2024年4月,96岁的中国科学院院士、空气动力学家俞鸿儒,获评“感动中国2023年度人物”。他投身风洞研究六十余载,是我国激波管、激波风洞研究及应用的开拓者之一,被誉为“中国激波风洞第一人”,为国家科学事业作出了突出的贡献。其成就正如《感动中国》组委会给予他的颁奖词所言:“做别人不敢做的,做别人做不成的。他独辟蹊径,一往无前。拨开科学的雾,荡去岁月的尘,我们看到一位科学家黄金般的心!”
“炸”出一条新路
俞鸿儒1928年出生于江西省广丰县一个普通家庭。他从小就对科学表现出了浓厚的兴趣,父母也一直鼓励他好好学习,长大后成为一个对社会有用的人。自强报国的种子,就这样种进了他的心里。大学毕业后,俞鸿儒考入中科院力学研究所,师从“两弹一星”元勋、著名力学家郭永怀,开始踏上风洞研究之路。
风洞是在地面上人为地造出“天空”,是航空航天领域最基础的科研平台,也是研制航天器必不可少的实验设备。它能够产生可控制气流,模拟飞行器在空中飞行的复杂状态,从而发现其中的设计缺陷,因此也被称作飞行器的“摇篮”。一件飞行器的成功研制,往往需要经过成百上千次的风洞试验。隐身战机歼-20、“神舟”系列飞船、“东风”系列导弹……这些国之重器横空出世前,都曾经过风洞的检验。
1958年,中国科学院力学研究所成立激波管组,年仅30岁的俞鸿儒担任组长。这是一项充满挑战的工作,首先面临的就是科研经费短缺的问题。当时国际上的风洞建造费昂贵、耗电量惊人,一座大型高超声速风洞的耗电量几乎能够达到一座中小型城市的耗电量。新中国经济基础薄弱、电力资源紧张,显然不具备直接效仿国外风洞发展模式的条件。
俞鸿儒冥思苦想后,决定选择氢氧燃烧驱动方式来快速建立我们自己的风洞技术平台。这种方式虽然费用低,但极易发生爆炸,危险程度非常高。钱学森、郭永怀都支持他放手一搏,只是提了一个要求:绝不能有人受伤。不出所料,试验中多次发生爆炸事故,门窗都被炸飞过。最严重的一次,巨大的冲击力竟把临时搭建的实验室都炸开了,幸亏俞鸿儒逃离及时才没有受伤。令他备受鼓舞的是,钱学森和郭永怀得知情况后非但没有责难他,反而对他提出表扬,还给他吃了“定心丸”。“房子炸掉了可以再盖,但不弄清爆炸原因,就不能更好预防。只要人不受伤,发生意外了我们担着。”
危险的科学探索持续进行着。每次试验时,俞鸿儒总是叫同事们跑得老远;每次爆炸后,所里也总会及时送来材料把炸坏的地方给补上。在一次次试验中,俞鸿儒不断总结、分析、研究、改进,克服了重重困难,终于为我国风洞研究“炸”出了一条新路。1969年,我国第一座大型高超声速风洞——JF-8激波风洞建成,其性能堪比国际大型激波风洞,却只花费了8万元加工费。JF-8激波风洞的建成恰逢其时。当时中国研制的导弹、火箭等飞行器陆续进入攻坚阶段,急需大型风洞的检验。JF-8激波风洞及时解决了航空航天领域实验装置不足的问题,之后在这里淬炼过的航天器不胜枚举,东风五号弹道导弹便是其中之一。
再攀新的高峰
科研之路永无止境,俞鸿儒也从未因已有的成就而止步不前。在地面上造“天空”,在他看来,前路就像天空一样广阔、无垠。他对自己只有一个要求:尽量给国家干点事儿。
20世纪80年代,为了开展高超声速飞行试验,发达国家纷纷筹建大型自由活塞驱动高焓激波风洞。但是这种风洞造价高昂,操作起来很困难,重复性很差。俞鸿儒于是颠覆性地提出,用爆轰驱动方式来产生高焓实验气流。爆轰是一种特殊的爆炸现象,能产生高速、高温、高压、高能、高冲击力的冲击波,是氢氧燃烧实验中尽力避免的现象。俞鸿儒却想驯服爆轰,让它听话,这个疯狂的想法遭到了大家的一致反对。但俞鸿儒坚定地说:“我不怕反对,没人反对,就可能是平庸的工作。”
爆轰驱动的危险性极高,明明知道危险,为什么还要去试?俞鸿儒摘抄在笔记本上的一句话,或许就是答案所在:“科学正是要研究我们所不知道的东西。”1988年,俞鸿儒在德国完成爆轰驱动的原理性实验,回国后形成了较为成熟的爆轰驱动方法。十年磨一剑,1998年,他终于成功证明了爆轰驱动激波风洞的可行性,领导建成了国际上第一座爆轰驱动高焓激波风洞JF-10,为我国高超声速风洞的研究奠定了坚实的基础。爆轰驱动后来成为世界范围内的研究热点,欧美国家也开始逐渐采用这一技术来改造或者建造自己的风洞。
在俞鸿儒的指导下,2012年,我国又建成了国际首座复现高超声速飞行条件的超大型激波风洞JF-12,实现了从“模拟”到“复现”的跨越,为航空航天重大任务研制提供了关键支撑。俞鸿儒解释,所谓“复现”,就是把“天”移到“地”上。JF-12风洞总长达到265米,由于采用了俞鸿儒独创的爆轰驱动技术,建设费用比国外同类风洞降低了很多,却将有效试验时间提升到100毫秒,创下了世界纪录。
当JF-12风洞获得国家科技进步二等奖时,俞鸿儒却坚持将自己的名字写在最后一位。他说:“工作要一代一代接下去,年轻人做完有成就感、有威望和威信,工作就好开展了。人的时间有限,谁也不能干一辈子,这个工作没人接手可不行。”年过八旬的他依然谨记导师郭永怀的教导:“国家的科学事业需要我们来做铺路石。”
2015年,87岁的俞鸿儒荣获“钱学森力学奖”。这个奖项是为纪念我国载人航天奠基人、中国力学学会创始人之一钱学森而设立的,旨在奖励在科学技术领域取得重大成就的中国力学工作者。拿到这个奖项,俞鸿儒非常高兴。他说:“我以前就跟着钱学森先生学、跟着郭永怀先生学,拿到这个奖好像与他们的关系又紧密了一点儿。”
90岁时,俞鸿儒才正式退休。在家的日子,他经常戴上老花镜在一张用了40年的桌子上翻看报纸和书籍,还时不时做点儿笔记。他说:“新的知识和新的思考,总是不嫌多。” 但凡后辈有问题请教,他都会积极给予建议,继续以铺路石的姿态引领着新一代风洞人沿着老一辈科学家的足迹,在高超声速领域不断前行。