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第19章 六院一所(2)

这种方法在后来用于解决歼8飞机的颤振试飞阻尼下降问题中也发挥了作用。

——林顺《中国科学技术专家传略·管德》

管德和他的团队所做的工作载入了中国《空气动力专业史》,其中这样写道:

气动力数值计算方法的研究和发展,与数字式电子计算机的发展和应用密切相关。我们在20世纪50年代末才开始引进电子计算机,最先运用电子计算机于空气动力数值计算的是分析颤振所需的非定常空气动力,早在1960年,112厂设计室颤振组工程师管德、陈世豪等为了确定超声速歼击机的颤振设计点及其分析计算,与科学院计算所协作;在冯康教授的指导下,建立了采用特征线坐标下菱形格网点源解法求解超声速振动翼面上非定常空气动力的数值计算法。这个计算方法是自己建立的,计算结果与线性理论精确解吻合较好,在与60°******颤振试验结果相比时,计算的颤振速度在超声速前缘下约差15%,而在亚声速前缘下误差则较大。随后通过向苏联中央流体力学研究院专家咨询和消化国外文献,认识颤振危险点是在跨声速区。根据当时的技术水平和物质条件,要想解决跨声速非定常气动力的数值计算是根本不可能的,唯一可行的办法是通过低速或亚声速颤振分析,然后对它进行压缩性修正来推测跨声速颤振特性。因而,在1961年又以美国国家航空航天局(NASA)报告R-48为基础,建立了亚声速核函数法,并编制了相应的颤振计算机程序,这两个程序都是在科学院104计算机上进行运算的。为了进一步研究超声速非定常气动力的数值计算方法,1964—1975年,601所与701所协作,曾对以线化理论为基础的核函数级数法、核函数小格法、影响系数法、递推法等数值计算方法进行全面的分析计算与评价。

在北京的这一段时间里,他们与航天系统的同行们保持着密切的联系。顾诵芬记得:

航天十院701所的崔尔杰(注4)逝世一周年的纪念会,有人发言中回忆起管德与崔尔杰的关系。当时因为航天系统的研究条件好,崔尔杰他们搞颤振的基础比沈阳还好一些。所以管德就指定陈瑞禧、潘一心,还有几个人,密切关注701所颤振方面的研究工作,要跟他们结合,认真向他们学习。

就是说他已经跟那些同行有联系、接触,而且很关心国内各方面在气动特性专业方面的发展。

1963年那一段时间,他们几个经常是住在701所的,就是云岗西路那里。

管德跟崔尔杰关系一直很好。

——顾诵芬谈话(2012年5月)

注释:

1.104型数字电子计算机是以苏联БЭСМ-Ⅱ为蓝本制造的,是中国第一台大型通用电子计算机。1958年一季度开始研制,中国科学院计算技术研究所安排张效祥负责。104型计算机的研发队伍,由中国科学院计算技术研究所、四机部(15所)、七机部(706所)和部队(总参56所)等4个单位组成。北京有线电厂和中国科学院计算技术研究所工厂生产加工,共生产2台。104型电子管计算机有22个机柜,主机、电机组机房各占地200米2。全机共用4200个电子管,4000个晶体二极管。字长39位,容量4K,每秒运算1万次,内存2048个全字长磁芯体,2台2096全字长卧式磁鼓。1959年9月,104型计算机及配套外部设备正式投入运行;1961年10月,通过国家鉴定。

2.20世纪60—80年代初,上海计算机工业发展极其迅速,并研制成功一批国内有影响的大、中、小型各类国产电子计算机,主要有X-2型晶体管计算机;J-101型低速集成电路计算机;691(TQ-5A)型数字集成电路计算机;TQ-16(709)型通用电子计算机;生产量大、应用面广的DJS-131小型多功能电子计算机;每秒运算100万次的655(TQ-6)大型数字通用计算机,以及每秒运算达350万次的905工程乙型计算机等产品。上海1966—1981年电子计算机产量总和占全国同期计算机总产量的53.6%。

