撰文 人民画报记者 李舒亚

 

 

“风洞”里的风景

几个月前，国际首座可复现高超声速飞行条件的长试验时间激波风洞在北京怀柔建成。这是一根架起来有半人多高的金属管道，长265米，外观上时粗时细，隔一段换一种颜色，看起来相貌平平，却被国际上称为“超级巨龙”。按照中国科学院力学研究所的激波风洞系列，它被命名为 “JF12”。

84岁的中国气体动力学家、中国科学院院士俞鸿儒可以说是“JF12之父”，因为JF12是在他和同事独创的爆轰驱动技术基础上构思出来的。它究竟有何神奇之处？俞鸿儒告诉记者：“风洞”，被称作飞行器的“摇篮”，它能人工产生和控制气流，模拟飞行器在空中飞行的复杂状态，相当于在地面人造一个“飞行天空”，是研制飞行器必不可少的大型气动实验装置，现代飞机、导弹等无不在风洞里“吹”上千百次后才能上天。JF12高超声速激波风洞的建成，意味着中国在世界上率先拥有了可以复现高超声速（五倍声速以上的速度）飞行条件的地面试验设备。

“JF12，将为高超声速吸气式推进技术的发展提供可靠的地面试验基础，但离真正实现高超声速巡航飞行还有相当距离。”俞鸿儒解释道，“需要继续做下去，一点点把没解决的问题搞清楚，然后挨个解决。”

 

俞鸿儒是国际激波学会终身资深会员，也是中国激波与激波管领域的权威学者。他最早在国内开展激波管的研究，于1958年成功研制中国第一台能够模拟气体超声速流动的激波管，20世纪60年代末，以极低费用建成中国第一个性能达到国际水平的JF8激波风洞，并在多个飞行器的研制过程中协助解决了各种疑难问题，为中国人造卫星、战略导弹等的成功研制作出了重要贡献。

作为院士，已年过八旬的俞鸿儒不仅仍在继续工作，并且依然走在科学研究的最前沿。2012年国庆节前夕，他在自己工作了50多年的中国科学院力学研究所激波管实验室接受了本刊记者的专访。

俞鸿儒介绍说，自20世纪初飞机发明以后，人们一直在努力提高其速度。由于流体在超过声速流动时将产生激波，当飞行速度接近声音在空气中的传播速度，想要从亚声速提高到超声速时，飞机研发面临很大的技术障碍，这个障碍被称为“声障”。螺旋桨飞机要想跨过声障非常困难，后来，发明了喷气式发动机，突破声障难题才得到解决。

为了方便描述飞行器的飞行速度，有个术语叫“马赫数”，指的是飞行速度与声速的比。当马赫数小于1，表明飞行速度低于声速，称为亚声速；马赫数大于1，表明飞行速度高于声速，称为超声速；而当马赫数大于5，则称为高超声速。

俞鸿儒说，随着超声速飞行的实现，人们开始不断向高超声速飞行发起挑战。目前，飞机速度最高能达到马赫数3左右。因为当马赫数大于5后，又遇到了新的技术障碍，被称为“高超声障”。目前，如何越过高超声障，实现高超声速飞行，是个国际难题，世界各国都在攻关。类似于“声障”的突破，突破“高超声障”，亟需符合要求的发动机。

为了开展超高声速飞行试验，急需能够产生超高声速试验气流的地面实验设备。20世纪80年代，美、德、日等国相继研制由澳大利亚学者Stalker发展的自由活塞激波风洞，但这种风洞不仅造价高，性能也不完善。经过独立探索和研究，1988年，俞鸿儒创立了激波风洞爆轰驱动技术。这种技术不仅造价相对低廉，而且性能优异，获得国际同行的普遍赞誉，被评为中国力学事业近年的重大成就之一。

基于爆轰驱动技术的JF12风洞立项于2008年，历时四年建成。俞鸿儒介绍，高超声速吸气发动机的地面试验，需要的试验时间至少为60到70毫秒，国外的激波风洞能做到约30毫秒，而JF12已经超过100毫秒，马赫数达5至9。

9马赫，这是什么概念呢？如果飞机以该速度飞行，那么，从北京到纽约所需的时间，将由目前的14小时缩短至2小时。有人形容，当飞行速度达9马赫时，对于飞机的发动机点火来说，就像在龙卷风中点燃一根火柴，还要保证它__能持续燃烧。而JF12可以在地面完全复现“龙卷风”的状态，这就为研发高超声速发动机创造了条件。

