百年清华

博学笃志 明德求真——管德学术成长资料采集小组工作心得

2019-01-09 | 师元光 | 来源 《中国科学报》2019-01-09 |

面对病床上虚弱的管德,我们想到的——是开国大典上擎旗走在清华大学航空系队伍里青春焕发的他;是歼教1设计过程中手摇计算机、潜心钻研的他;是歼8研制中为解决抖振与顾诵芬等人一起奋力拼搏的他;是歼8Ⅱ现场总指挥岗位上系统谋划、指挥若定的他;是中国民航改革发展关键时刻与决策层领导一起继往开来、推陈出新的他;是面对高层领导恪守原则、据理力争的他;是站在大学讲坛上为培养新一代航空科技人才呕心沥血、辛勤耕耘的他……

今天是管德院士逝世一周年的日子,谨以此文缅怀先生。

2016年,中国工程院院士、我国著名空气动力学家管德入选老科学家学术成长采集工程,中国民航局组建了管德采集小组并委托中国民航运输协会主管该项工作。采集小组由运输协会理事长助理林明华担任组长,邀请航空工业科技委师元光、贾小平,沈阳飞机设计研究所张杰敏、姚永全等参加采集工作小组。这是因为管德1985年以前一直是在航空工业系统工作,加之2012年,航空工业科技委和沈阳飞机设计研究所曾联合组织编委会、编写组撰写了管德传记——《中国飞机气动弹性专业的奠基人管德》,此次参加采集小组的航空工业系统的人员都曾是管德传记编写组成员。

2016年8月2日,采集小组部分成员与管德院士见面,汇报了采集工程的工作内容和具体计划。这次见面是在北京医院的病室中,他明显瘦弱了许多,话语不多,虽然气力有些不支,但目光炯炯有神。

2017年4月14日,我们再次约谈,仍在北京医院。他较前更加虚弱,很多时候是他的夫人王露瀛代为讲述。他神情专注地听着,夫人讲完一段后会问他,我说得对吗?他用力地点头表示认可,有时会用极简的言语给予补充。

2017年4月14日,采集小组与管德院士和夫人王露瀛(左一)交谈

管德被查出患肾癌是在1991年,那时他从航空工业部总工程师、科技局局长、部科技委主任上调中国民航局任副局长5年多。59岁的管德冷静地接受了这一现实。从那一年开始,他在继续努力工作的同时,增加了与疾病顽强斗争的一项内容。20多年过去,管德坚强地跨越古稀,步入了耄耋之年。

2012年,管德告诉我们,自己的癌症已转移到肝部。说这话时他语气平和,神态从容,根本不像是谈论发生在自己身上的事。编写组成员贾小平慨叹:对于像管院士这样的强者,病魔也得服输。

面对病床上的管德,我们想到的——是开国大典上擎旗走在清华大学航空系队伍里青春焕发的他;是歼教1设计过程中手摇计算机、潜心钻研的他;是歼8研制中为解决抖振,与顾诵芬等人一起奋力拼搏的他;是歼8Ⅱ现场总指挥岗位上系统谋划、指挥若定的他;是中国民航改革发展关键时刻,与决策层领导一起继往开来、推陈出新的他;是面对高层领导恪守原则、据理力争的他;是站在大学讲坛上为培养新一代航空科技人才呕心沥血、辛勤耕耘的他……

实践中自学成才

采集工作是一项探究老科学家内心世界、感悟他们人生真谛的工作。在梳理史料中,令我们感到惊异的是管德的学业几乎是靠自学而成。

1932年7月12日,管德出生在北京。父亲尹凤鸣是清末留日武备生,日本陆军士官学校第八期(1909年12月—1911年5月)毕业,回国后曾任保定陆军军官学校教官,1925年被中华民国北京政府授予陆军少将。凭学历、资历及人脉,尹凤鸣本可以飞黄腾达,但出于对龌龊官场的厌恶,他很快就脱离军政两界,在北京当起了寓公,靠房租收入维持一个大家庭的生计。

在日寇入侵、北平沦陷以后,尹凤鸣不许自己的孩子到日本人控制的学校读书,所以管德的小学、初中学业都是请家庭教师在家中完成的。抗战胜利后,管德考入北京五中。高中毕业时,他报考了清华大学、北洋大学两所大学的航空系,高考成绩分别名列第二、第一,被两所大学同时录取。最终他选择了清华大学。在管德《国立清华大学学生历年修习学成绩记载表》备注栏有这样的记录:“该生入学考试国文、英文成绩已合免修标准。”

解放初期,政治运动接二连三,管德作为积极分子,学习时间被挤占了很多,普通物理实验课老师曾因此有意在期末给了一个他59分的成绩。

1952年,根据政府要求,大学三年级学生提前毕业,管德被分配到第二机械工业部航空工业局。他在调研科担任局刊《通报》的主编。

1956年8月,四局决定在112厂、410厂分别成立飞机、发动机设计室。任命徐舜寿为飞机设计室主任设计师,叶正大、黄志千为副主任设计师。当时管德等一批年轻人急切地请求局领导让他们投身飞机设计研究。时任局长王西萍后来回忆:“1956年,当科研设计工作拉开序幕之后,这个科里的一些骨干,如管德、叶锡琳、朱永祺、洪亚新、朱元喆等都先后被放走,到更需要他们的地方去了。”

