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传记连载
钱学森(五)
王寿云 等

发布时间:2005-09-30 11:13:37   点击: 2617次

周恩来总理和聂荣臻元帅是钱学森最崇敬的我国科技事业领导人。他说过:“按照我的体会,周总理、聂老总就是把他们过去在解放战争中组织大规模作战的那套办法,有效地用到科技工作中来,把成千上万的科技大军组织起来了。”

钱学森1965年2月15日任第七机械工业部副部长,1968年兼任中国空间研究院第一任院长,1970年6月12日任国防科学技术委员会副主任,1982年任国防科学技术工业委员会科学技术委员会副主任(1987年7月任高级顾问)。钱学森是中国共产党第九、第十、第十一、第十二届全国代表大会代表和中央委员会候补委员。

1979年,钱学森荣获加州理工学院“杰出校友奖”(TheDistinguished AlumniA Ward)。

1985年,钱学森因对我国战略导弹技术的贡献,作为第一获奖人和屠守锷、姚桐斌、郝复俭,梁思礼、庄逢甘、李绪鄂等获全国科技进步特等奖。

1986年4月11日,中国人民政治协商会议六届四次全国委员会增选钱学森为副主席。两个月后,中国科协第三次全国代表大会在1986年6月27日一致选举钱学森为中国科协主席。

1989年6月29日,在美国纽约召开的1989年国际技术与技术交流大会授予钱学森“威拉德W.F.小罗克韦尔(Rockwell,Jr.)奖章”和“世界级科学与工程名人”、“国际理工研究所名誉成员”的称号,表彰他对火箭导弹技术、航天技术和系统工程理论作出的重大开拓性贡献,称他“作为加州理工学院学生时,冯·卡门教授就因他在喷气推进和超声速飞机设计方面的才智而对他特别宠爱。在有关火箭设计的研究工作中,为发展喷气推进,他引入了钱学森公式。钱学森长期担任中国先驱的火箭和航天计划的技术领导人。他对航天技术、系统科学和系统工程做出了巨大的和开拓性的贡献。”

开创性的科学贡献

钱学森共发表专著7部、论文300余篇。以下将其主要贡献作一概述。
应用力学

钱学森在应用力学的几个领域都做过开拓性的工作。
空气动力学方面
在20年代末期,力学工作者对飞机机翼理论的阐明和对流体物体在表面产生的摩擦阻力的理解,导致了流线型单翼飞机的设计概念的形成,推动了当时航空技术的发展。到30年代中期,终于因全金属薄壳结构的出现而变成事实,完成了飞机设计中的一次革命。后来飞机的速度逐渐增加了,出现的问题是采用老式气动力设计的飞机飞到接近声速时产生冲击波,飞机的阻力很快加大。于是出现一种不正确的说法,即声速就是“声障”,是突不破的。30年代开始大力发展的气动力学,或者叫可压缩流体力学,陆续产生了后掠翼概念、有效等截面概念、超临界翼概念,以及计算发动机功率要求的方法。这就为跨过声速的飞行奠定了理论基础,指出了发展超声速航空器的方向。航空技术的这一进展,是通过整整一代理论科学家和实践工程师的思考和奋斗而取得的。钱学森对空气动力学的贡献,就是在这样的历史背景下作出的。比较突出的贡献有: .1938年,钱学森与冯·卡门合作进行的可压缩流动边界层研究,揭示了即使一个运动的热体与外界冷空气在某一飞行马赫数时有相当的温度差,对物体的冷却仍逆变为加热。这是由于空气受压缩,温度升高和边界层传热率增加的结果。钱学森和冯·卡门给出了发生这种逆变的马赫数计算公式。他们当时在考虑此问题时,还只有理论上的兴趣,后来证明,这显然是一个实际问题。例如,垂直起飞火箭就与它有关。 .在30年代末,这一研究有实际意义:当时试验飞机模型的风洞风速一般都不高,与声速比即马赫数不到0.2,不能测定飞机在高马赫数飞行时表面受到的压力,因此极需一个从低马赫数风洞实验结果修正到高马赫数的方法。计算压缩性影响的第一个近似理论,是由L.普朗特(Prandtl)和H.葛劳渥(Glauert)提出的,该理论基于扰动很小的假设,在亚声速情况能导出一种适用于估算压缩性影响的简单修正法,但不够完善。钱学森在1939年发表了关于可压缩流体二维亚声速流动的研究结果,冯·卡门在1941年发表了关于空气动力学中压缩效应的研究成果。他们对翼上的压缩作用,共同提出了一个更普遍一些的修正,不用扰动很小这一假设,而是基于经过他们修正的流动方程的另一种线性化,使它能应用于高速流动,特别是应用于计算作用在翼型上的诸力。卡门-钱学森方法能给出某一速度范围内的满意结果。 3.钱学森与郭永怀合作,最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。他们发现,对某一给定外形,在均匀的可压缩理想气体来流中,当来流马赫数达到一定值时,物体附近的最大流速达到局部声速,这时的来流马赫数即为下临界马赫数;当来流马赫数再高时,物体附近出现超声速流场,这时数学解仍然存在,但当来流马赫数再增加时,数学解突然不可能,即没有连续解,这就是上临界马赫数。所以真正有实际意义的是上临界马赫数,而不是以前大家所注意的下临界马赫数,这是一个重大发现。
固体力学方面 

早年薄壳结构理论有一个谜,如圆柱形薄壳受轴向负载时,其理论失稳值远大于实测数,差3至4倍。为解决这个问题,从1940年开始,钱学森与冯·卡门合作,对飞机金属薄壳结构非线性屈曲理论的研究取得了一系列成果,包括外部压力所产生的球壳的屈曲,结构的曲率对于屈曲特性的影响,受轴向压缩的柱面薄壳的屈曲,有侧向非线性支撑的柱子的屈曲,以及曲度对薄壳屈曲载荷的影响等。结果说明过去理论的缺点在于忽视了大挠度非线性影响。

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