“据我所知，这个设备是世界唯一的，不仅在于它产生的流场区域大、气流速度高、试验时间长，更重要的是应用了最独特的爆轰驱动技术，克服了自由活塞驱动技术的弱点。你们将为获得的可靠的高超声速试验数据感到骄傲。”国际著名激波管技术专家、国际激波研究院创始人高山和喜对 JF12激波风洞表达了高度赞誉。

独立思考，不盲从

记者眼前的俞鸿儒满头银发，笑起来很慈蔼，说话带有含混的江西口音，个性却很爽朗，对自己推崇或反对的事物，直抒胸意，爱憎分明。他说，这种个性与父亲的影响不无关系。

1928年，俞鸿儒出生于江西省广丰县的偏僻山区，父亲是个精明的烟草商人，崇尚行事要务实。俞鸿儒记得，父亲五十岁生日时，不像别人那样大宴宾客、举办庆典，而是将一段崎岖的要径修成了平坦的新路。父亲常教导他，不要盲从别人的看法，观察任何事物，不要被表面现象迷惑，要弄清其实质。

俞鸿儒的学生时代正逢战乱不断。他回忆说：“条件特别艰苦，教科书都没有，飞机老轰炸。但那时念书讲究会灵活应用，能考七八十分就是好成绩，不用死记硬背去追求高分，不容易染上临时抱佛脚、追名逐利的习性。所以，那个年代其实出了很多人才。”

1946年，俞鸿儒考入同济大学数学系。那时，国家处于混乱之中，学生运动不断，俞鸿儒也积极参与其中。1949年，新中国成立后，他重新参加高考，考入大连大学（后改为大连工学院，现为大连理工大学），后留校任教。

1956年，中国科学院公开招考研究生，这是俞鸿儒人生的重要转折点。“受钱学森先生回国的感召”，他报考了力学研究所钱伟长的研究生，后来报到时得知，当年以钱伟长和钱学森的名义招收的学生都转由刚刚回国的郭永怀指导。“招生时，郭先生还没有回国，但是已经知道他要回国，所以，两位钱先生当时就特意帮他招收的学生。”俞鸿儒解释道。

郭永怀是中国近代力学事业的奠基人之一。在1938年中英庚子赔款基金会举行的留学生招生考试中，他与钱伟长、林家翘一起以力学专业最高分被同时录取。在美国，他曾师从国际航空航天领域大师冯·卡门，完成有关跨声速的出色论文，获博士学位，后成为康奈尔大学航空研究院的三位主持人之一。郭永怀先后解决了一系列跨声速流动的重大理论问题，特别是与钱学森合作发现了上临界马赫数，以及为解决跨声速气体动力学的难题，探索开创了被国际上称为“PLK方法”的奇异摄动理论，因此驰名世界。1956年冬，他设法回国，和钱学森一起投身中国科学院力学研究所的建设中，出任常务副所长，在后来中国“两弹一星”的研制过程中解决了许多关键性的技术难题。

俞鸿儒和另外四名转到郭永怀名下的学生，一起成为他回国后的第一批弟子。俞鸿儒至今记得，郭先生第一次和他们谈话时严肃地说，他回国是为了给国家的科学事业做铺路石，希望他们也要有这种思想准备。“我意识到，先生并不要求我们成为飞黄腾达的‘龙’，而是叮嘱我们做踏实干活的‘牛’。”俞鸿儒说。

在俞鸿儒的回忆里，郭永怀指导学生是启发诱导式的，总是提出问题，却很少说具体地怎么做，偶尔给一点建议，都会立马跟一句：“这只是建议，希望你想出更好的做法。”

为研究超声速飞行，1958年，郭永怀宣布在力学所成立激波管组，并指定俞鸿儒当组长。俞鸿儒说：“本来应该是郭先生当组长，但是，他说自己没有实验工作经验，不过知道大致方向怎么搞，所以，他不当，让我当。还说中国人的实验能力不足，让我们要多加强这方面。”

在郭永怀的鼓励与支持下，俞鸿儒提出研究氢氧燃烧驱动激波管。这是当时已被国际上基本弃用的一种实验方法，因为其虽然费用低廉，驱动能力强，但试验气流品质低，容易出事故。郭先生问俞鸿儒，激波管打算怎么做，俞鸿儒认为，国际流行的方法价格昂贵，技术复杂，还是氢氧燃烧驱动更适合中国国情，并认为其缺点可以改进，虽然怎么改一时也说不清，但他相信好好研究一下，应该能找到解决办法。郭永怀坚定地支持俞鸿儒放手去做。