二战期间,多种机型在高亚音速飞行时多次发生空中解体事故。经过分析,专家们发现机翼、水平尾翼颤振是导致事故的直接原因。进一步的研究证明,飞行器结构在飞行中发生的变形会影响到气动特性,并导致进一步的变形,构成结构变形与空气动力交互作用的所谓气动弹性现象。随着飞行速度提高,气动弹性会显著影响操纵稳定性,并使机翼结构抵抗变形的能力下降,甚至使飞行器结构破坏,造成事故。由此,颤振验证逐步成为研制设计飞机必须考查的项目,并被列入强度规范。

徐舜寿敏锐地注意到国际上对气动弹性问题的研究,他安排管德从事这方面的工作,为他提供了仅有的几本专业书籍,还聘请当时国内最高水平的张桂联、黄玉珊、陈基建等教授作为顾问工程师,为管德和设计室的年轻人讲课、辅导、答疑、解惑。

在空气动力学界,气动弹性至今还是一门在探索和逐步完善中的边缘性分支学科,涉及大量力学、数学方面的理论知识以及研究、计算分析方法。这都需要管德在工作中不断学习、摸索。管德夫人王露瀛说:“与冯钟越等人相比,管德觉得自己落后了许多。因为冯钟越虽然与他一样,在学校里没有学很多,但出校门后没有脱离技术,一直在学习和积累,而管德在机关做行政性工作5年,没有深入钻研技术,所以他认为自己必须付出更大的努力才能赶上大家。”

管德的工作是国内第一次飞机设计的颤振计算。初战告捷,他的计算成果得到了教授、专家的赞许,黄玉珊教授专门写信褒奖他,这不仅是由于他在当时交上了一份漂亮的答卷,更是对他的刻苦钻研精神、悟性和自学能力——一个将科学技术作为毕生事业选择的人最为重要的素质的肯定。

一切从实际出发

“管德非常注重专业知识的积累,密切关注着国际气动弹性专业前沿技术的发展。他有一个破笔记本,大概是从1959年困难时期开始用的,笔记本活页纸都是灰色的再生纸。那时候沈阳能看到的技术资料很少,他每次经过北京,总要去科技情报所和国防科技情报所查找资料,然后分门别类把文献目录摘抄在笔记本上。他自己曾说过,那个本子上收集了20世纪50年代到80年代的气动弹性领域的文献目录,他感到获益匪浅。我最后一次看到他那个‘破本’是在上世纪80年代,已有一寸多厚了。从民航局退休后,他还经常来628所借文献、看期刊,特别是美国航空航天学会(AIAA)的AIAA Journal(美国航空航天学会学报)。”中国工程院院士顾诵芬回忆说。

管德从20世纪50年代开始搜集的气动弹性专业文献资料手抄本

管德一直关注着国外前沿技术的发展,并从中汲取着丰富的营养。但在实际工作中,他坚持联系实际,自主创新,走中国自己的学术发展道路。在《中国科学技术专家传略》中,写到了管德在高速风洞颤振试验的“半结构相似”模型——高速风洞的颤振试验要求颤振模型同实物不但要有空气动力外形的相似,而且要有相似的刚度分布和质量分布。这使得模型的设计制造相当复杂。如果有大尺寸的高速风洞或低弹性模量材料,可以用“结构相似”模型。就是说,翼面的主要受力构件——梁,主要的肋和蒙皮,都能在模型上按相似比例得到模拟。但是,当时国内这两种条件都没有。当时国内能用于颤振试验的高速风洞尺寸很小,实验段剖面尺寸为0.6米×0.6米,可用的模型宽度(展长)不过0.3米左右。对于尺寸这样小的模型,按相似比例模拟下来,蒙皮已经薄得无法制造。为了克服这个困难,管德提出了“半结构相似”模型的概念和具体的设计方法,并成功地进行了歼8飞机机翼动相似模型的高速颤振试验。后来这种方法还推广到低速颤振试验和其他型号上去。

这一创新留给气动弹性专业后继者的是管德显赫的名气和声望。他的博士研究生邱涛回忆说:“管老师在气动弹性专业领域的名气很大……在工程界,现在国内评价管德就是‘牛’,‘牛’在什么地方?一个歼8机翼,用三根棍,就把颤振问题搞清楚了。这里说的就是他用那三个梁确定的模型,然后就把颤振问题搞清楚了,所以在这方面,业内的专家们对他都特别佩服。”

1981年,由管德任主任工程师的“航空结构动力分析系统(HAJIF—Ⅱ)”完成了研制。该系统具有结构固有振动特性计算、考虑主动控制系统的颤振计算和部分突风响应计算功能。改进的同时迭代法,改进的超元阵技巧、多极子结构动力综合技术是该系统的创新点。多极子结构动力综合技术为带多种外挂物的动力特性计算提供了新的分析方法。

