之一,世界航空科学泰斗,也是中国著名科学家钱学森的博士导师。范绪箕与钱学森既是同门,也是室友。

冯·卡门曾开创辉煌兴旺的卡门年代,他强调培养独立思考和自己动手解决问题的能力,研究工作上强调理论研究必须联系实验观察,而且受实验观测指导的原则对范绪箕起了很大影响和启发作用。在美5年,范绪箕眼界大开,知识面大大拓宽。

在抗日战争最艰难的阶段,范绪箕回国了。

当他在上海走下船舱,沦陷区的凄惨更坚定了他献身祖国科学事业的决心。他冒着生命危险,绕道香港,历尽千辛万苦,到当时已西迁遵义的浙江大学机械系任副教授。

1942年,范绪箕应聘到航空研究院任研究员,次年又到昆明,受聘于清华大学航空研究所任教授。

为建风洞自掏腰包

1945年,范绪箕开始在浙大筹建航空工程系。当时抗战刚胜利,学校经费非常短缺,物质条件十分匮乏。

范绪箕认为,航空学科是应用性很强的学科,人才培养离不开实验设备。他一面大力聘请专家及技术员,一面积极筹建实验设备。

浙江大学3英尺低速风洞的建造,更是不易。早在美国留学时,范绪箕就被加利福尼亚理工学院拥有的大型风洞深深吸引,明白了风洞对发展航空科学的重要性。

无参考样板,他自行设计图纸,把关审核;缺少经费,不能委托工厂建造,他自己出资千方百计搞材料,发动大家动手加工,终于建成这座风洞,在航空系教学中发挥重要作用。直到前几年,风洞迁到西北工大的部分还在发挥作用。

浙江大学航空系从无到有,逐步发展,在国内高校占有一席之地。

1952年,全国院系调整,范绪箕奉命主持中央大学、交通大学和浙江大学三校航空系合并及筹建华东航空学院工作,范绪箕任校务委员会主任兼教务长。他重视师资力量培养,重视学科特别是前沿学科发展动态,使教学工作很快走上正轨。1955年,范绪箕被评为一级教授,成为当时我国航空院校中惟一的一级教授。

1956年,范绪箕调任南京航空学院副院长,主抓教学与科研。他从中国航空教育实际出发,在南京航空学院专业设置、师资培养、重点实验设备建设等关键性问题上,起到重要组织和决策作用。他几乎忘却时间,常常工作到深夜;他深入基层调查研究,解决问题。

1956年,范绪箕加入中国共产党,当选为第三届全国人民代表大会代表。他是中国航空学会发起人之一,曾任第一届常务理事;筹建成立江苏省航空学会,担任第一届理事长。范绪箕在南航工作的20多年间,南京航空航天大学从最初的中专转制为大学本科,继而建设成为全国重点大学。

他先后主持研制了亚、跨、超音速风洞和热应力模拟试验设备,组织建成进气道试验设备、低压燃烧试验设备、三自由度液压飞行模拟转台和大型连续工作式气源装置。这些项目都是与专业建设和基础理论相配套,在南航教学和科研中发挥了很大作用。

范绪箕认为,一个航空学院没有供教学实验和科学研究的风洞设备不可思议。他积极倡导并主持研制、筹划建造的风洞,先后为中国航空航天工业完成一系列重要验证定型工作。

经过几十年发展,南航风洞已完成配套化,成为具备现代化测试手段的中国空气动力学研究试验基地之一,并为中国航空航天事业发挥重大作用。

退休后30年每天工作6小时

1979年,范绪箕调上海交通大学任副校长,第二年任校长、校学术委员会主任,1984年起退居二线。他积极推行教育改革,活跃深化了学校教学、学术工作;提倡对交叉边缘学科研究,组织了跨系的学科委员会;重视师资队伍建设,成立了培养师资办公室,并联系安排选送大批优秀青年教师、学生出国深造;积极发展同世界各国的学术交流和科技合作,大大推动了上海交通大学的对外工作。

他担任领导职务的5年,正是上海交通大学启动高校教育改革的关键时期,当时的校领导班子以“敢为天下先”气魄,创造高校改革数个第一:第一个走出国门开展对外交流,开启“中美高等教育交流破冰之旅”;第一个接受海外捐赠建图书馆,开高校引进外资先河;率先进行学校内部管理改革,建立一批高新尖端学科……上海交大的改革实践和成果,得到邓小平等中央领导肯定,改革经验被写入全国人大六届三次会议的《政府工作报告》。

而在办学上,范绪箕主张按照学生爱好和特长进行教学,提出对刚入学学生实行导师制,发现学生爱好和特长,帮助他们找到最适合的专业。他还鼓励发展新的跨学科专业,推行启发式教育。

1983年,范绪箕利用世界银行贷款,挑选了38位成绩优异的交大学子出国留学,并为每位学生选学校、选专业、选导师,这一举措在当时是突破性的。

后来,被挑选出来的38位“世行生”都学有所成,成为各自领域的佼佼者,包括微软亚洲研究院副院长赵峰、密歇根大学教授倪军、现任美国哥伦比亚大学机械工程系主任姚一心等。

1984年,范绪箕退休,作为我国空气动力学研究的先导者之一,他对中国热应力学科发展作出了重要贡献。当时,尽管已卸去上海交大校长职务,但范绪箕却并未“解甲归田”。

他把所有精力投入到科研和研究生培养工作中。他说:“职务上我已经退休,但我的工作则刚刚开始。”

