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南洋院士风采录(曹鹤荪)
发布时间:2015-08-25 16:44:19   发布人:陆栋樑   信息来源:暂无   点击次数:818


中国航空航天教育的创始人 ——曹鹤荪(1912—   ),江苏江阴人,南洋中学第25届校友,中科院院士,空气动力学家曹鹤荪,空气动力学家,航空航天教育家。他从事理论空气动力学、气动弹性力学的教学和科学研究,逾50个春秋。抗日战争时期,他在重庆交通大学创办了航空系。在中华人民共和国成立后,他对立哈尔滨军事工程学院的教学体系及规章制度作出贡献,培养出不少优秀的科学技术人才。晚年研究高超音速空气动力学、稀薄气体动力学和计算流体力学,对我国航天飞行器空气动力学的发展作出了贡献。

创办上海交通大学航空系

曹鹤荪,1912年9月15日出生于江苏江阴县。1919~1924年,曹鹤荪在江阴县澄翰初级小学和礼延高级小学学习。课外不仅跟书法家李建初先生学习书法,还主姑夫薛德炯先生补习英语。当时军阀混战,国内经济萧条。1924年,因齐卢战争去杨舍镇姨母家避难,巧遇久居日本的舅父陈大同。陈向十多岁的曹鹤荪介绍了日本工业、科学、文化和教育等方面的进步情况,并与中国的落后状态做了分析对比。从此在他的幼小心灵中深深埋下了科学救国、教育救国的种子。

曹鹤荪治学严谨,提倡“业精于勤”与“行成于思”。在担任航空系主任期间,他始终坚持优良的交大传统。通常亲自讲授两门主课:除一门是理论空气动力学外,另一门则为应用力学、流体力学、振动力学、工程数学或机构学,视情况而定。他讲清晰流畅,引人入胜。很注重基本物理概念,力求反映事物的内在矛盾,强调数学的解析描述与推导。强调理论来自实践又服务于实践,在讲授理论空气动力学课程时,注意介绍工程上的近似计算方法,讲课详细有别,对不是主线上的问题只是点到为止,引导同学多看参考书。许多同学反映:他教给大家的不是空洞的理论,而是能解决实际问题的钥匙和基础。

1947年,曹鹤荪还应中华自然科学社《科学世界》杂志之邀,主编该杂志之《航空志号》(《科学世界》之17卷4—5期)。请当时航空界有名专家撰写专论。图文并茂,实为一小型航空百科全书。此外,还利用余暇,翻译了美国教材《机构学》和《应用力学》。

1948年底,曹鹤荪接任上海交通大学教务长和交大教授会主席。他担任交大教务长时间虽很短,但是处理了几件大事。当时中国人民解放军已全面向南京逼近,1949年1月21日,蒋介石被迫宣布“引退”,南京国民政府各部已撤退到广州,物价飞涨,经费长期拖欠,学校师生员工生活毫无保障。这时上海地区各大学联合起来,推举复旦大学陈望道、暨南大学刘大杰和交大曹鹤荪三位教授赴南京找政府交涉。几经周折终于找到了代总统李宗仁,并说服他下拨应变费1亿元金圆券,解除了广大师生员工的断炊之危。1949年3月,获悉交大纺织系主任陈维稷(建国后曾任纺织工业部副部长)和苏延宾教授在家中被捕,曹与校长王之卓一起去警察局,把他们保释出来。后来才知道他们是民主建国会成员。同年4月26日深夜,大批反动军警冲入交大各学生宿舍,搜捕上了黑名单的学生自治会成员、共产党员和靠近党的积极分子。次日,曹鹤荪在校长办公室看到名列黑名单的自治会成员史宵雯、林雄超、黄怡诚等7位同学。他完全不顾自己的安危,同校长王之卓商议好,白天把学生藏在办公大楼顶阁内,天黑后同总务长王龙甫一起用校长的小汽车,分二批把他们从后门送出学校,保护了进步同学。

