學生做實驗多次發生爆炸，導師卻力挺，結果......

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原標題：《學生做實驗多次發生爆炸，導師卻力挺，結果......——郭永懷和他的弟子們與超級風洞的故事》

在中央電視台2018年3月16日的新聞節目中，記者採訪了北京中科院高溫氣動力國家重點實驗室，接受採訪的韓桂來研究員介紹，該單位正在研製新的模擬可以達到馬赫數10-25的超級風洞，代表了世界最高技術水平。在這則激動人心的新聞背後卻有著鮮為人知的故事，故事的源頭來自我國一位偉大的科學家郭永懷和他的傑出弟子們。

原來郭永懷1956年回國前曾在美國康奈爾大學工作了十年，在這期間他對高超聲速空氣動力學已經開始進行開創性的研究。他與錢學森最早在國內推廣和應用高超聲速空氣動力學。回國後，1957年2月，郭永懷在第一次全國力學學術報告會上作了關於《現代空氣動力學的問題》的報告。其中就有對高超聲速空氣動力學的諸多精深的見解。

1961年，郭永懷把在北京地區的許多老、中、青空氣動力學者組織起來，成立了高超聲速討論班。討論內容對準了理論發展和工程實際的最前沿。正如錢學森在討論班的第一次會上所說的那樣：「這不是一般的討論班，而是在最新發展的高層次上進行探討。」

討論班每一周一次例會，郭永懷總是風雨無阻，親臨指導。他與大家一起報告學術動向，研究進展，討論不成熟的見解。討論班學術氣氛活躍、民主，只服從真理，與加州理工學院著名的古根漢姆航空實驗室（GALCIT）頗為相似。也正是由於郭永懷等人的出色組織才能和指導工作，使這個討論班達到了當時的世界先進水平！

郭永懷在從事理論分析研究的同時，非常重視實驗，認為它是進行研究工作的基礎。因此，他讓首批指導的五個研究生中四個人從事實驗工作。為了在條件極為艱難的情況下開展高超聲速空氣動力學實驗研究，他提出了符合我國國情的設想和建議。他說：「要少花錢，用簡單設備作高水平的研究。看來我們也將研製航天飛行器，為此高超聲速流實驗是必不可少的。我國資金電力不足，不可能走美國靠常規加熱高超聲速風洞的道路。即便有了這種大型風洞，由於受材料性能的限制，所能達到的氣體加熱溫度極限仍不能滿足回地環境模擬的要求。我們應及早探索新途徑，利用激波加熱可能是一種有前途的辦法。如果能在十年內獲得成功，對我國的航天事業將是非常有用的。」」我們不能一上來就搞大型風洞，而搞激波管、激波風洞卻是力所能及的捷徑。」

郭永懷回國前工作的康奈爾大學是國際激波管研究中心。因此他了解激波管用途廣泛，結構簡單造價低，實驗時間短耗能少。在超高速流領域，激波管已產生試驗氣流速度高達15km/s。他認為："這方面技術目前正在發展，前途是無限的。"因此郭永懷回國時帶回了許多激波管資料。

從1957年夏開始，郭永懷開始讓俞鴻儒閱讀這些資料。1958年初，剛搬入新建的中科院力學所大樓後，郭永懷將三名研究生和兩名大學畢業生召集在一起，宣布成立激波管組並指定俞鴻儒當組長。在郭永懷的支持下，俞鴻儒提出研究氫氧燃燒驅動激波管。這是當時已被國際上基本棄用的一種實驗方法，因為其雖然費用低廉，驅動能力強，但試驗氣流品質低，容易出事故。

郭永懷讓俞鴻儒探索在國內條件下研製激波風洞的方法。俞鴻儒說：」郭先生估計做這項工作難度相當大，為此他為我們營造寬鬆的工作環境。一是無需制定進度計劃，只要求持續不斷的有正面或反面的進展。再就是想怎麼干就怎麼干，把想法和結果告訴他就可以。」

據俞鴻儒回憶：「郭先生指導學生採用啟發誘導的辦法，向你提問題，但不告訴你怎麼辦。偶爾建議具體做法，但馬上會跟上一句話：這只是建議，希望你能想出更好的做法。氫氧燃燒驅動具有費用低和驅動能力強的優點。但國際上已得出結論：這種驅動產生的試驗氣流品質差且容易出事故，已基本上放棄使用。郭先生問我怎麼辦。我回答還是氫氧燃燒驅動適合我們，並認為他們說的缺點是能夠改正的，但一時說不清楚。郭先生讓我想明白後再告訴他。經過分析，發現試驗氣流品質差是由多處點火引起的，改用端面點火可以改善。至於容易出事故的原因，暫時還沒有找到。郭先生讓我做實驗，看看想法對不對，還特別叮囑我要小心，保證不發生人身傷亡事故。」

由於不清楚原因，俞鴻儒在試驗中多次發生事故。最嚴重的一次發生在1963年，竟把臨時搭建的實驗室都給炸毀了。然而，俞鴻儒不但沒有被責難，反而受到導師的安慰和鼓勵。由於郭永懷預先做了工作，其他的所領導和周圍的同志不僅能理解，還給予支持。後來，在郭永懷的大力支持下，力學所索性一次性申請購買了許多水泥和木材，實驗室炸壞了就立刻重建!最終，俞鴻儒弄清了事故原因並採取了嚴密防範措施，他創立的氫氧燃燒驅動方法沿用至今，激波風洞先後有了1967年的JF8、1997年的JF10、2012年的JF12，50多年來再未發生過嚴重事故。這件事讓俞鴻儒至今回想起來仍然激動和感佩不已。「實驗室炸一次表揚一次，哪有人有這種魄力？」他說，當時做這些試驗，自己雖然冒著風險，但導師郭永懷等人冒的風險更大：「要不是他們保護我，我這個事幹不成。」

