管德
管德,我國著名氣動彈性力學專家、飛機設計師。1932年出生於北京,1949—1952年在清華大學航空工程系學習。1952—1956年在第二機械工業部航空工業局辦公室調研科負責局刊《通報》編輯,1956—1961年在瀋陽飛機廠飛機設計室任設計員、空氣動力組副組長。1961—1982年曆任國防部第六研究院(後改為第三機械工業部第六研究院)第一設計研究所設計員、氣動室顫振組組長、總體氣動室主任,副總設計師、副所長,1982年9月調任松陵公司(今沈飛集團)第一副經理兼總工程師。1984年底,調航空工業部,歷任科技局局長、部總工程師、部科學技術委員會主任、中國航空研究院院長。1985年11月,調中國民用航空局,任副局長兼局黨委副書記。1994年任中國工程院籌備委員會委員,同年當選為中國工程院院士。從1985年開始兼任北京航空航天大學教授、博士生導師,同時兼任南京航空航天大學教授。是全國政協第八、第九屆委員。
■師元光
我不是科學家,我是氣動彈性專業的工程師。我不敢談什麼科學理論成就,我的目標是盡力把工程實際中的飛機設計工作做好。——管德
進入新中國第一個飛機設計室
1956年11月,經管德強烈請求,他從當時中國航空工業的政府最高管理機關——航空工業局(四局)調到了剛剛在瀋陽飛機製造廠(112廠)組建的新中國第一個飛機設計室。
管德的父親尹鳳鳴清末留日武備生,日本陸軍士官學校第八期(1909.12~1911.5)畢業。回國後曾在保定陸軍軍官學校任教官。1925年3月13日,被中華民國北京政府授予陸軍少將。但尹鳳鳴厭惡官場的齷齪,很快就脫離軍政兩界,在北京當起了寓公,靠房租收入維持一個大家庭的生計。
1932年7月12日,管德出生在北京,啟蒙老師是他的父親。由於日寇入侵,北平淪陷,他的小學、初中學習都是由父親聘用的家庭教師在家中完成的。1945年,抗日戰爭勝利後,他考入北京五中。1949年高中畢業,管德報考了清華大學、北洋大學兩所大學的航空系並同時被錄取,最終他選擇了清華大學。
1952年,根據政府要求提前畢業,管德被分配到第二機械工業部航空工業局。他憑藉出色的工作能力,很快在局辦公室調研科擔任了局刊《通報》的主編,在這個崗位上,他的工作得到了局領導的充分肯定和高度評價。
1956年8月,四局王西萍局長發布《關於成立飛機、發動機設計室的命令》,決定從1956年8月15日起,在112廠、410廠分別成立飛機、發動機設計室。任命局第一技術科科長徐舜壽為飛機設計室主任設計師,葉正大、黃志千為副主任設計師。
看到同在局機關技術科工作的顧誦芬(以後成為殲8Ⅱ總設計師,中國科學院、中國工程院兩院院士)、程不時(曾任運10總體設計師)被調入飛機設計室,調研科的管德等一批年輕人坐不住了,他們急切地請求局領導批准自己到熱愛的專業領域從事飛機設計研究。時任局長王西萍最終批准了他們的請求,但不無遺憾。他回憶:「1956年,當科研設計工作拉開序幕之後,這個科裡的一些骨幹,如管德、葉錫琳、朱永祺、洪亞新、朱元喆等都先後被放走,到更需要他們的地方去了。」
在實踐中點滴積累專業知識
在飛機設計室創建前後,徐舜壽、黃志千已經有過考慮,本著「需要與可能相結合」和「在實踐中培養、鍛鍊隊伍」的原則,徐舜壽提出飛機設計室的第一個任務是設計一架亞音速噴氣式中級教練機。四局領導很快批准了徐舜壽的設計方案,新飛機定名為殲教1型飛機。
管德回憶,到飛機設計室以後,徐主任開始對他在技術方面能不能有發展沒有多少信心,因為在機關裡,他是在領導層面活動的,看到他整日跑上跑下,徐主任覺得他可能是從事行政管理的人,不大相信他能坐得下來搞技術。基於這樣的看法,徐舜壽交給管德的第一項技術工作是殲教1理論外形的計算。
為使飛機具有良好的氣動特性,機翼、機身等外形均為曲面,表面必須平滑光順。這就需要通過計算得出多個截面的曲線,而每一個曲線都是由一段一段的二次曲線來模擬的。每一段曲線需要三個點,列成三元一次聯立方程式進行計算。在上世紀50年代,新成立的飛機設計室僅有兩臺電動計算機,因為有更重要的計算任務,所以對於外形曲線的計算只能用手搖計算機計算。