该系统是我国第一个航空结构动力分析系统,经过实际使用证明工作可靠,能够满足目前航空结构固有振动和气动弹性分析的迫切需要;在力学、数值计算和程序设计中采用了不少国内外20世纪70年代后期的新技术,具有国内的先进水平。

管德的成就得到了国内同行的肯定。北京航空航天大学陈桂彬教授谈到管德时说:“他写的文章、他编过的书我都看过,我觉得他有很高的学术水平。我们这个专业最重要的就是动力学、振动的理论和数学基础,我觉得他在这几个方面都是很强的。管德很敬业。他对气动弹性理论有深刻的理解,在工程实践中有丰富的经验。在国内气动弹性领域,他有很大的贡献。”

同时,管德的成就也得到了国际同行的认可。1980年11月至12月,管德被派往西德进行共振试验方面的合作。在一次国际航空科学大会中,顾诵芬见到了在西德航空航天研究院—哥廷根空气动力学研究所开展技术合作的管德。“德国人很看重管德,给他一间单独的办公室,门上挂着的姓名牌上写着Dr.管德 (管德博士)。德国人允许他随便进入资料室查阅所有资料。管德对韩宽庆和我说,其中有不少是涉及机密的内容,但德国人对他不保密。”顾诵芬回忆说。

管德也曾对夫人王露瀛讲过,由于国际上从事气动弹性研究的科技人员数量不多,所以德国方面向他提出,希望他能留在哥廷根空气动力学研究所长期工作,他婉言谢绝了这一提议,回答说:“我还要回去报效我的祖国。”

管德把国外学到的先进技术运用到国内专业建设,回国后发表了《地面共振试验技术》一文,获航空工业部科技成果奖。

对事业矢志不渝

熟悉管德的人都知道,他是一位执着于自己研究专业的人。

2011年10月,管德在接受采访时也曾坦言:“从那(歼教1设计)开始,我就开始搞气动弹性力学专业了,以后再也没有改专业。不管我调到哪儿,不管行政职务怎么变化,对这个专业始终没有放松。到现在我还是北航的兼职博士导师,还带3个博士研究生。”

确实,管德在担任重要领导职务后,仍未中断气动弹性领域的研究工作,并撰写了《非定常空气动力学计算》《飞机气动弹性力学手册》等重要专著。

“管德院士除了完成大量艰巨的国家指令性任务外,还一直致力于跟踪先进国家在飞行器气动弹性设计方面的研究工作,尤其在非定常气动力计算、结构非线性影响、复合材料气动弹性剪裁、智能结构压电驱动器气动弹性应用等方面均做出了开创性的工作,而且其研究对象均有明确的工程应用背景。”管德的学术助手李敏和他的博士研究生、中科院力学所副研究员陈伟民如此写道。

顾诵芬也曾多次表示,“管德在颤振方面的研究,在国内来讲是领先的,没有人这么下功夫搞这个研究,干这个没名没利的活……他在理论和应用方面有所创建,作出了明显的成绩”。

有人曾经问管德,你对自己的评价是什么?

他想了想,说:“爱国!”

管德一生孜孜追求事业成功的原动力即在于此!

在飞机设计领域,气动弹性对飞机安全至为关键,然而不出事故,永远是无名英雄。管德甘当配角,总是站在总设计师身后,充当着团队里中流砥柱的角色。陈伟民、李敏在文章中有这样的感慨:“作为体现国家基础工业水平的航空工业,我国与发达国家在飞机设计方面还有较大的差距是不争的事实,但差距大与条件差从来不是借口。正是成千上万普通科技工作者持续努力地工作,才有了中国当前航空工业的成就,管德院士是他们的杰出代表,他们是中国航空工业的脊梁。”

2017年末,采集小组根据中期检查时专家提出的评审意见对采集工作进行了认真整改,就在按照专家建议准备对管德院士和夫人进行进一步采访的时候,噩耗传来——2018年1月9日10时40分,管德院士因病在北京逝世!

1月11日,管德的10位研究生到家中慰问,表达了对恩师的怀念和哀悼。管德夫人王露瀛激动地对我们说:“学生们没有忘记他,管德应该感到欣慰,这也是他人生最应该感到自豪的成就!”

管德的研究生与管德夫人王露瀛(右四)在一起

1月15日,管德院士遗体告别仪式在北京医院告别厅举行。仪式简单朴素,一如管德院士一生之为人。

美国政治家、物理学家本杰明·富兰克林曾说过这样的话:“写一些有价值的东西让后人去读,或者做一些有意义的事情让后人去写。”

管德写下了许多有价值的东西,今天和以后的人都会读;管德的人生以顽强的生命力做了一件又一件有意义的事,在不同的历史时期会给不同的人以不同的启迪,今天,我们在写,以后还会有人去写!

(作者系中国航空工业集团有限公司科学技术委员会研究员)


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