3.冯康,1920年9月9日出生于江苏省南京市,原籍浙江绍兴。1939年春季,他考入福建协和学院数理系学习,1939年秋季重新考入重庆中央大学电机工程系学习,两年后转物理系,1944年毕业。毕业后他的科学方向转为数学。事实上他在大学时期兼修了电机、物理、数学三系的主课,这一基础背景对他后来的发展也起了独特的作用。

1957年以前,冯康主要从事基础数学研究,在拓扑群和广义函数论方面取得了卓越的成就。

根据国家十二年科学发展规划[1],我国要填补电子计算机研制与应用领域的空白。1957年,冯康由中国科学院数学研究所调往新成立的中国科学院计算技术研究所,参加我国计算技术与计算数学的开创工作,其后为中国科学院及全国范围内计算数学队伍的组建、培养及发展做出了多方面的重大贡献。

1957—1978年,冯康在中国科学院计算技术研究所任副研究员、研究员,负责科学与工程计算及计算数学的学术指导工作,他的科研方向转为应用数学与计算数学。作为计算数学这门新兴学科的先行者和带头人,他特别重视理论和实践的结合。冯康先生的业绩中就有“飞机机翼气动力颤振性计算”。

1980年,冯康当选中国科学院院士,同年起任******学位委员会委员。

4.崔尔杰,空气动力学家。1935年11月10日生于山东省济南市,籍贯河北高阳。1959年毕业于北京航空学院空气动力学专业。1980—1982年曾在美国普林斯顿大学机械与宇航工程系做访问学者和客座研究员。1999年当选为中国科学院院士。航天科技集团航天空气动力技术研究院研究员,曾任中国力学学会理事长、亚洲流体力学学会副主席。先后担任中国科技大学、清华大学、北京航空航天大学、山东工业大学等兼职教授,西北工业大学空气弹性研究所名誉所长,中国科技大学工程科学院院长,长期从事航天飞行器非定常气动力与空气弹性、风工程与工业空气动力学等方面的理论与实验研究。为解决型号研制中遇到的许多空气动力学和空气弹性力学问题做出贡献;在非定常流与流动控制等基础研究方面,取得多项创新成果。对非定常增升机制、钝物体旋涡脱落模式、多物体干扰等提出新见解,发展了涡致振动的非线性振子模型,提出抑制涡致振动的多种途径,对工程实际有重要意义。主持被列入“国家火炬计划”的全垫升气垫船研制和被列入“九五”国家科技攻关计划及国家重大科技成果产业化计划的“地效飞行器”项目的技术工作,解决了一系列关键技术问题,已开发出多种型号投入国内和跨国航线运行。提出建立地面效应空气/流体动力学的框架设想并对其内容做了充实与发展。

摸透米格-21

20世纪60年代初期,中苏关系破裂,苏联撤回了派到中国来的全部专家。

1961年2月,赫鲁晓夫突然给******写信,表示愿意向中国提供米格-21歼击机的制造权。

米格-21歼击机是当时世界上最先进的新型歼击机之一,如果苏联政府真有诚意将它的制造权转让给我们,无疑是我国航空工业的一次转机,不但可以解决空军后继机种告急的问题,同时也可让我们的飞机设计、制造部门在吃透米格-21歼击机各种性能基础上,设计制造出我们自己的新型歼击机。

按照中央的决定,1962年5月,六院和四局下达了《关于共同组织“米格-21”飞机技术摸底,为仿制及进一步自行设计做好准备的联合指示》。米格-21飞机又被称为62式飞机。在所长刘鸿志,副所长徐舜寿、叶正大,总设计师黄志千等领导下,摸透米格-21成为建所后的第一项重大任务。

1963年7月下旬,六院徐立行副院长在一所主持召开了六院摸透米格-21飞机技术报告会。在这个会议上,一所共宣读了22份技术报告。其中徐舜寿做了由徐舜寿、黄志千、沈尔康、蒋成英4人署名的《62式机关键技术问题和研究方案》的报告。这份报告集中了62式机的主要关键技术问题的摸透情况,受到与会代表的高度重视。一所顾诵芬、管德、肖声、冯钟越、李克唐等分别做了气动力、气动弹性、弹射救生装置、强度计算等专题报告。一所二室气动弹性组组长管德的技术报告为《摸透62式飞机中的空气弹性分析》。