起初，由于尚未摸清事故原因，实验过程中多次发生事故，最严重的一次，整个临时搭建的实验室被炸毁。但每次事故后，俞鸿儒不仅未遭责难，反而受到安慰和鼓励。尽管也有非议的声音，但所里的领导们，包括钱学森、郭永怀等无不大力支持，力学所索性一次性地申请了许多水泥和木材，每次实验室炸坏了就立刻重建。最终，俞鸿儒彻底弄清了事故原因并采取了防范措施，他创立的氢氧燃烧驱动方法沿用至今，40多年来再未发生过严重事故。

“从事科学研究，一定要勇于独立思考，不盲从，不怕犯错。”俞鸿儒说，当年，郭永怀和钱学森大概也是因为看中他的这一点，所以，他在中科院力学所原本是带薪读研，身份仍然是大连工学院的教师，1962年广州全国科学大会期间，钱学森向大连工学院的钱令希教授提出，希望将俞鸿儒留在力学所，作为交换，他们可以到力学所任挑一个年轻人。于是，俞鸿儒留在了力学所，工作至今。

后来，当俞鸿儒自己培养学生时，他也最喜欢能说出自己的见解、乐于创新的学生。“有个学生，能力很强，什么话都敢说，也不怕得罪领导，我就喜欢这样的学生。”他笑着说。

科研的关键是创新，不是钱

50多年来，俞鸿儒一直坚持一个习惯：以尽可能低的费用，研制出尽可能高性能的气动实验装置。

“科学研究最关键的是人，是创新，而不是钱。有创新，再穷也能用自己的办法做出世界上独一无二的工作。没有创新，再多钱，仿制国外再多的先进技术也是赝品，做不出真正有价值的科学成果。”在采访过程中，他反复重申和强调这一观点。而这个观念来源于导师郭永怀的影响。

1960年前后，三年困难时期，力学所的许多科研项目被取消，俞鸿儒的项目虽然得以保留，但所得经费却极少。郭永怀多次对他说：“钱少亦能工作，应该学会用最省钱的方法解决困难问题的能力，那才是真本领。”

起初，俞鸿儒以为郭先生的话主要是针对当时困难的环境而鼓励他们。1967年春，在经费很有限的条件下，俞鸿儒建成了一台高性能的大型激波风洞，但郭永怀看到后非常生气，俞鸿儒一直纳闷老师为什么生气，直到郭先生当面责问他：“你究竟从哪里弄来这么多钱？”俞鸿儒这才意识到，郭先生产生了误会。因为当时北京大学加工了一台规模和性能低得多的激波风洞，仅加工费就达80万元，所以，郭先生误以为他建造如此高性能的激波风洞，至少花费了数百万元。俞鸿儒赶紧向老师汇报，他如何收集利用废置设备，如何寻找最便宜又能保证质量的加工厂，加工费一共仅8万元。郭永怀听后面露笑容，并询问，能否把试验区再延长。

俞鸿儒说，他这才意识到，郭先生此前的那番话并不仅仅是针对当时困难环境而言的权宜之计，更是认为科研工作者不应该把精力耗费在找钱上，应该尽可能采用简单巧妙的方法解决问题，这才是做好研究工作的有效途径。

尽量少花钱，多解决问题，这一作风俞鸿儒沿续至今。据悉，建成JF12风洞，共花费4600万元，由于采用了由俞鸿儒创立的独特的爆轰驱动技术，这一费用比国外同类风洞低得多。JF12风洞项目组负责人姜宗林说：“没有创新思想，4个亿也未见搞得出来。”

俞鸿儒告诉记者，JF12激波风洞是财政部和中科院共同支持的8个重大科研装备研制项目之一，使用的是专门的经费。这笔经费专项用于研制外国没有的东西，以切实改变目前国内科研仪器大部分依赖进口和仿制的局面。

“科研项目的评估，就像买古董，只有识货的人才能分清什么是真正有价值的。如果跟着外国人走，仿得再像，也永远落后于别人。另外，绝不能以钱来作为衡量科研价值的标准，未必花钱更多的就更有价值。”俞鸿儒说，要想真正加强国内的自主创新能力，需要人们集体观念的转变和体制的改进，这不是任何人凭一己之力可以完成的。他还指出，现在有一些科研部门将科研和工程混为一谈，这是错误的。他说：“科学研究应该是科学技术工作最前面的一环，是开创性的工作。就像哥伦布发现新大陆，发现新路是科学研究的工作，至于怎么开发，则是工程的范畴，二者各司其职。如果每个人都既忙发现，又忙开发，就像要求大厨炒菜从养鱼做起一样，是行不通的。”

“只有创新，才可能使高超声速飞行以及其他各种科技的进步成为现实。”俞鸿儒不自觉地提高了音量，情绪有一点激动，他说：“创新不能光靠我们这些老年人，关键还要靠年轻人呐！”