不僅如此，文革開始後，郭永懷指導的激波管和激波風洞實驗研究組多次面臨下馬的危機。他堅信這兩個項目的研究方向沒有錯，決不能前功盡棄！在最困難的時候，郭永懷極力堅持和保護它們不下馬，最後以研究生寫論文為由，使激波管研究得以繼續進行。激波風洞實驗研究也爭取到數人留守，從而保護了這兩個項目並奮力使其向前發展。

針對實驗設備的建造，郭永懷一再鼓勵和要求俞鴻儒「花小錢辦大事」。郭永懷多次對他說：「錢少亦能工作，應該學會用最省錢的方法解決困難問題的能力，那才是真本領。」

1967年，俞鴻儒建成了高性能的大型激波風洞JF8。本以為導師會表揚他，誰知一向待人和氣的郭永懷看到後卻臉色凝重：「你究竟從哪裡弄來這麼多錢？」原來，當時北京大學也加工了一台激波風洞，那台設備雖然規模和性能比他這台低得多，但僅加工費就達80萬元。在郭永懷看來，俞鴻儒的設備怎麼說也得幾百萬元。俞鴻儒趕緊嚮導師解釋，彙報了他如何尋找便宜又能保證質量的加工廠，如何回收利用廢置設備，如何用僅8萬元搭建起了這台高性能的激波風洞。郭永懷聽後這才如釋重負。

在俞鴻儒看來，導師郭永懷讓他領悟到：科研最關鍵的是人，是創新，而不是錢。有創新，再少的經費也能用自己的辦法做出世界上獨一無二的工作。沒有創新，用再多錢仿製國外再多的先進技術也做不出真正有價值的科學成果。

50年來，俞鴻儒按照郭永懷的指導，一直堅持以儘可能低的費用，研製出儘可能高性能的氣動實驗裝置。這其中就包括聞名世界的JF12風洞。JF12 風洞是國際首座可復現高超聲速飛行條件的長試驗時間激波風洞，它的建成共花費約4600萬元。由於採用了由俞鴻儒獨創的「爆轟驅動技術」，該風洞的費用比國外同類風洞低了很多。JF12風洞項目組負責人姜宗林曾說：「如果沒有這些創新，4個億也未必搞得出來。」

而姜宗林則是1993年在北京大學力學系獲得博士學位，師從我國著名科學家周培源先生，選擇研究激波模擬的數值理論。1994年，應日本東北大學高山教授邀請，姜宗林到日本東北大學流體科學研究所任教，他開始從事激波動力學方面的研究。1999年底，俞鴻儒院士通過「百人計劃」引進姜宗林回國，加入到郭永懷創立的研究團隊，從事高溫氣體動力學方面的研究。

「1956年錢先生創建力學研究所初期，同時也布局了高超聲速空氣動力學相關的研究方向。考慮到基礎研究的需求，郭永懷先生安排俞鴻儒發展激波管技術，探索高超聲速的實驗方法。」姜宗林回憶說，「俞先生在六十年前接受郭先生的囑託，在那種極其困難的條件下，矢志不移，探索不息，經過40年的努力，提出了激波風洞爆轟驅動方法，形成了不同於歐美風洞理論的中國學派。」姜宗林說。

「繼承俞先生的爆轟驅動方法，我們這個團隊從2000年就開始探索復現風洞理論與創新技術驗證。到了2006年，復現風洞的理論與關鍵技術逐漸成熟。所以，能夠在2008年獲得『國家重大科研裝備研製項目』支持，並開始建設。」姜宗林說。2012年，JF12復現風洞通過國家項目驗收，並投入使用。

2016年6月15日，美國航空航天學會（AIAA）向姜宗林研究員頒發地面試驗獎，以表彰其在創新構想、研發實踐和成功運行世界最大的復現高超聲速飛行條件激波風洞（JF12）的引領能力。美國航空航天學會的地面試驗獎設立於1975年，姜宗林研究員是該獎項設立41年來的第一位亞洲獲獎人。

JF12復現風洞團隊由高溫氣體動力學國家重點實驗室的三個課題組組成。俞鴻儒院士指定姜宗林擔任主任，自己擔任學術指導。高溫氣動復現風洞團隊也是一個典型的「老中青」三結合的團隊。老一代的科學家是郭永懷先生建立的科研團隊的成員；中年一代是文革後我國培養的科研人員；而年輕科研人員則是70後和80後的青年學者，比例達到45%。

這個團隊形成了他們的核心價值觀，是從郭永懷院士、俞鴻儒院士那裡傳承的創新理念、嚴謹作風和奉獻精神。在本文開頭的韓桂來研究員就是位80後——郭永懷獎學金一等獎獲得者，是中國科學院高溫氣體動力學重點實驗室LHD）2005 級碩博連讀生，導師是姜宗林研究員。

回想到郭永懷生前對科研試驗工作組織指導、培養人才方面的嘔心瀝血，他的傑出弟子們薪火相傳、擔當有為，才有了如今我國在超級風洞建設應用方面的世界領先地位。願郭永懷的精神永駐中華，祝願祖國的科技事業興旺發達！