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高教视野
发布日期: 2018-04-07    

笃定站立的灯塔

沈元,1916年4月28日生于福建省福州市;1940年,毕业于清华大学;1945年,获英国伦敦大学帝国理工学院博士学位;1980年,当选为中国科学院学部委员(院士)。空气动力学家和航空工程学家,中国航空航天高等教育事业开拓者和教育家。在北京航空学院的筹建、办学方针确定、专业设置、教学计划制定、师资及实验条件建设、科研教学组织领导以及计算机在航空航天中的推广应用等方面发挥了重要作用,率先在高校中创建了火箭、导弹等方面的新专业,为培养航空航天科技人才作出了重要贡献。他曾任中国科协荣誉委员、中国空气动力研究会名誉会长、中国航空学会名誉理事、中国力学学会和中国系统工程学会名誉会员,还曾任民盟中央科技委员会副主任、欧美同学会常务副会长、国家自然科学奖励委员会委员、航空工业部(后为中国航空工业总公司)科学技术委员会特邀委员、国家自然科学基金委员会顾问、国家教委高等工科力学课程指导委员会主任委员、泰国亚洲理工学院董事会成员。

“在你窗前,西府海棠,满树花蕾,叶摇枝扬,在柏彦庄的土地上,尽吐芬芳。海棠树下,你运筹帷幄,写就空天华章;会议室里,你谋篇布局,名师迭出北航……”又是一年海棠花开,北京航空航天大学(以下简称北航)沈元老校长曾经生活多年和工作过的北航东小院北房外,生长的那棵有百年树龄的西府海棠又是满树芬芳。而如今,东小院早已不复存在,但那棵西府海棠依然枝繁叶茂,见证着北航的发展历程。

少年求学,壮志酬筹

沈元,1916年4月28日生于福http://www.iweima.cc/44da/a3b4835540ec.html建省福州市的一个漆器世家。1935年,沈元从福州英华中学高中毕业。由于经济原因,沈元高中毕业后没有立即投考大学。他跟着父亲到青岛,参加当时在青岛举行的展销会,推销家里生产的漆器。展销活动结束后,父亲给他一些钱,让他到北平(即现在的北京)求学。但是http://www.iweima.cc/eca0/f326b3871aa0.html这时已过了大学入学考试时期,他只好到毕业前就已保送他去并已被录取的燕京大学学习。由于当时燕京大学并没有他所想学的工科。1936年夏天,沈元又报考了清华大学机械系学习航空工程。当年,清华大学全校录取新生三百名,沈元入学考试成绩是第三名。很巧合,那年投考清华大学录取的前四名,有三名都是学航空的。

沈元的大学生活是在战乱中度过的。他进入清华大学的第二年,1937年7月7日爆发了“卢沟桥事变”,日本帝国主义开始全面侵华战争。清华大学仓促撤退到湖南长沙。由于6月放暑假时沈元就已回家,他就从福州赶到长沙上学。在长沙,清华大学、北京大学和南开大学三所大学借用岳麓山下湖南大学的部分房子,开课度过了一个冬天。1938年,日本侵略军大举南下,国民党军队一溃千里,战火很快要烧到长沙。沈元又跟着学校三百多位师生,背着简单的行李,跋山涉水步行两千余里,一路风餐露宿,穿越湘、黔、滇三省,来到了未被日本占领的昆明。在这里,清华大学、北京大学和南开大学三所学校的师生,联合成立了一所抗战时期西南最高学府—西南联大。抗战时期的生活是很艰苦的。西南联大的师生们在简陋的校舍里,在仪器设备极端缺乏的条件下,忍饥挨饿坚持教学。沈元就在这样艰难的环境下刻苦学习,于1940年毕业。由于他成绩优秀,毕业后被西南联大留下任航http://www.iweima.cc/5767/220dbe8dcc72.html空系助教。

