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俞鸿儒
2013-12-13 14:52     (点击: )

   我校机械系53届毕业生、教师,中国科学院力学研究所研究员、原副所长,气体动力学家,1928年6月生,江西广丰人,1991年当选为中国科学院学部委员(今称院士)。
  俞鸿儒1946年考入同济大学数学系。在那里,他积极参加了反对国民党反动政府的游行、罢课等爱国学生运动,并于新中国成立前夕加入了新民主主义青年团。1949年8月,为更好地投入新中国的经济建设,考取了位于老解放区的大连大学机械系。学习期间,任班级团支委和系学生分会主席。1953年,俞鸿儒以优异成绩毕业,留校任教。他先后在陈铁云和杨长骏两教授指导下任《流体力学》和《泵与压气机》助教。1955年参加水力馆的创建工作,设计了水槽和港池的造波机,设计了水轮机教学实验台,1956年回机械系指导《机械零件》的课程设计。1956年,中国科学院公开招收副博士研究生。俞鸿儒在钱令希教授和雷天岳同志支持下,报考了力学研究所流体力学研究生,幸运地被录取了。以钱学森和钱伟长名义招收的5名研究生全部委托刚回国的郭永怀教授指导。他为研究生指定研究方向时指出:为了发展中国的力学事业,首先必须打好实验基础。你们5个人中,4个人做实验。他提醒大家:实验工作很困难,不仅当前物质条件极差,我和所里其他导师都不是做实验的,对你们的工作不能给予具体帮助,一切要靠你们自己去闯。他又说,他回国的目的是为中国力学事业作铺路石。他劝大家也要有这种思想准备,说,如果你们工作努力,进展顺利,基本条件准备好了,那么你们以后的一代人可能登上科学高峰。
  为了便于互相帮助,郭永怀将做激波管实验的3位研究生和2位北京大学力学系毕业生组成一个小组,指定俞鸿儒当小组长。激波管是实验室内产生激波的设备。它是上世纪末发明的。由于发展航天等尖端技术的推动,50年代成为研究发展的热点。它的结构很简单,却能将实验气体增升到很高的温度、压力和速度,是一种用途广泛的实验装置。最突出的特征是每次试验持续时间短,一般为数毫秒。因此,耗用能量少;即使试验气体温度超过数千度,管壁温度在试验过程中亦升得不高,无需使用耐高温材料。因此激波管造价和运行费用都较低廉。然而能否在如此短促的时间间隔里,使试验气体状态参数在时间上和空间上分布均匀以及能否测出准确可靠的数据则是问题所在。为了获得良好的结果,俞鸿儒认真学习多学科的知识,并掌握各种技能。

                                          人才交流传佳话


  不久,就发生了我校历史上一段人才交流的佳话。由于俞鸿儒在力学所表现突出,工作又离不开,爱惜人才的钱学森所长1962年在广州参加全国科技大会的时候,向我校钱令希教授提出,能否将俞留在力学所。作为交换条件,我们学校可以到力学所去挑一个年轻人。正是在这样的情况下,钱令希教授通过在力学所工作的学生胡海昌的介绍,找到了当时因在反右中仗义执言而受到错误处分但很有发展前途的钟万勰。后来,他们两位都在新的岗位上做出了不同凡响的突出贡献,双双被增选为中国科学院的院士。就这样,俞鸿儒正式调进中国科学院力学研究所,在一批热爱祖国、献身科学又具有卓越才智的科学家身边工作。不论从协助钱学森教授分析评价“涡旋管”的过程中,还是按郭永怀教授指定的研究方向探索超高速实验新方法的岁月里,言传身教使俞鸿儒懂得了科学家做人、做事的道理。他领悟了科学要为国家所急、为工程所需、为生产服务的基本思想,更学到了师辈们求实、创新和严谨的学风。从那时候起,他就在漫长的探索之路上,脚踏实地地一步一步耕耘。

 

