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图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群

(2007-07-06 03:11:24)
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西北角

赵亚辉

风洞

邓小刚

  图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群

     

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  图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
立式风洞跳伞试验(资料照片)


     你知道什么是风洞吗?简单地说,就是产生人工气流的管状设备,用来模拟飞行器在空气中运动状态的试验装置,是进行空气动力研究的重要技术装备,特别是对航空航天事业的发展有着至关重要的作用。
     导弹划破苍穹、飞船畅游太空、战机翱翔蓝天、火箭刺穿天宇、国民经济的能源交通、建筑桥梁、生态环保等领域的技术革新,必须首先经过风洞这个“人造天空”的洗礼,必须首先经过风洞这个“人工环境”的洗礼,在风洞的“模拟气流”中经受千锤百炼。

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
2.4米风洞导流片(资料照片)

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
200m自由飞弹道靶(资料照片)


    世界上公认的第一个风洞是英国人于1871年建成的。美国的莱特兄弟于1901年建造了风速12米/秒的风洞,从而发明了世界上第一架飞机。风洞的大量出现是在20世纪中叶。
    在我国,绵阳就风洞的摇篮,具体点说,就是中国空气动力研究与发展中心。
    从我国第一颗人造卫星上天,到神舟六号载人宇宙飞船升空,一个个震惊世界的科技壮举,无不铭刻着中国空气动力研究与发展中心做出的重大而不可替代的贡献。

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
我在西郊机场拍下的神六航天员返回北京照片,这张照片成为第二天人民日报头版头条。很少人知道,在神六成功背后,离不开在深山的风洞里工作的科研人员。

    这一次我重走中国西北角,路过绵阳的时候,见到了我的老朋友,中国空气动力研究中心总工程师邓小刚。他是一位杰出的流体力学科学家,领导着一支充满活力的研究团队。他的经历颇具传奇色彩,他曾经一位普通的中专生,通过自己的不懈追求,竟先后获得学士、硕士、博士学位,继而成为中国流体力学领域的专家。3年多前,我曾经重点采访过他,还在人民日报上刊发了文章《邓小刚:洞天砺剑》(原文附本文后)。
    这一次见到他,又吃了一惊,他比3本年前更显苍老,两鬓白发斑斑。其实他的头发已经全白了,现在的黑发都是染过。而他才47岁。为了祖国的利益,为了搞出不亚于国外先进水平的东西,他和他的团队夜以继日,刻苦钻研。
    3年多前,我就曾经跟随他到大山中的几个风洞中参观,虽然大都不能拍照,但是感受非常深刻。这些大山中的风洞是中国真正的宝贝,正是因为有了它们,我们的飞船导弹战机火箭才能真正投入实用。

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
中国空气动力研究中心总工程师邓小刚

    中国空气动力研究与发展中心是按照著名空气动力学专家钱学森、郭永怀教授构想的蓝图而组建的,是我国最大的空气动力学研究、试验机构。主要运用风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段,广泛开展空气动力学、飞行力学和风工程诸领域的研究工作。
    中心组建至今,已建成了由数十座风洞设备和专用设施构成的风洞群,研究试验与规模属亚洲第一。中心科研成果累累。到目前为止,已获得国家或部委级科技成果奖逾千项,其中国家级奖励30余项,部委一、二等奖170余项。
    中心有一支实力雄厚的高科技队伍,其中,中国科学院院士和工程院院士各1名,高级职称300余人,出站博士后10人,博士50余人,硕士200余人,中青年专家5人,入选全国“百千万人才工程”第一、二层次5人,享受政府特殊津贴的科技人员90余人。中心设有研究生部,有博土学位和硕士学位授予权,设有力学学科博士后流动站。

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
4×3米风洞菱形导流片

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
2.4米风洞喷流嘴

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
风洞外火箭雕塑

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
8mx6m低速风洞

图文:探访飞船导弹战机火箭的摇篮——亚洲最大的风洞群
2.4mx2.4m 跨声速风洞外景

邓小刚:洞天砺剑

人民日报2004年7月27日  作者:赵亚辉

  如果不亲眼见到,很难想象:一位普通的中专生,通过自己的不懈追求,竟先后获得学士、硕士、博士学位,继而成为中国流体力学领域的青年专家。
  他,就是中国空气动力研究与发展中心总工程师,年仅43岁的计算流体力学专家邓小刚。
  同事们对他的评价是:“世上有多少难关,他就有多大恒心。”
  在采访他的时候,他的一位同事悄悄把记者拉到一边,含着泪水轻声说:“你们不知道,他太拼命了,虽然年纪轻轻,却早已白了头发。你们现在看到他那满头黑发,可都是染的啊!……”
  正是凭借着这种“拼命”的精神,在中国西南大山腹地的“风洞”试验基地,邓小刚在科研领域创下了一个又一个奇迹。
  2002年,在获得国家自然科学基金委员会“国家杰出青年科学基金”资助后,永不服输的邓小刚又开始了新的征程。

  “搞科研不能没有冒险精神”