1952年,全中高等院校进行院系调整,交通大学、中央大学和浙江大学三校的航空系奉命在南京合并为华东航空学院。从1942年到1952年,交大航空系共有九期毕业生(1944年有第一批毕业),约有180名同学。他们遍布全国(包括台湾),出国深造的,也不乏人。经过长期艰苦奋斗,他们之中不少人已很有成就。有的已被选为科学院院士,有的成长为飞机设计师、航空发动机专家、火箭专家、结构力学专家、空气动力学或流体力学专家,有的成为空军装备和飞行技术专家,有的成为飞机制造厂厂长和企业管理专家。在教学经费一直很少,仪器设备十分不足的条件下,能有如此高的高层次人才成才率,得来实在不易,这不能不在相当大的程度上归功于交大的优良传统以及曹鹤荪等教授们的教导有方。

对军事工程学院和国防科技大学的奉献

1952年11月,曹鹤荪接到周恩来总理签署的调他去哈尔滨军事工程学院任教授的命令,他毅然北上。到哈尔滨后,被指派为院科学教育部教务处处长,负责全院教务工作。他首先参加组建全院基础课、专业基础课和专业课教授会(教研室)的工作。随即狠抓教师队伍的建设,负责把从全军抽调来院的大学毕业生培训为助教的工作。在本科教育方面,则认真落实苏联顾问提出的经毛泽东批准的第一期学员的教学计划;又与苏联顾问一起草拟了第二期学员的教学计划。在提高教学质量方面,则有计划有步骤地开展教材编写和实验室、专修室的建设工作。学院创办之初,人员来自各方;由于经历不同,有时分歧很大。陈赓院长尊师重道,礼贤下士。提出“将相和”的“两老”办院原则,曹鹤荪认识到统一教学指导思想的工作十分艰巨,十分重要。为了办好哈军工,曹在徐立行教育长领导下,停止一切讲课和原定的教材翻译及编写等技术工作,集中全部精力,认真落实苏联顾问的教学计划。作为教育长的助手,他在教学工作中强调高等技术教育必须突出培养学生的独立工作能力。强调入学标准要高、基础知识要厚、对学生要求严;强调要把好入学关、升留级关和毕业关。原学院第二任院长刘居英认为:在学院阶办时期,曹鹤荪起到了组织好教学工作的作用;在学习苏联经验方面,在老干部与苏联专家之间,曹鹤荪起到了重要的桥梁作用;为教学工作迅速走上正轨做出贡献。

1956年,曹鹤荪在行政工作之余,给海军工程系开设了弹塑性力学。1960年,他兼任教务部副部长,学院教学工作已走上正轨。1961年,他参加了学院教学组织工作条例(即80条)的起草与修订工作。1962年,他建议严格按升留级规定淘汰一批因降低招生标准而多招收的学生。

1958年,气动弹性力学问题在飞机工作中突出了出来。空军工程系请曹鹤荪开设这一门跨学科的新课,并指导卢叔全、李风蔚和杨永年三位年轻助教开展这方面的教学和科研工作。曹鹤荪接受任务后帮助三位助学先学矩阵,再以讲授和讨论的方法逐章学习比斯普林霍夫(R. L. Bisplinhoff)等人写的《气动弹性力学》打基础。然后以非线性颤振为主攻方向,1962年,卢叔全和李风蔚都写出了相应论文。1963年,在十周年院庆第四届学术报告上曹宣读了综述论文“板的颤振”。以后侧重抓颤振的实验研究和仿真计算方法,李风蔚在1.5米风洞中进行了二元机翼的颤振实验,曹和卢在空军系自动化专业的模拟计算机上进行颤振仿真计算。与航空工业部歼七设计组也建立了技术合作关系,深入分析颤振现象对歼七的偏航力矩系数对侧滑角的导数值之影响。1964年,李风蔚又应用气动弹性力学的方法创造性地解决了3.5米×2.5米低速风洞(在1965年至1975年间为全国最大风洞)塔式天平令人头痛的塔心调整问题,消除了各分力间的干扰,使天平精度大大提高。在教学方面,1960年,曹鹤荪给本科生开出了气动弹性力学新课,次年1月,出版了《气动弹性力学》。1966年6月,“文化大革命”开始,气动弹性力学研究工作中断了。