1942年,著名的英国科学家李约瑟博士(Dr. Fosph Needham)受英国文化委员会的委托,来华开展中英科学合作和交流工作。他在重庆建立了一所中英科学合作办事处。这个机构负责推荐中国人员去英国进修、研究。1943年,沈元考取了英国文化委员会提供的奖学金,被推荐到英国伦敦大学帝国理工学院航空系攻读博士学位。沈元到英国后,为了争取在取得学位后留出时间去研究机构工作,取得一年实http://www.iweima.cc/ab65/66d15ecdc650.html际工作经验后回国,决定用两年时间获取博士学位。他的导师同意帮助他实现这个很难达到的目标。结果,他真的用两年时间拿到了哲学博士学位。

青年才俊,毅然归国

沈元抵达英国的时候,第二次世界大战进入后期。当时的战斗机,最大时速约700公里。要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题。音障是在气流的速度接近音速时开始产生的,这时飞机受到的空气阻力急剧增加,严重的还将导致机毁人亡的事故。声音的速度在海平面为每小时1,223公里,在11,000米的高空是每小时1,062公里。时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能比700公里大得多。当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。

沈元的研究工作,就是要从理论上探讨处在高亚音速气流中的物体,在什么情况下会出现怎样的局部超音和激波。从事这项研究,为了绘制出流体速度图,要做大量的数学运算。当时电子计算机还未问世,在一年多时间里,沈元依靠手摇计算机,进行了大量繁杂的计算,付出了艰苦的劳动,终于对圆柱体在高速气流中的运动规律得出了很有价值的结果。

1945年夏天,沈元的博士论文《大马赫数下绕圆柱的可压缩流动的理论探讨》通过了答辩,在伦敦大学接受了哲学博士学位。他的论文用速度图法证实了高亚音速流动下,圆柱体附近极限线的存在,从理论上和计算结果上证实了高亚音速流动下,圆柱体表面附近可出现正常流动的局部超声速区。它揭示出只有在气流马赫数增加到一定数值时,圆柱体表面某处流线才开始出现来回折转的尖点,这时正常流动才不复存在。他针对当时高速飞行接近音速时产生激波的问题,从理论上探讨无激波跨音速绕流的可能性,第一次从理论计算上得出高亚音速绕圆柱体流动的流线图,得出速度分布,以及在某一临界马赫数以下,流动可以加速到超音速而不致发生激波的可能性。通过这方面的研究,可以掌握高速气流的规律,了解机体形状和产生激波阻力之间的关系,探索是否可能让飞机在无激波的情况下接近音速,从而为设计新型高速飞机奠定理论基础。这个成果,虽然带有近似性,但在沈元之前,还没有人从理论上算出来,因此是一项首创性的成果。根据这项成果写成的学位论文,获得答辩委员会的很高评价,被推荐在英国皇家航空研究院第9873号报告上发表,沈元本人被接纳为英国皇家航空学会副高级会员。

这项研究成果,在论文正式发表之前,就引起国内外航空界的注意。1945年9月,当时已经享有盛誉的物理学家周培源,到巴黎出席国际应用力学学术会议,特地从法国赶到英国,通过中国驻英使馆找到沈元,向他了解这项研究的情况。英国著名空气动力学家 S.戈德斯廷(S.Goldstein)博士应邀到美国麻省理工学院(MIT)讲学,曾经介绍了沈元的这项成果。英国M.J.赖特希尔(M.J.Lighthill)教授(后来是皇家航空研究院院长)1947年在英国的最高学术刊物《皇家学会会志》上发表的文章中也引述了沈元论文的结论。一直到20世纪50年代,英国著名学者豪沃思(Howarth)出版的两卷集著作《近代流体动力学发展—高速流动》一书中,还详细谈到沈元十几年前做的工作及成果。

沈元具有爱国知识分子的正义感。从学生时代起,他就积极参加爱国运动。“九·一八”事变发生时,他在福州上中学。日本帝国主义的侵略,使少年沈元心中深深埋下了抗敌救国的种子。1935年冬天,他在北平参加了“一二·九”学生运动,进一步激发了反帝爱国的决心。抗战时期大后方的艰苦生活,抗战胜利前后在异国他乡的孤身钻研,都没有冲淡他热爱祖国、献身祖国航空事业的热情。他谢绝了英国大学待遇优厚的聘请,于1946年夏天回到了战后的祖国。