  1992年的一个夏天,中国空气动力研究与发展中心正在进行一次极不寻常的考试。主席台上,一个个白发盖顶的老专家们正在专注地倾听邓小刚关于计算流体力学理论的最新陈述。
  忽然,国际著名流体力学专家、中国科协副主席庄逢甘院士,从主席台中央站立起来,连问了3个十分苛刻的问题,邓小刚略加思索便一一破解。老科学家频频点头。
  邓小刚的博士论文以创新的视角和严谨的理论征服了国内众多专家,被北京航空航天大学博士后流动站“挖走”,成为中国科协副主席庄逢甘院士的弟子。从此,邓小刚迈开了追赶世界先进科技水平的步伐。
  几十年来,水下武器的发展因低速流动新的数值方法研究没有解决,发展缓慢。国际上很多科技专家进行了反复探索都没有明显进展。
  邓小刚到北航不久,便大胆提出要搞这个课题。刚开始,有人佩服他的胆量,但也有人认为他是自不量力,替他捏了一把汗。但邓小刚认为,“搞科研如果没有一点冒险精神,怎么可能干大事,如果我们都去搞那些很容易搞的课题,那将永无出头之日。”
  在长达两年的苦苦探索中,他提出了低速流动数值求解的新方法。试验表明,他提出的低速流动数值求解方法是成功的。后来,在香港举行的亚洲计算流体力学会上,他的《两种新的低马赫数流动数值计算方法》论文在国际上引起强烈反响。在会上,庄逢甘院士感叹地说:“这是一个不可多得的人才。”
  1999年,这种算法在银河超并行巨型计算机上成功地实现了并行计算,并纠正了巨型计算机在配置参数上的一些问题,为银河超并行计算机性能测试与顺利通过国家级鉴定做出了突出贡献。

  “神舟”五号让我们挺起腰杆

  “神舟”五号载人飞船试验的圆满成功,让中国的科技人员挺直了腰杆,其中也凝结着邓小刚的心血。
  航天员的安全返回是任务成功的关键之一,要让返回舱安全着陆,就必须在试验中计算出返回舱在返回大气层时的飞行密度、流场等相关数据。
  为了解决这个问题,上世纪80年代国际上的科研人员就开始采用NND计算格式,但这种格式从提出到90年代初,仍采用通量作为变量,限制了应用范围,无法满足现代高技术的发展,而且计算过程复杂,不适应时代的需要。
  在导师张涵信院士提出构造NND格式的基础上,邓小刚通过深入研究,将格式推广到了原始变量,守恒变量和特征变量三种形式,尤其是特征变量形式更适合于高超声速计算,为飞行器的天地往返数值仿真计算提供了新的工具。
  就在NND格式的三种变量出台时,国内才开始刮起NND格式的应用旋风。而此时,邓小刚已经用新的NND格式成功地数值模拟了各种飞行器,并在高超声速流动中将遇到的6种复杂情况进行了计算。后来,试验人员利用邓小刚研制的不同变量模式的NND计算格式,解决了飞船返回舱等一系列飞行器在各种复杂情况下飞行的技术参数,荣获国防科技进步一等奖。

  “外国能做到,我们也能做到”

  20多年前,国际著名数学家哈勒教授构造了一种非线性紧致格式,希望解决高超声速流动的数值计算问题,但试验发现,计算结果出现了不应有的非线性物理波动。1994年,美国勃朗大学的教授再次对此问题进行研究,但仍无法突破试验计算中的几个技术难关。
  其实,当国际上众多科技专家对非线性紧致格式进行艰难探索时,邓小刚早已将敏锐的目光瞄准了这项前沿课题。1996年,正在日本学习访问的邓小刚,在总结前人经验的基础上,反复研究探索,发现了国际上没有解决的技术难题,设计了一种全新的计算方法,并通过试验一举获得成功。
  1997年,国际著名计算权威杂志———美国《计算物理》杂志上出现了邓小刚的名字,他那篇《高阶精度非线性紧致格式》理论文章,引起了国际众多流体力学家的广泛兴趣。一时间,各种信件从大洋彼岸如雪片般飞来,纷纷请求提供原文。
  1998年,此项成果作为国家攀登计划预研项目的优秀课题,受到专家委员会的奖励。
  作为中国空气动力研究与发展中心的总工程师,邓小刚不但自己在科研创新之路上越走越宽,而且还带出了一个研究团队。“他在科研中从不保守,总是倾心把自己所学传授给别人,从不拦着别人的成长,总是千方百计给别人创造条件。”邓小刚在科研中以身作则,大胆探索并出台了一系列科研管理新模式,极大地调动了科研人员的积极性,加速了人才梯队的形成。
  2004年,他所带领的《复杂流动机理研究及其数值模拟》研究群体通过了国家自然科学基金2004年度“创新研究群体”的评选和国家自然科学基金委员会组织的专家考察,成为国内第一个流体力学的“创新研究群体”。
  邓小刚说:“这是我们新的起点,我相信外国专家能做到的,我们中国人也一定能够做到。” 

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