在“文化大革命”,曹鹤荪被错定为“执行资产阶级办学路线的反动学术权威总代表”,受到严厉批判。极“左”的批判正好从反而说明曹鹤荪的办学指导思想是正确的。1967年,他不仅被隔离、审查、批判和斗争,原有的生活、居住条件也都被剥夺。1969年,解除关押,次年他参加《英汉航空与航天技术辞典》之编纂工作并任主编,用自费2000余年陆续购买了多种字典词典,不顾血压高,夜以继日地伏案工作达7年。该辞典1976年出版,1978年获全国科学大会奖。

1978~1984年,曹鹤荪被任命为国防科技大学副校长(1978~1980年兼任训练部部长)。随着学校培养方向的变化,他提出理工结合的专业设置思想,提倡编写高水平的教材。他负责抓研究生的培养工作,制定了一套规章制度,获得国家教委好评。

1985年,他参加《中国大百科全书》的编写工作,是《航空航空卷》编委和综合分支主编,又是该书《力学卷》的编委。

1985年,在瑞典斯德哥尔摩召开的国际宇航科学院建院25周年纪念大会上,被提名并当选为国际宇航科学院院士。

博士生导师

1980年,曹鹤荪辞去所兼训练部部长职务。作为应用力学系教授,他不顾年老体弱多病,为培养研究生做准备工作。原来的气动弹性力学的研究任务和班子已不复存在,不得不重新建立科研梯队。在广泛的流体力学领域内选择了大家生疏的磁流体动力学作为起点;在应用力学系空气动力教研室吸收瞿章华、吴其芬二位讲师成立了研究小组;并与国外学者开展学术交流。

1981年11月,国务院批准曹鹤荪为国防科学技术大学空气动力学专业博士生指导教师,即以该小组为基础建立博士生指导组;一面开拓知识面,一面开展高超音速流的研究;对再入弹头等离子鞘套内的电子密度和黑障(通讯中断)问题进行探讨。1985年,在温州召开的再入物理会议上提出了四篇研究论文。

曹鹤荪既力求以80年代科学发展水平为起点,赶上现代科学技术的新发展,又十分重视研究生课题的工程背景。通过认真选题,承接了中国气动中心和航空航天工业部十四所等单位迫切需要解决的,以数值方法求解以高超音速运动的细长物体粘性激波层内流场参数的问题。他的研究方向就定为航天飞行器的高超音速空气动力学。后来两位博士生,分别对大雷诺数化学平衡条件和小雷诺数化学非平衡条件,求解出粘性激波层内压力分布、热流分布以及电子密度分布。在带研究生攻关的过程中,他一直把住研究方向和论文质量两个关口。两位博士生论文所研究的课题,都获国防科工委科技进步二等奖,填补了国内空白。

曹鹤荪虽年逾古稀,仍远涉重洋,出国考察。1985年去美国拓宽对外交流渠道。1986年去法国土鲁兹参加“空间研究委员会会议”和“国际宇航科学院会议”,在此期间,当地报纸以显著的地位刊登出他的照片。

为了适应航天高技术发展的需要,1986年增辟了计算流体力学研究方向,导师组增加了王承尧教授。1988年,招收一名计算流体力学博士生。

1988年,在原有基础上又开辟闻一个新的研究领域——稀簿气体动力学,它是空气动力学一个特殊分支,专门用以解决在90千米以上高空的空气动力问题。他把稀簿的空气看成非连续介质,以蒙特卡洛直接模拟法加以研究。国内该领域的研究工作刚刚起步,在此方向上现已发表4篇论文。1992年在此方向上招收了一名博士研究生。

现在曹鹤荪的博士生导师组由他本人和三名副导师教授组成,共有高超音速空气动力学、稀簿气体动力学、计算流体动力学三个研究方向。此外,在博士生导师组周围还形成了一个由多名教师组成的科研梯队。他们已在国内发表论文31篇,在国外发表9篇。80高龄的曹鹤荪对此感到喜悦,并力求取得新的进展。按照国外惯例,指导老师有权在围绕学位论文公开发表的文章上署名,但他从不在文章上留名,以促进新生力量的成长。

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