                                       研究激波风洞获国际赞誉


  当时,俞鸿儒正在进行的工作是利用激波加热产生高温气源,研制一种新型高超声速风洞。郭先生预见到我国将发展航天事业。高性能、大尺寸高超声速风洞是设计航天飞行器必不可缺的。但常规加热高超声速风洞建造费用昂贵,运转所需能量巨大,在短期内,非我国经济能力所能承受。他认为应该另辟新途,发展激波风洞。他叮嘱俞鸿儒,你好好干吧!如能成功,对我国航天事业将起重要作用。
 当时激波风洞在欧美国家仍处在发展过程中,即便成熟的实验方法我国亦难以直接采用。他们有的仪器,我们没有;他们用得起的材料,我们用不起。发达国家普遍采用氦气作驱动气。氦气太昂贵,我们不能用。只能采用氢氧燃烧驱动。国外经验认为这样的驱动方式重复性差且不稳定,须作重大改进才能使用。封闭容器内高起始压力氢氧燃烧试验很少有人实验过,可能发生的现象还不了解,存在一定的危险性。譬如按燃烧理论,等容燃烧或爆轰产生的最大压力不会超过起始压力20倍。俞鸿儒经实验观察和分析计算后认识到:若燃烧后期转变为爆轰,爆轰波又在壁面上反射,则局部地区峰压甚至可超出起始压力1000倍。在未彻底了解氢氧燃烧的规律以前,在试验过程中曾发生数次事故。令大家感动的是,事故发生后,相互不仅不指责,反而热情地鼓励继续干下去。经过不懈地探索,终于创造出带有卸爆段的氢氧爆轰强驱动方法,该方法已受到国际同行的重视并已被采用。
  他的工作经常得到钱学森、林同骥等科学前辈的关怀与支持。当他第一次设计激波管时,考虑到若按国外通用方案,采用刺针破膜,当驱动气体压力高时,难免要漏气。当气体压力升到膜片快破的时候,刺一下可将膜打开,否则只能戳个洞。能否让膜片在气压作用下自动打开呢?钱学森所长语重心长地对他说:“你千万不要认为文献上的东西都是完善的。要认真分析思考,好的吸收,不适用的就改进。”在他的启发下,他们一开始就放弃破膜机构,采用简单实用的气压自动破膜。
  开始工作不久,便碰上三年困难时期,许多项目被取消。他们的课题保留下来了,但能供给的经费非常少。郭先生经常来实验室聊天,多次对他们说:“钱少亦可以工作,应该学会用最省钱的办法解决困难问题的能力,那才是真本领。”从那时起,他自己动手将有些仪器改造成多用途的。如数字计时器改造成既可计时又可作延迟器,频闪仪改造成脉冲火花光源,示波器内放大器接出作独立放大器用。还自己动手制造热流传感器,自己设计装配纹影仪。通过这些实践,大大增强了实验工作能力。就这样,俞鸿儒在老一代科学家的指导下,带领助手艰苦创业,开拓创新,在学术上取得了一系列重要成果。
  1958年,建成我国第一台激波管,并且开始进行破膜、激波速度测量等基本实验,并设计了JF—4直通型激波风洞。
  1959年参加F2超声速风洞的建设。
  1960—1962年,提出可以实用的主膜处多火花点火氢氧燃烧驱动方法;建立了薄膜电阻温度计测量热流系统和同步的闪光纹影系统;建成JF—4A直通型激波风洞。
  1964年,建成JF—4A反射型激波风洞。
  1964—1969年,初步建成JF—8大型激波风洞。
  这是一座与国际大型激波风洞性能相当的实用型脉冲风洞。这座风洞的建成,是在一个动乱的年代,本人受批判、受审查的日子里,他忘我劳动、辛勤工作的结果,是他向国家交出的第一份答卷。为发展符合国情、有我们自己特色的高超声速气动实验方法跨出了令人瞩目的第一步。
  在我们国家政治风云急剧变化的70年代,他没有止步,更没有松懈。紧接着的五六年里,他一方面致力于设备性能的完善和提高,实现了高反射压力的运行模式,提高风洞试验Re数,达到模型头部自然转捩;另一方面在瞬态测量系统中又研制成塞型薄膜电阻温度计、薄壳量热计和同轴热电偶,为不同实验条件下不同区域的传热测量提供新颖、实用的传感器,同时研制成热电模拟网络,使脉冲风洞的测热技术日臻完善。所有的努力正是因为型号的需求,也正是因为这一切努力的结果,使得他和他所领导的实验室才能够在“尖兵”、“东四”、“东五”和“巨浪一号”等一系列我国航天飞行器型号的气动、防热的联合攻关中做出应有的贡献。他澄清了对粗糙面热流增量倍数的争议,指出要区分流态,对实际飞行条件下湍流的情况,一般热流增量不超过1.3倍;他发现圆柱形突出物周围异常高的干扰区热流率,并提出有效的解决办法;他提供了各种天线窗(烧蚀前后)热流分布的规律,为多种材料匹配结构设计提供了依据,等等。这些在我国航天重大型号气动研究中的成果是他向祖国向人民交出的又一份漂亮的答卷。
  正当俞鸿儒从“不惑”之年走向“知天命”的时候,科学春天的暖流到来了。他的心愿更加宏大,他的视野更加开阔,他要把自己掌握的知识和技能为国家、为人民做出更多、更有价值的贡献。于是他把主要精力放到气体动力学跨学科的应用上。回首这20年,是他学术思想最活跃的20年,是他开辟新课题最多的20年,也是他取得学术成果最为丰硕的20年。在此期间他取得的主要成果如下:
  一、首先在两相流方面,研制了含灰气体激波管。研究含灰气体激波结构,首次观察到理论预计的无间断前沿的耗散激波结构;利用气象资料换算天然粒子阻力系数;得出了含尘气流驻点热流增大机理的分析结果。
  二、不定常气流致冷机的研究中,分析了热分离器以及脉冲致冷机的致冷机制,提出性能改进措施,协助我校化机系方曜奇教授等将热分离器推广应用于多个油田的尾气回收中。
  三、提出模拟爆炸波的激波管新原理,研制成低成本、高性能的生物激波管,为国际首创。
  四、突破难点,为我国设计建造了第一个阶跃压力达100MPa的高压校准激波管,其性能,特别是在平台压力幅值和定常性方面居世界领先水平。
  五、以爆轰气体模拟火箭发动机的燃气流,研究了火箭级间气动力、热环境。提出级间蒙皮开孔(临界面积)的计算公式,为长征二号大型运载火箭的技术改造提供有关的设计依据;更为型号的急需提出自身电阻加热方法,模拟了游机喷管辐射加热状况,为设计部门事故分析提供技术支援。
  六、开展了激波风洞氢、氧爆轰驱动新方法的研究,提出的反向爆轰驱动在1995年召开的第33届国际航天科学会议上被评价为性能价格比最佳的强驱动方法,这一方法已被德国、美国、日本等国同行采用。正在研究中的正向爆轰驱动在泰勒波效应的消除上提出了创新的思路。为我国高性能激波风洞的发展,为航天高技术事业又建新功。
  七、提出了压缩空气直接致冷的低温风洞的新概念,和中国气动中心合作建成了这种新概念原理性低温风洞。
  八、提出并开展气体动力学加热方法用于裂解制造乙烯的探索研究。这是一种气体动力学跨学科与现代化工生产相结合,创建新的生产工艺和技术路线为国民经济服务的大胆尝试,这一创新之举孕育着极其重要的应用前景。