此次会议并整理出版了《摸透МиГ-21飞机经验汇编》。会后,摸透工作进一步向纵深发展。

到1964年6月,米格-21飞机第二阶段的摸透学习基本完成。这期间,完成了米格-21飞机强度计算报告校核、机头锥强度计算等39项课题任务;进行了27项高速、低速吹风试验;进行了进气道地面试验、刚度试验、共振试验等64项试验。通过这些计算与试验,一方面补充和校核了设计资料,同时学习和掌握了计算和试验方法。

在摸透米格-21飞机的过程中,为了深入消化其设计思想和设计方法,并在消化的基础上达到创新的目的,开展了一系列的课题研究工作。如在气动力方面,进行了大量的吹风试验,以验证试飞员手册中规定的数据和理论计算结果,从而建立自己的气动力分析方法。为了掌握强度计算中所用的外载荷计算方法,基本上摸清了米格-21飞机所使用的强度规范。为使翼面的结构达到既重量轻又安全可靠,探讨了采用计算机进行数值计算的气动弹性分析和静强度分析的方法。飞机的温度、振动环境等是新机设计时必不可少的原始数据。为此,收集了大量的国外资料,并积极促进实测工作。

601所所史中对总体、气动力和强度计算设计研究室的工作做了概述和小结:

总体、气动力和强度计算设计研究室,围绕技术关键进行较多的理论计算(如米格-21飞机的强度计算报告校核、机头锥强度计算、小展弦比机翼的强度与刚度计算、米格-21飞机战斗性能分析、空气动力特性校验计算、重量校核和惯性矩计算等15项研究课题)和试验研究(如在低速、高速风洞中进行的空气动力特性试验、颤振模型试验、进气道地面性能试验、刚度试验、飞机共振试验、操纵系统模拟试验和飞行试验等14项试验)。通过这些试验和理论计算,一方面补充和校核设计资料;另一方面,学习与掌握计算和试验方法,积累资料,以满足仿制和自行设计的需要。

1964年8月,管德担任气动室副主任,被授予大尉军衔。

这次技术人员入伍是随着六院的军队编制进行的,时间不长。1965年5月31日,一纸通知,管德与一所的所有人员集体转业。通知是以六院一所政治部名义发出的:“根据****中央决定,我院集体转业。管德同志随院于1965年6月1日退出现役,转业地方工作。”

从穿上军装到脱掉,不到一年的时间。

国防科委第十六专业组

1963年底到1964年初,国防科委主任聂荣臻元帅根据钱学森建议和机关的意见,组建了国防科委第十六专业组——空气动力专业组。

这是代表着中国空气动力学最高水平的组织,组长为钱学森,六院副院长徐立行、国防科委一局局长刘绍先、北京航空学院副院长沈元、五院三分院副院长庄逢甘为副组长。专业组的成员为科研设计部门及院校的著名空气动力学专家、教授。经徐舜寿推荐,顾诵芬和管德成为气动专业组的成员。

顾诵芬回忆,这个专业组真是研究问题的。他记得自己曾将摸透米格-21时遇到的一个问题提给了专业组。这个问题是在收到米格-21资料后,发现其中方向稳定性数据与自己在风洞试验时测得的数据差了10倍。

那个专业组,真的是研究问题的。我们在专业组提出了米格-21吹风与资料提供数据的差别的问题,专业组进行了多次认真的讨论。

我记得有一次在友谊宾馆讨论,钱学森也来参加了。

六院七所的同志对这个问题也没有底,各种想法都有。当时做模型吹风试验,天平杆是从飞机尾后部插进机身的,为了模拟发动机喷流,尾段加了一个圆筒形的环。他们搞气动的同志说,你们方向稳定性吹得那么大,可能是加了这个环引起的。钱学森听了说:“如果这个环真有这么明显的效果,那就可以不要垂直尾翼了,弄个‘环’不就行了吗?”把这个说法顶了回去。当时用了多种方法试,都没有弄清楚。

——顾诵芬《我的飞机设计生涯》

那时的顾诵芬和管德都是30岁出头的年轻人,在全国顶尖的专家、教授和空气动力学前辈面前,他们已经可以平等地讨论技术问题。

注 释

[1].“国家十二年科学发展规划”指《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要(修正草案)》。

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