庄逢甘是我国著名空气动力学家。他毕生致力于推动我国航天事业发展,直到生命最后一刻,他一生专注湍流研究。
1942年6月,庄逢甘考取了上海圣约翰大学医科专业。但彼时中华大地正深陷日军侵华的战火硝烟之中。这让庄逢甘产生了“航空救国”的信念,他遂远赴大西南,去当时已经迁至重庆的国立交通大学,攻读航空发动机专业。
大学毕业后,庄逢甘前往美国加州理工学院继续深造,师承著名流体力学专家李普曼,由此开启了他在湍流基础理论领域持续六十多年的探索。
20世纪40年代,全国航空工业正处于大变革时期,飞机的飞行速度不断刷新纪录。提升飞行速度有两个主要因素:一是增大动力,二是减小空气阻力。而飞机飞行中的阻力与湍流问题直接相关,湍流问题成为那时航空工业中最棘手、最热门的问题,研究难度超出想象。但这并没有阻碍庄逢甘深入探索的步伐,反而激励他迎难而上。
庄逢甘认真观察分析了湍流的自然现象,查阅前人相关论著,运用自己的数学、物理基础,创新了湍流统计理论、湍流耗散理论等,为后期湍流研究奠定了重要基础。庄逢甘一生都在为破解湍流难题努力。在一次会议上,他向大家倾诉衷肠:“湍流是航空航天工程发展的一个‘卡脖子’难题。我余生就要做一件事,专注于湍流研究。”
自力更生开展风洞试验
“一代风洞,一代飞行器”。任何一种新的飞行器要能升入蓝天,自由翱翔,都离不开风洞试验。何谓风洞?它是一种可以源源不断地产生人工气流,能清晰观测气流变化,以及气流与物体之间相互作用的管道装置。风洞是空气动力学研究和试验使用最广泛的工具。不同流速、密度和温度的气流,在风洞的“指挥”下,可以逼真模拟出各类飞行器在真实飞行时的各种状态。如果没有风洞,就需要采用真实飞行试验办法,成本高昂,失败风险巨大。
风洞工程是一个多专业、多学科的系统工程。从仪器测量到设备设计,从制造方法到总体方案,庄逢甘都事必躬亲。历经五年多的艰苦奋斗,庄逢甘带领团队终于在荒无人烟、交通不便的北京远郊地区建成了9座从低速到高超声速风洞试验设施,且各项指标均达到设计要求。彼时,外部援助中断、内部又逢严重的自然灾害,但双重困境并没有击垮庄逢甘攻坚克难的信心。
在北京基地初具规模后,他与钱学森、沈元、郭永怀等人又投入到建设更大的空气动力学研究试验基地的工作中。为了给第二个试验基地选址,他们踏遍蜀道,选址凿洞。
作为技术负责人之一,庄逢甘不顾旅途劳顿,频繁往返于北京和绵阳之间。从踏勘选址,到先期方案论证,再到解决实际建设过程中出现的各类技术难题,在他的决策和带领下,研究团队先后建立了激波风洞,改进了电弧加热器和电弧风洞,还让北京基地扩大了模拟马赫数和焓值的试验能力。北京基地和四川基地的建成,奠定了我国航空航天空气动力发展的基础,是我国空气动力学事业上的重大成就。