                                      为航天事业立下汗马功劳


  在以俞鸿儒为首的科技人员的共同努力下建立起来的激波风洞实验室,正好赶上70年代初我国人造卫星、战略导弹研制的需要,为我国航天事业的发展立下了汗马功劳。他们从1972年起为各重要型号航天器的研制提供了大量设计数据。俞鸿儒还为解决研制中出现的疑难问题提供了多种依据和解决办法。这方面的成果,获中国科学院科技进步一等奖(1986)项,三等奖(1991,1993)二项,国家科技进步三等奖(1987)、二等奖(1996)各一项。
  我国长征二号捆绑式大推力运载火箭的研制成功,也同样有俞鸿儒和他的同事们的一份重要功劳。在他的带领下,他们参与了长征二号捆绑式大推力运载火箭(CZ—2E)级间分离气动问题的研究。1991年,我国在西昌卫星发射中心试发射中出现了一点故障。1992年初,航空航天部及时分析故障原因,以确保3月上旬澳星的发射成功。能否在两个月之内解决好这一问题,事关重大。而问题的本身又有相当难度。国内有关单位提出,要解决好这样一个问题,至少得花半年左右时间,所需经费亦相当多。在为难之际,航天部有关部门找到了力学研究所,找到了俞鸿儒。航天部部长先后两次来到力学所,他相信俞鸿儒,希望力学所的同志来解决这个问题。谁都知道,顺利地解决好这个问题,具有重要的意义。俞鸿儒深感责任重大,经过反复研究,提出巧妙的技术方案,亲自挂帅,在前后不到40天的时间里,经过几十个日日夜夜的辛勤努力,终于完成了任务。为其后澳星的成功发射做出了重要贡献。
  除上述列出的获奖项目外,他还获得国家科技进步一等奖(1992)、二等奖(1996)各一项,中国科学院和其他部委科技进步一等奖三项,二等奖三项,三等奖二项。

 

                                         青年人的良师益友


  俞鸿儒不仅科研成果卓著,多年来也带出了一支队伍。由他培养的年轻人,现在不少已成为气动研究领域的骨干力量。他对年轻人,不仅在业务上严格要求他们,而且在思想上、生活上关心照顾他们,堪称青年人的良师益友。  在业务上,俞鸿儒事必躬亲,指导有方,管理严格。他的研究生从头至尾都是自己带。他善于指导学生自己去闯,必要时在节骨眼上指点一下,往往收到一点就通的效果。有位学生这样说:“在遇到难题时,只要俞老师一画龙点睛,我们一下就豁然开朗”。学生写出的论文,俞鸿儒从概念到文字,一字一句地看,从不马虎。学生的论文都要经过三稿五稿修改,才能定稿。他常对学生这样说:“发论文要对别人负责,更多的是对自己负责”。尤其对实验工作的论文,要求数据整理要有严肃性,要有科学的忠诚态度,并常以钱学森、郭永怀等老一辈科学家的治学态度来教导青年人。
  在思想上,他也非常关心青年人的成长。在我国改革开放的条件下,在青年学者中先后出现了“出国热”、“经商热”。面对大潮的冲击,他的学生也难免受到一定的影响。对此,他不回避,也不反对学生“出国”、“经商”,但他常提醒他们:“要树立正确的人生观,不要被眼前利益和金钱利益迷住了自己的眼睛。一个人如果总是把钱放在第一位,那他就违背了自己当初读书求知的宗旨;一个人如果是为了出国而出国,那是盲目的。如果你现在在国内好好工作,积累一些工作经验,有了一个好的基础后再出国学习,可以取得更高的学术成就,可以为民族为国家做出更大的贡献。”俞鸿儒语重心长的谆谆教诲,使他的学生们在思想上受益匪浅。
  正因为这样,俞鸿儒曾被光荣地评为中国科学院的优秀研究生导师。

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