這項任務技術上並沒有太高要求,但計算繁瑣,工作量很大。日復一日,管德等幾位技術人員終於完成了殲教1型飛機的外形數據計算任務。
通過這一項枯燥、單調的任務,徐舜壽對管德的潛質有了了解,認定管德在科學技術方面有很好的發展潛力,他為管德選定的專業是氣動彈性研究。
由於飛機結構不可能是絕對剛性的,飛行中必然發生彈性變形,這種彈性變形影響到飛機的氣動特性,又使空氣動力隨之改變,從而導致進一步的彈性變形,形成結構變形與空氣動力交互作用的氣動彈性現象。隨著飛機飛行速度提高,氣動彈性會顯著影響飛行器的操縱性和穩定性,嚴重時甚至會使飛機結構損壞,造成嚴重的飛行事故。
這是在二戰中開始引起航空工程界普遍關注的一個跨多學科的新領域。
在收集到國外並不豐富的相關資料和專著後,徐舜壽帶著管德等開始了對非定常空氣動力學的鑽研。對於管德來說,學習這些前沿航空科學技術並非易事。他在清華大學只讀了三年,剛進入專業基礎課時期就離校參加工作。在畢業以後的四年中,他主要從事的是行政方面的事務性工作。但天資聰慧又肯鑽研的管德利用落後的計算手段,很快算出了殲教1型飛機的顫振速度。管德回憶:「開始因為沒有電子計算機這樣的計算裝備,就用手搖計算機搖,把殲教1型機翼顫振的數據給它搖出來了。這件事在當時還是比較有影響的。徐主任把我算的結果拿給黃玉珊教授看,他評價不錯。他說這是中國人第一次算顫振速度,原來沒有人算過,這是第一個。」
邁出可貴的第一步以後,管德更加潛心於氣動彈性力學的研究。
顧誦芬多次提及:「管德非常注重專業知識的積累,密切關注著國際氣動彈性專業前沿技術的發展。他有一個『破筆記本』,大概是從1959年困難時期開始用的,筆記本活頁紙都是灰色的再生紙。那時候瀋陽能看到的技術資料很少,他每次經過北京,總要去科技情報所和國防科技情報所查找資料,然後分門別類把文獻目錄摘抄在筆記本上。他自己曾說過,那個本子上收集了50年代到80年代的氣動彈性領域的文獻目錄,他感到獲益匪淺。我最後一次看到他那個『破本』是在上世紀80年代,已有一寸多厚了。從民航局退休後,他還經常來628所借文獻,看期刊,特別是美國航空航天學會的AIAA Journal(美國航空航天學會學報)。」他的刻苦鑽研使他領導下的飛機氣動彈性設計研究工作總能跟上技術發展前沿。上世紀80年代初,他為殲8Ⅱ建立了檢查氣動伺服彈性穩定性的阻抗試驗設備;90年代,他開始應用晶片傳感器研究顫振的主動抑制;本世紀初,他又開展了變體飛行器的研究。
我國氣動彈性專業的奠基者和帶頭人
顧誦芬對管德在殲教1型飛機研製中的貢獻有很高的評價:「實際上真正開始進行飛機顫振設計研究的是管德,他是咱們國內第一個搞飛機顫振研究的。」
1960年底,中共中央批准國防部第六研究院(航空研究院)成立,1961年8月,由空一所、112廠飛機設計室等合併而成的第一研究所(六院一所,後改稱601所)成立。管德擔任了新組建的氣動室顫振組組長。
1963年,管德被聘為由錢學森擔任組長、代表著中國空氣動力學最高水平的學術團體——國防科學技術委員會第16專業組理論分組成員。
1964年8月,管德擔任六院一所氣動室副主任,並被授予中國人民解放軍大尉軍銜。
1964年,殲8飛機開始研製。管德主持了殲8飛機研製中的氣動彈性專業設計計算和試驗,創造了國內該專業領域多項第一次。在成功完成了殲8飛機各項顫振計算後,又進行了國內第一次飛行顫振試驗。601所《殲8飛機研製史》記載,「殲8飛機在技術上的成功處之一是,控制住了機翼重量,沒有按面積的平方向上漲。這主要是由於管德同志所領導的顫振分析工作,在摸透米格—21機的基礎上發現米格—21機載剛度上還有潛力可挖,並採取了相應的措施,其次,參照美國F—4B、F—86飛機殘骸,採用了一些新成果,而不是照搬蘇聯。」
1974年,601所原氣動力室與總體室合併,組成總體氣動室,管德擔任該室主任。
1979年7月,航空氣動力協作攻關辦公室氣動彈性組(「7210」第五專業組)成立,管德擔任了組長。