从那时起的30年来,范绪箕仍每天坚持工作6小时以上。查阅资料,进行实验,撰写论文,与学生们讨论科研问题,参加活动与青年学子分享自己科研心得……工作让他快乐、健康、充实。

72岁时,范绪箕开始研究航天飞机的热防护系统,在高温应力及断裂疲劳、振动、损伤等领域取得卓越成就;92岁和96岁,他分别完成两篇高水平论文。而当他百岁时,还在梦想着,如何将纳米等热防护材料技术应用到神舟飞船上。

受国际同行广泛关注

从1962年起,范绪箕一直致力于热应力学科发展,主持建成热应力模拟试验设备,完成了国家许多重要热强度实验项目,开拓了我国在该学科研究和应用工作。

1979年后,他在上海交通大学组织成立热应力研究室,致力于热应力设备研制、热应力问题研究。他指导研究生对热应力耦合理论、焊接相变问题、热测试方法、复合材料热应力等方面进行大量研究,取得一系列成果。他提出的物性测定方法,被美国国家标准化和技术研究院出版的《Thermal Expansion of Solids》(固体热膨胀)采用。

范绪箕还领导研究室完成国内最早的“飞机风挡鸟撞软体冲击问题”和“热结构与热应力研究”等科研任务,他在航空、教育事业方面的贡献和在热应力学科的成就受到国际同行的广泛关注。

1983年8月,在澳大利亚悉尼举行的第14届国际冲击波及激波管会议上,范绪箕应邀作“中国在激波管方面的研究状况”大会报告,他还是该国际会议主席团成员和特邀顾问,先后应邀在澳大利亚国家航空研究院,美国麻省理工学院、明尼苏达大学、普渡大学和新南威尔士大学,加拿大曼尼托巴大学等讲学。

1996年起,范绪箕开始研究航天飞机热防护系统。他在国内率先开展热应力理念和实验应用方面研究,并在高温应力、蠕变、焊接相变及断裂疲劳、振动、损伤等诸多领域取得卓越成就。目前我国神舟飞船使用的是烧蚀热防护,飞船返回地球后返回舱表面看上去像被火烧过一样,范绪箕梦想将纳米等热防护材料技术应用到神舟飞船上,让神舟飞船“看起来更美”,而且能够像航天飞机一样往返起降。

研制无人机“这是我一生的理想”

2012年,珠海举办的第九届中国航展上,中国多种世界先进水平“无人机”集体亮相,获得中外人士广泛关注。作为最早提出研制无人机的科学家,范绪箕教授再次出现在人们视野。

媒体纷纷询问这位被称为中国“无人机之父”的科学家有何感想,范绪箕感慨道:这是我一生理想之一,我非常高兴看到理想变成现实。

范绪箕对“无人机”研究从未停步。他的办公室里,一直陈列着无人靶机、“歼十”“飞豹”、ARJ21支线飞机、“天宫一号”模型,无声诉说着这位百岁老人的喜悦和牵挂。

早在1958年,范绪箕就提出研制无人驾驶飞机构想,根据钱学森的建议,结合国家导弹研制计划需要来研制靶机。

靶机是一种用于打靶训练的专用无人驾驶飞机,具有造价低、重量轻、飞行时不受人体生理条件限制等特点。上世纪50年代,靶机在国外得到迅速发展,而在我国还是空白。

在“以任务带教学和实验室建设”思想指导下,范绪箕开始着手实验室建设。他抽调人员组织成立研究室,建成亚跨超风洞、三轴飞行模拟转台等关键实验设备,先后研制“南航一号”拖靶机和“南航二号”超音速靶机,并在此基础上演变为“长空一号”无人靶机。

这项工作的开展,不仅锻炼提高了教师队伍,推动了南京航空学院科学研究的发展。南航成立无人机研究所,相继研制成功的“长空”系列靶机满足了国防建设需要。

在当时,为了加快研制靶机,钱学森为范绪箕提供了风洞图纸,还提供了一批当时紧缺的钢板。

谦称自己是“推磨小驴”

在学生眼中,范绪箕是“很有亲和力的严厉师长”,他在科研上以认真和严谨出名,但对新思路新方法又总有开放心态。

生活上,范绪箕又是位很有亲和力的朋友。身体好时,几乎每年春节前,都会请学生到家里吃饭,亲自“买汰烧”;他还倾其所有捐助家庭困难和重病实验室助手,他说自己“知足常乐”“没有家累,思维单纯”。

回顾自己的百年岁月,范绪箕总是谦虚地把自己喻成“一头推磨小驴”。范绪箕在不同时代顺应历史要求,勤勤恳恳推动自己的磨盘。

两年多前,100岁的范绪箕教授每天早晨到办公室的第一件事,就是打开电脑看当天科研动态,然后去实验室做实验。去年实验室刚刚购买了一台光学仪器,他还在研究这台仪器的光学性能。

他每天生活很规律,早晨起床吃面包喝牛奶,晚上回家就自己简单做个汤或蒸条鱼,中午吃两个包子,加上自己前一晚上做的菜。天冷时吃个苹果,天热时加根黄瓜再吃点番茄。晚上看看书、看看电视。

他一直很关注中国大飞机的制造和发展,曾经说:“我们如今人力强了,年轻一代航空人成长起来,国力也强了,所以才有了自己制造大飞机的可能。我们国家要造自己的客机,最关键的是发动机。大型客机的发动机非常复杂,很多航天人为此不断努力,结果都未能如愿。光是大飞机发动机涡轮叶片的制造就曾是一个不可能完成的任务,好在如今我们国力强盛,科技进步,有了攻克这些难题的可能。”

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