壮年锐意,挥斥方遒

回国后,沈元接受了母校的邀请,回到清华大学航空系。开始是副教授,一年之后升任教授。这时沈元才31岁。在清华大学,沈元继续做他在英国开始的研究工作。1948年,沈元将他在空气动力学方面的研究工作,从圆柱体推进到对椭圆柱体在高亚音速气流中的运动规律研究,对于飞机速度从亚http://www.iweima.cc/0c00/7654cf541a68.html音速到超音速的过渡,在理论研究上更接近于机翼外型的实际。1948年4月,他发表了《高亚音速下可压缩性流体绕椭圆柱体的流动》的论文,载于《清华大学理科报告》第5卷第1期,他还计划进一步扩展对翼型体的高亚音速流动进行研究。与此同时,为了开展教学与科研方面的实验工作,他在当时经费和设备极为困难的条件下,为清华大学设计并建造了一座低速回流式风洞。这是当时国内高校中最先进的风洞,它的试验段截面是椭圆形的,在其他相同条件下可以进行模型尺寸较大的吹风试验。直到现在,这座风洞依然在教学和科研中发挥着作用。

1948年12月,解放战争的炮火在清华园里清晰可闻。国民党当局仓促胁迫清华的教授们逃往南方。当时的清华航空系主任也乘飞机跑往美国了。在中共地下党的领导下,一批进步教授在教授会上反对国民党搬迁清华大学的阴http://www.iweima.cc/d174/e534c9806042.html谋。沈元坚决站在他们一边反对逃跑,并参加了护校活动迎接解放。在航空系中共地下党员何东昌、屠守锷等人的推荐下,沈元被推任为清华航空系主任。1949年2月,北平和平解放,从此沈元开始了在新中国的生活。1950年,华罗庚领导的数学研究所和清华大学联合聘请沈元任教授。第二年,清华大学成立航空工程学院,沈元被任命为院长。

1952年全国院系调整, 成立了北京航空学院(现改名为北京航空航天大学),36岁的沈元被任命为副院长。沈元家里珍藏着一张形式朴素的聘书。这就是1952年聘任他为北京航空学院副院长的文件,下款签名是:中央人民政府主席毛泽东。这是由毛泽东主席直接交给他的重担。这份聘书凝聚着党的信任和期望,给了沈元巨大的力量。建院初期的任务非常繁重,从基建计划到专业设置、课程安排、师资培养和师生生活,一切都要从头开始。沈元全心全意地投入到这所新中国自己建立的航空高等学府的建设中去。这当然会影响到他个人的研究工作,但他愉快地服从了党的教育事业的需要。因为他知道,刚刚诞生的新中国需要既懂科学专业又有管理才能的技术领导骨干。

北京航空学院建院初期,他亲自领导师资培养工作,组织大批青年教师向苏联专家学习,使学院的师资队伍及时得到了扩充。几十年来,他从我国航空教育的实际出发,根据长远的需要,在师资培养、新专业设置、重大科研项目的开展和实验设置建设等方面,都起了重要领导作用。

1956年,他参加制定国家科学技术远景规划后,和学院领导预见到宇航事业和导弹工业需要人才的紧迫性,采取果断措施,克服很多困难,组织建立了火箭导弹方面的一套新专业。这些专业的大批毕业生,已经成为我国航天事业的技术骨干。

1958年,沈元决定在北京航空学院自行设计制造国内第一座中型的超音速风洞。利用争取到的有限经费,经过不懈努力,风洞终于建成,在教学和科研上发挥了很好的作用。1958年以后,北京航空学院开展了新型飞行器、高精度陀螺以及测试技术等方面的研究和设计试制工作,设计制造了超音速风洞、高空实验设备、液体火箭发动机和冲压发动机试车台、热应力实验设备等重大教学科研设备,填补了我国当时在这些领域的空白。这些成果的取得与身为主管教学科研的沈副院长的亲自指导分不开,从初始的规划到开创条件付诸实践,沈元都费尽心血。