601所長期從事氣動彈性專業研究的研究員潘一心對管德在7210工程的氣動彈性專業組的工作有很深的體會:「首先在氣動彈性專業建設方面,從飛機設計的工程應用來看,管總是一個創始人。第二就是學術方面。我們氣動彈性是一個邊緣專業,不管是在601所,還是在全國其他單位、院校,都是非常薄弱的。通過管總的努力,在7210任務中成立了一個氣動彈性專業組,這對我們這個專業發展起到了很大的作用。」
從那時開始,管德一直承擔航空預先研究中氣動彈性力學領域的組織工作。曾主持建立了我國第一套可用於超聲速飛機設計的氣動彈性計算和試驗方法,總結為《高速殲擊機的氣動彈性分析》,榮獲1978年全國科學大會獎。1979—1981年,管德主持研製了「航空結構動力分析系統HAJIF—Ⅱ」。它可以進行結構的固有動力特性(固有頻率、振型)的計算,以及帶主動控制系統的飛機顫振和突風響應計算。管德提出了這個系統的總力學任務書,來自5個研究所的人員參加了工作。系統中設計了31條固定流程,以適應不同的計算需求。
「航空結構動力分析系統」獲國家科技進步二等獎。
始終堅持著氣動彈性領域的研究
1980年9月4日,殲8Ⅱ飛機正式立項。
1982年底,601所發完了飛機結構圖紙,松陵公司(今沈飛集團)開始了飛機試製的準備工作。為加強松陵公司對殲8Ⅱ飛機研製的指揮調度能力,強化型號總設計師系統技術責任制,確保型號設計生產問題得到及時的協調和處理,加速殲8Ⅱ飛機研製進程,1982年9月,上級決定將601所副所長管德調入松陵公司任第一副經理兼總工程師。
1983年,他兼任殲8Ⅱ飛機研製現場總指揮、試飛領導小組組長。他按照系統工程方法,組織了設計和試製生產準備、試製生產準備和試製生產、試製生產和首飛準備的平行作業,使殲8Ⅱ飛機首飛大大提前,為此榮立航空工業部新機首飛一等功。
1984年底,管德任航空工業部科學技術局局長,後任航空工業部總工程師、科學技術委員會主任、航空研究院院長。
1985年底,管德調任中國民用航空局副局長,後兼任黨委副書記。他採用系統工程方法,實行矩陣管理,改進計劃工作,使飛行員培訓、空中管制等一些原來薄弱的系統得到加強。他積極主動組織和參與民航系統的體制改革,拓展融資渠道,加快民航機隊、機場的拓展與技術改造,極大地促進了我國民航事業的發展和全行業經濟效益的提高。
在行政領導職務不斷變換,肩頭責任愈來愈重的情況下,他始終沒有丟棄自己從事的氣動彈性專業研究。在1982年離開601所之前,他已經將顫振組從研究室劃出,在所裡新成立了代號為31室的顫振室,管德希望能在航空工業系統組建一個專門的飛機氣動彈性研究所,帶出一支具有國際水平的專業團隊,向更高目標衝刺。1985年,在管德到北京赴任之初,即受聘兼任北京航空航天大學教授、博士生導師。
北京航空航天大學陳桂彬教授是國內最早從事氣動彈性專業研究的學者之一。在長期與管德共同擔任教學、研究的過程中,他的一個感覺是「管德的接受能力和理解能力特別強」,「我覺得他理論水平、學術水平是很強的,他寫的文章、他編的書我都看過,我覺得他有很高的學術水平。我們這個專業最重要的就是動力學、振動的理論和數學基礎,我覺得他在這幾個方面都是很強的」。
陳桂彬用實例對此進行了詮釋:「上世紀70年代初期,我們的飛彈研製單位曾遇到了彈性體和控制系統耦合的問題。後來我們就研究把控制和氣動彈性擱在一塊兒,聯合求解,就叫氣動伺服彈性力學。」
作為教師,陳桂彬的感受是,學科的發展已經遠遠超出了傳統力學的範圍,以前對氣動彈性的理解是彈性力學、振動、氣動力等學科的組合,現在還得加入控制理論,所以從三面體變成四面體了。教師也是在不斷地跟著發展,在不斷地補充自己。管德進入了教師的行列,他也是這樣在不斷擴充自己的知識,並在研究中不斷創新。
由管德編寫或主編的《非定常空氣動力學計算》《氣動彈性試驗》與《飛機氣動彈性力學手冊》至今仍為飛機設計單位氣動彈性設計人員的首選參考資料,同時也是近半個世紀以來中國飛機設計氣動彈性專業的經驗總結。
