【科学强国】俞鸿儒：中国基波风洞第一人

发布时间：2024-04-25 14:30:48| 来源：乐鱼平台登录

  隐身战机歼-20、“神舟”系列飞船、“东风”系列导弹……这些耳熟能详的国之重器横空出世前，都曾出自同一个“摇篮”——风洞。风洞被称作是飞行器的摇篮，能够人工产生可控制气流，模拟飞行器在空中飞行的复杂状态，从而发现设计缺陷并改进。一件飞行器的成功研制，需要经过成百上千次的风洞实验。

  现今96岁高龄的中国科学院院士、空气动力学家俞鸿儒，已投身风洞研究六十余载，被誉为是中国基波风洞第一人，是高超声速风洞奠基人。

  1928年，俞鸿儒出生于江西省广丰县。上世纪50年代，28岁的俞鸿儒考入中科院力学研究所，跟随导师郭永怀(郭永怀先生是我国两弹一星元勋，曾经担任中科院力学研究所副所长)从事激波风洞的建造,从此，他的人生被带进了风洞的世界。

  当时发达国家建造的高超声速风洞需要大量的资产金额的投入，耗电量惊人。一座大型高超声速风洞的耗电量几乎能达到一座中小型城市的耗电量。而当时的新中国经济基础薄弱，电力短缺，这就决定了我国没有很好的方法模仿国外风洞的发展路线。于是，郭永怀为俞鸿儒指出了研制造价低廉的激波管、发展激波风洞的研究方向。而且激波风洞的研究，当时在国际上也只是起步阶段。“没有钱，也没有技术，在这种情况下去试试看（能不能造出来）”，俞鸿儒回忆曾经的困难时说道。

  激波管可以在极短的时间内将气体加热到几万度的高温，而这样的高温，正好可以模拟高速飞行状态下的气流情况，试验的耗电量却并不高。1958年初，中国科学院力学研究所成立激波管组，年仅30岁的俞鸿儒担任组长，带领组员真正开始着手激波管的研究。而他面临的第一个难题就是科研经费的短缺。为了省钱，他选择了当时国际上已经弃用的一种驱动方式——氢氧燃烧驱动方式，但这样的形式极易发生爆炸，危险程度非常高。“这个气体不得了，一个静电就爆炸，防不胜防。而气体的爆炸比固体危险多了，比TNT可危险多了。”在实验过程中，也曾多次出过事故，窗户、门甚至房子都被炸过。但每次爆炸后，他反而会受到钱学森、郭永怀等导师的表扬。“钱学森、郭永怀考虑的是房子炸掉了可以再盖，但不弄清楚爆炸原因，就不能更好预防。”当时钱学森、郭永怀给予了俞鸿儒极大支持，他们说：“只要人不受伤，在失败中摸索出经验，发生意外了我们担着。”所以实验时，俞鸿儒总是号召同事人跑老远，房子炸了，所里就送水泥赶快把炸的地方补上。

  在物资困乏的时代，俞鸿儒就认为，花钱的科学家很难干成大事，“做这种工作，还拿很多钱在干着，那永远没希望。”

  在一次次反复试错和爆炸复盘中，俞鸿儒带领团队“炸”出一条新路。1958年，激波风洞的核心部件、我国第一代激波管研制成功。1969年，俞鸿儒带领激波管组成功建成JF-8激波风洞。它的性能堪比国际大型激波风洞，造价却极其低廉，仅花费8万元加工费。

  花小钱办大事情，JF-8激波风洞的建成恰逢其时。当时中国研制的导弹、火箭、人造卫星等重点型号的飞行器陆续进入到了攻坚阶段，急需要大型风洞的检验。JF-8激波风洞为各种实验发挥了非常非常重要的作用，之后在这里淬炼过的航天器不胜枚举。我国的东风五号弹道导弹就曾经在这样一个风洞当中进行过测试。

  “经验丰富的人读书，用两只眼，一只眼看纸面上的话，另一只看纸的背面。”这句歌德的名言被俞鸿儒记录到笔记本上。

  到了20世纪80年代，国际上又出现了发展高超声速工程的热潮。为了可以开展实验，急需要能够产生高达每秒3到7公里的超高声速实验气流的高寒地面实验设备。发达国家纷纷筹建起大型的自由活塞驱动高寒激波风洞，但是这种风洞的费用高昂，操作起来也很困难，反复性和重复性都很差。俞鸿儒则颠覆性地提出了用爆轰驱动这样的方式来产生高寒实验气流。

  爆轰驱动的危险性极高，这个“疯狂”的想法遭到了一致反对。俞鸿儒却说：“我不怕反对。没人反对，可能是平庸的工作。”他没放弃，继续心无旁骛地搞研究。1988年，俞鸿儒在德国完成爆轰驱动的原理性实验，回国后形成了较为成熟的爆轰驱动方法。终于，在十年之后的1998年，俞鸿儒领导建成了国际上第一座爆轰驱动高焓激波风洞JF-10。

  我国爆轰驱动技术的巨大成功，使得爆轰驱动后来成为了全球范围内的研究热点，而欧美国家也开始逐渐采用爆轰驱动技术来改造或者建造自己的机构风洞。

  进入21世纪，美、俄等国启动了新一轮的高超声速技术的研究热潮。各国对高超声速飞行器的速度追求慢慢的升高，而建成可以复现飞行条件的风洞，是当时世界上急需解决的难题。国家需要，义不容辞。当75岁的俞老正准备开始新探索时，他的身体亮起了红灯。要想将这份事业传承下去，必须得有年轻人接过接力棒。在俞鸿儒的指导下，姜宗林团队建成了国际首座复现高超声速飞行条件的超大型激波风洞JF-12，实现了从“模拟”到“复现”的跨越，将有效的实验时间提升到了世界最长时间100毫秒，风洞总长达到265米，是国际上最大、整体性能最先进的激波风洞，为我国航空航天重大任务研制提供了关键支撑。

  然而，当JF-12风洞获得国家科学技术进步二等奖时，俞鸿儒却坚持将自己的名字写在了最后一位。“我要给年轻人搭建舞台，他们做完有成就感，有威望和威信，工作就好开展了。”俞鸿儒已然成为下一代风洞研究科学家的引路人。