
俞鴻儒:氣體動力學家,中國科學院院士,中國科學院力學研究所研究員、博士生導師。
“神舟”系列飛船,“東風”系列導彈……這些國之重器橫空出世前,都有同一個“搖籃”——風洞。著名氣體動力學家俞鴻儒潛心研究風洞技術60多年,取得了一項項舉世矚目的成就。2024年4月8日,96歲高齡的他獲評“2023年度感動中國人物”。評委會給予他的評語是:“做別人不敢做的,做別人做不成的,他獨辟蹊徑,一往無前。撥開科學的霧,蕩去歲月的塵,我們看到一位科學家黃金般的心。”
記者:您是新中國第一代大學畢業生,后來是怎么與風洞技術結緣的呢?
俞鴻儒:1949年我從同濟大學數學系畢業后,到大連工學院機械系深造,后留校擔任助教。1956年,著名力學家郭永懷歸國,與錢學森一起創建了中國科學院力學研究所。那年,28歲的我慕名考入“力學所”讀研,有幸跟隨導師郭永懷從事“激波風洞”的研究建造工作。
風洞被稱作“飛行器的搖籃”,能產生可控制的氣流,用來模擬飛行器在空中飛行的復雜狀態,從而發現設計缺陷并進行改進。飛機、導彈、太空飛船等,無不要在風洞里“千吹百煉”之后才能上天。
記者:我國的風洞技術一度遠落后于西方,在一窮二白的年代搞科研,您承受了不小的壓力吧?
俞鴻儒:是的。在國家經濟困難時期,我們心中只有八個字——咬緊牙關,奮起直追。1958年初,“力學所”成立研究組,開展激波管、激波風洞研制工作。讓我感到意外的是,導師郭永懷指定我當風洞研究組組長。要知道,當時“力學所”8個研究組中,7位組長都是知名專家,而我只是剛進所10個月的新人。
當上風洞研究組組長后,我肩上的壓力更大了。關于風洞設備的研制,國內幾乎是一片空白,連導師郭永懷都沒有相關實操經驗。因此,具體工作該怎么做,要我帶著團隊去闖。
記者:風洞的工藝要求很高。新中國成立初期各方面基礎都比較薄弱,您是如何尋求突破的?
俞鴻儒:我選擇了氫氧燃燒驅動方式。這種方式易發生爆炸,危險性較大。但它的好處是構造簡單,不依賴高技術裝備。經過論證,導師郭永懷同意這條技術路線,但提出一個要求:防止發生人身傷亡事故。
他的擔心很有預見性——最嚴重的一次爆炸,將實驗裝置的一個大零件轟了出去,擊穿了墻體!所幸房間里沒有人,因為每次點火試驗我們都會清場。錢學森和郭永懷等兩位導師關照:“人不能受傷。要在失敗中摸索出經驗來。”
實驗室發生幾次爆炸后,我逐步摸清了危險的根源——技術上稱之為“爆轟”。那是一種極限燃燒形式,其燃燒速度是氫氧燃燒速度的上百倍。后來我通過提高氫氣的占比,使其超過發生“爆轟”的上限,解決了問題。此后的幾十年中,風洞研究組再也沒有發生重大事故。
記者:新中國成立以來,有代表性的風洞都是您主導研發的,您和同事取得了哪些重要成果?
俞鴻儒:風洞涉及空氣動力學、材料學、機電工程學、聲學等20多個專業領域,技術難題非常多。在頻頻試錯后,我們在1958年取得了首個重大成果——我國第一代激波管研制成功!有了它,就可以讓風洞管道中產生氣流,模擬真實的大氣環境,進而供飛機、導彈等做實驗。
1964年初,在先后研制出JF-4和JF-4A兩型激波風洞后,我們開始攻關中國第一座大型高超音速風洞——JF-8,其設計尺寸和參數都對標當時的國際先進水平。在那之前,北京大學曾研發出試驗型風洞,規模比JF-8小,光加工費就花了80萬元。一年半后,沈陽重型機械廠按我們提供的圖紙造出了JF-8——它的加工費僅用了8萬元。
記者:1991年您當選為中科院院士。在那之后,您的工作重點仍然是風洞研發嗎?
俞鴻儒:是的。那時形勢非常緊迫——為了開展高超音速飛行試驗,發達國家紛紛籌建大型自由活塞驅動高焓激波風洞。結合國內的情況,我顛覆性地提出用“爆轟”驅動的方式產生高焓實驗氣流。在那之前,世界上還從未有科學家提出這種大膽設想。“爆轟”是一種極端狀態,我采用逆向思維方式——何不利用“爆轟”的巨大威力作為新的動力?
我堅信實踐是檢驗真理的唯一標準。有一次應邀到國外訪問,我在一所工業大學的激波實驗室內,通過“蹭”人家一流的科研設備,證實了“爆轟”技術的可行性。回國后,我立即主導啟動氫氧“爆轟”驅動技術研究。由于經費有限,能自己動手焊接、制作的風洞設備,我們都舍不得花錢定制。1998年,我們建成了世界上第一座“爆轟”驅動高焓激波風洞——JF-10。
記者:進入21世紀,我國的風洞研發工作又取得了哪些重要成果?
俞鴻儒:本世紀初,各國激波風洞的試驗時間普遍只有幾毫秒,后來美國人把試驗時間延長到30毫秒。我提出,要建成高超音速復現激波風洞,并達到100毫秒的試驗時間。唯有如此,才能讓風洞的狀態從“模擬”跨越到“復現”,在地面上營造出高超音速飛行條件,攻克這項世界級難題。
2008年,JF-12高超音速復現激波風洞項目獲批上馬。2012年5月,“力學所”建成JF-12高超音速復現激波風洞。它總長265 米,仿佛一條巨龍,可在地面上復現馬赫數5—9的飛行條件。它是全球第一座大型高超音速激波風洞,整體性能處于國際領先水平。
記者:作為90多歲高齡的業界泰斗,您對中青年科研工作者有著怎樣的期許?
俞鴻儒:我一直認為,工作要一代一代接下去。像我的導師們一樣,我愿意擔當年輕人的引路者。在JF-12等大型風洞研制項目中,我放手讓一些優秀的青年科學家施展才華。JF-12風洞獲得國家科技進步獎時,我要求把自己的名字放在最后。他們(中青年科研工作者)做完這個項目,有了成就感,以后的工作就更好開展。
2019年國慶閱兵式上,“東風-5”彈道導彈霸氣出場——它曾在我們研制的風洞設備中進行過多項測試。有記者問我:“看到東風-5經過天安門廣場主席臺時,您內心是什么感受?”我說:“我只是幫了一點忙,主要工作是大家做的。”
記者:作為“中國風洞之父”,您絲毫沒有大科學家的架子。您現在的生活是怎樣的?
俞鴻儒:我90歲退休后才閑下來,本想帶老伴兒多出去轉轉,彌補多年來因忙于工作對她的虧欠,但她的身體不允許。她患有糖尿病和高血壓,時常腿軟、頭暈,很少外出。我就專心在家照顧她。
幾十年來我們一直住在中科院黃莊小區一間70多平方米的房子里。屋子里最多的就是書。我的心臟里面放了支架,股骨做過置換手術,但炒菜做飯、收拾房間這些都還能做。
近兩年,我一直堅持到單位的小禮堂參加學術年會,為新建造的JF-22高超音速風洞等項目鋪路搭橋,解疑釋惑。
采寫:東亮? 編輯:姚志剛? ? winter-yao@163.com