對於管德,陳桂彬做出了一個同行和教授的評價:「管德很敬業。他對氣動彈性理論有深刻的理解,在工程實踐中有豐富的經驗。在國內氣動彈性領域,他有很大的貢獻。」
(作者系中國航空工業集團公司科學技術委員會研究員)
① 1990年,管德(中)陪同喬石(左)、習仲勳(右)參觀民航展覽。
②1984年6月12日,殲8Ⅱ飛機首飛成功。左起:現場總指揮管德、發動機總師溫俊峰、試飛員曲學仁、總設計師顧誦芬、首飛指揮員王昂。
③管德從20世紀50年代開始搜集的氣動彈性專業文獻資料手抄本。
延伸閱讀
剛毅·執著·奉獻
■師元光
熟悉管德的人都有這樣的印象,他是一位性格剛毅、敢講真話的人。
在他擔任中航工業瀋陽飛機設計研究所副所長和中國民航局副局長的任上,曾經各有過一次在主管航空的國務院副總理面前因直抒己見、堅持自己的觀點和意見而發生爭執的經歷。
參與殲8飛機研製全過程的著名試飛員鹿鳴東在自己的回憶——《難忘的歷程》中寫道:「……他不同意仿製。那位首長聽了火氣很大,甚至還拍桌子、瞪眼睛。而管德以向黨、向國家、向人民負責的精神,還是不同意仿製。管德的這種實事求是、堅持真理的精神,是我們每一個共產黨員必須具備的品質,否則就不稱其為共產黨員了。」
中國民航局原副局長李釗也曾經說過:「管德這人非常正派,不是那種見什麼人說什麼話的人。而是中國知識分子那種很典型的士可殺不可辱,滿身正氣。他待人非常謙和,沒一點架子,沒有一點盛氣凌人,但你別惹他,他誰也不怕。我覺得他是很值得頌揚的一位知識分子。」
即便副總理已經明確表態,管德還是提出了自己的不同意見;雖然態度不夠冷靜,卻沒有因此受到責難和打擊報復。領導者有宏大的氣度和胸懷、下級敢於直言和不盲從,並由此形成包容、理解的上下級關係,是事業成功的基礎,也是基業長青的前提。
1991年,管德被檢查出患腎癌。
管德冷靜地接受了已經發生的事實,他開始了與疾病的頑強鬥爭。在做了腎切除手術後,管德又上班了,民航局領導在勸阻無效的情況下,限定了他的工作時間——每周六小時。
從1991年發現患有腎癌起,已經過去了20多年,管德步入了人生的耄耋之年。這是中國傳統醫藥的功效,更是他以堅強的毅力與病魔進行不屈不撓鬥爭取得的勝利。
面對他的剛毅,病魔也服輸。
熟悉管德的人還有這樣的印象,他是一位執著於自己從事的專業的人。
2001年9月18日,南京航空航天大學聘任管德院士暨歡迎大會上,校長胡海巖致辭中講道:「管院士在擔任我國航空和民航的重要領導職務後,仍未中斷氣動彈性領域的研究工作,寫作出版了《非定常空氣動力學計算》《飛機氣動彈性力學手冊》等重要專著。」
管德帶出的一位博士生、中國科學院力學研究所副研究員陳偉民和管德的學術助手、北航航空科學與工程學院教授、副院長李敏曾經寫道:「管德院士除了完成大量艱巨的國家指令性任務外,還一直致力於跟蹤先進國家在飛行器氣動彈性設計方面的研究工作,尤其在非定常氣動力計算、結構非線性影響、複合材料氣動彈性剪裁、智能結構壓電驅動器氣動彈性應用等方面均做出了開創性的工作,而且其研究對象均有明確的工程應用背景。」
「仕而優則學,學而優則仕」,管德的人生應該是這句話最好的詮釋。
在熟悉管德的人的心目中,他是一位為事業默默奉獻的人。
顧誦芬曾經多次說道:管德在顫振這方面的研究在國內來講是領先的,沒有人這麼下功夫弄這個東西,沒名、沒利幹這個活。他擔任領導後也絕不錯過到西德去學習的機會,在那裡,他也就是做一個普通技術人員的工作,但他在理論和應用方面有所創建,作出了明顯的成績。
在飛機設計領域,氣動彈性對飛機安全至為關鍵,然而不出事故,永遠是無名英雄。管德甘當配角,總是站在總設計師身後,充當著團隊裡中流砥柱的角色。
陳偉民、李敏的文章中有這樣的感慨:「作為體現國家基礎工業水平的航空工業,我國與發達國家在飛機設計方面還有較大的差距是不爭的事實,但差距大與條件差從來不是藉口。正是成千上萬普通科技工作者持續努力地工作,才有了中國當前航空工業的成就,管德院士是他們的傑出代表,他們是中國航空工業的脊梁。」
(作者系中國航空工業集團公司科學技術委員會研究員)
《中國科學報》 (2017-09-18 第8版 印刻)