老骥伏枥 壮心不已

粉碎“四人帮”以后,沈元虽已年届花甲,却以更大的热情投入到工作中去。他在1979年举行的中国航空学会第二次全国代表大会上,再次当选为理事长。1980年,在中国科协二大和以后的三大上连续当选为科协全国委员会常委,同年被任命为北京航空学院院长、党委副书记。

1980年,沈元当选为中国科学院学部委员(现中国科学院院士),任数理学部常委。他还被国务院任命为国家学位委员会委员,同钱学森一道负责这个委员会的航空及宇航科学技术分科的学位评议组工作。1983年,沈元改任北京航空学院名誉院长(后为北京航空航天大学名誉校长),并担任全国政协常委。

沈元对科学技术发展的新动向比较敏感,他较早地注意到电子计算机将会对整个工业包括航空航天工业起到革命性的作用。20世纪50年代末,他组织选派教师到中国科学院计算技术研究所进修学习,并批准购置了一台刚试制成功的国产第一代电子数字计算机。十年动乱末期,在他的组织领导下,克服了思想上和物资上的重重困难,使北京航空学院于1975年从国外引进了FELIX-0256第三代中型电子数字计算机,充实了计算机专业的设备。粉碎“四人帮”后,北京航空学院又继续从国外引进一些更先进的小型计算机并购进一批国产计算机,为培养人才和推广计算机在各专业的应用起到了重要作用。1982年,他积极鼓励组织可靠性研究,这对推动航空工程传统学科专业的改造,对我国航空产品可靠性设计及国产飞机延寿的改进,对可靠性学科理论在我国传播发展,都起到了推动作用。

沈元一贯强调理论联系实际的教学原则,培养学生的动手能力。1978年,恢复招收研究生制度,北京航空学院首次一年招收了128名研究生。沈元对研究生培养提出了“精选苗子、宁缺毋滥、打好基础、严格要求、能力培养和科研任务结合”的方针。在繁重的行政工作之余,他还亲自指导培养了四届研http://www.iweima.cc/68ac/e7315535cc40.html究生。

沈元积极倡导同国外大学、研究机构、航空航天企业的国际交流。1973年,北京航空学院开始聘请英国专家为名誉教授,开展双边参观讲学、学术交流,增派进修教师,为改革开放及人才培养创造了有利条件。

由于沈元在学术上有较深的造诣,在教学、科研、管理方面有丰富的经验,曾应邀参加了历次国家科学技术远景规划的制定工作。1983年后,沈元从事我国交通运输战略决策问题的研究,为我国决定立项研制国产干线飞机起到重要作用。

由于对我国航空航天事业作出的突http://www.iweima.cc/c01a/9f17aa4b9e02.html出贡献,他多次获得国家奖励,并获得国际荣誉。1990年12月,被国家教委授予“从事高教科技工作四十年成绩显著”荣誉证书;1http://www.iweima.cc/6b75/54b9cd577e9e.html991年,被授予航空航天工业部“劳动模范”称号;1992年,被授予航空航天工业部“有突出贡献专家”称号;1993年,被英国剑桥国际传记中心授予“1993年世界杰出知识分子”荣誉称号及金质证章。他还多次入选英国、美国、澳大利亚及远东名人录。

1996年2月12日,中共中央政治局委员、国务院副总理李岚清,以及国家教委主任朱开轩等专程前往北京航空航天大学沈元家中,看望这位年届耄耋之年的老科学家。李岚清副总理在谈话中充分肯定沈元在半个多世纪里对发展祖国航空教育和科学所作的贡献。

梭罗在《瓦尔登湖》中这样讲述:“一个工匠想做一柄最完美的权杖,于是他日夜不息,任时空流转百年,最终那http://www.iweima.cc/f63e/0e29f9c3861d.html权杖,成了梵天世界最美的作品。”是的,沈元日夜不息,为我们留下了他最完美的作品:一座大学,丰硕的创造,还有数不清的、热爱航空科学的学生们。

沈元是一座笃定的灯塔,以恒久不变的姿态,引领科学的道路。他的灵魂也因对科学的热忱而永葆鲜活…… (作者:谢础 贾爱平,单位:北京航空航天大学党委宣传部)

《北京教育》杂志

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