曹鹤荪

   36百科网   2020-02-14

曹鹤荪,空气动力学家,航空航天教育家。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年。抗日战争时期在重庆交通大学创办了航空系。在中华人民共和国成立后,他对建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,对中国航天飞行器空气动力学的发展作出了贡献。

简介

曹鹤荪,空气动力学家。1912年9月15日生,江阴县城内司马坊人。早年在江阴读完小学和初中。1929年在上海南洋中学高中毕业,考入上海交通大学电机系。1934年夏毕业获学士学位,同年秋考取公费留学意大利都灵大学航空工程研究生院,攻读空气动力学,1936年获博士学位。共留洋七国。1937年“七.七事变”后回国,任成都空军机械学校基本学术组组长、高级教官。1940年调任重庆交通大学分校教授,1942年该分校改名为交通大学,任航空系代理系主任。1948年任上海交通大学教务长和校教授会主席。

1952年起,历任哈尔滨军事工程学院教授、教务处处长、教务部副部长、部长等职。1978年任长沙国防科技大学副校长兼训练部部长、学位评定委员会主席。1979年当选为中国宇航学会副理事长,兼任中国空气动力学研究会副理事长、中国航空学会常务理事。1985年当选为国际宇航科学院院士。曾任第三和第五届全国人大代表、第二届全国政协委员、第六届全国政协常委、湖南省第五届政协副主席。1998年10月29日在长沙病逝,享年87岁。

长期从事空气动力学、弹性塑性力学等方面的科研和教学工作,培养了大批国防科技人才,有7项科研成果获部委级科技进步二等奖,荣获何梁何利基金科技进步奖。著有《风洞干涉》、《流体力学》等专著和教材。

个人简历

1912年9月15日生于江苏省江阴县。

1929—1934年在上海交通大学电机工程学院学习,获学士学位。在开能达洋行当职员。

1934—1936年获意大利都灵大学工学博士学位。

1937—1940年任重庆国民政府空军机械学校基本学术组长兼高级机械班教官。

1940—1944年任交通大学重庆分校教授,重庆交通大学教授、航空工程系代理系主任。

1944—1945年作为交通大学教授,赴美国和加拿大考察航空建设与航空教育。

1945—1952年任上海交通大学教授,航空系主任,教务长。

1952—1966年任中国人民解放军哈尔滨军事工程学院教授,科学教育部教务处处长,1960年起任教务部副部长。曾当选为中国人民政治协商会议第三届全国委员会委员、中国力学学会常务理事。1964年任院教务部部长,同年当选为第三届全国人民代表大会代表。

1966年任哈尔滨工程学院教授。

1978年任中国人民解放军国防科技大学教授、副校长、兼训练部部长,同年当选为第五届全国人民代表大会代表及中国人民政治协商会议湖南省第四届委员会副主席,还担任中国宇航学会和中国空气动力研究会副理事长、中国航空学会常务理事等职。

1981年任国防科学技术大学空气动力学专业博士生导师。

1983年当选为中国人民政治协商会议第六届全国委员会常务委员。

1985年当选为国际宇航科学院院士。

青年求学

曹鹤荪,1912年9月15日出生于江苏省江阴县。

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,还请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。 1925年,曹鹤荪考入江阴最有名的南菁中学。由于家境贫寒,历任几所中学会计的父亲常表示:他有子女5人,曹鹤荪是老大,初中毕业后要赚钱养家。但曹鹤荪立志要上大学。他充分利用初中的三年时间,提前自修了高中一二年级主要课程。1928年初中毕业,立即以同等学力考取上海南洋中学高中三年级插班生。他父亲乃改变初衷,支持儿子继续升学。次年他又以高分考入素以门槛高而闻名的上海交通大学电机工程学院。进入交大第一年,第一次物理月考,全班约有85%不及格。该课由裘维裕教授讲授,物理实验由周铭教授指导。严格的基础训练,为以后深造准备了基础。一年级暑假来临之前,他突患伤寒病,不得不休学一年。

1931年“九.一八”事变激起全国抗日高潮。曹鹤荪参加了交大学生的罢课行列并赴南京请愿。四年级,他选修电力门。为了增强电力专业的感性知识,三年级暑假,他去南京下关、戚墅堰和常州等发电厂实习。所写的实习报告被中山文化教育馆评为第一名,获奖学金200元。

交通大学毕业后,经寿俊良教授介绍,进上海一家经营电缆和电厂设备的英商开能达洋行当职员,月薪100元。不久教育部受航空委员会之委托,公开登报招考留欧公费生赴意大利学习航空工程。曹鹤荪再也抑制不住埋藏内心深处的出国深造愿望了。当时国内尚无航空系,觉得航空工程是一门新兴学科,以能参加航空行列为平生快事,他立即报考。这次考试从200余人中录取25人,他被录取了。出国之前航空委员会技术处处长钱昌祚给每人规定了学习方向,指定曹鹤荪学习空气动力学理论。

1934年秋,他先在意大利的那波里(napoli)东方语言学校学习意语,仅用四个月就考试合格,提前进入都灵大学(r.istitutodiingegneriaditorino)航空工程研究生院(scuoladiperfezionamentoiningegneriaaero-nautica)学习。空气动力学课由意大利年轻有为的空气动力学家费拉里(c.ferrari)教授讲授,没有讲义。曹鹤荪上课细心作笔记回家加以整理。以后又与另一位意大利研究生合作编写了该课程的讲义。此外曹鹤荪还接受一项根据翼剖面升力分布的改变对翼剖面形状作相应修正的专题研究。

根据学校的规定,经过一年学习,通过考试,于1936年被授予工学博士学位。

学位考试后,曹鹤荪即去罗马附近的意大利航空城(guidonia)空气动力学实验室实习二个月,并参观了由2850马力的多级压缩器驱动的连续式超音速风洞。其实验段截面为400毫米times;740毫米。取得学位后他在都灵大学理学院又学习了数学物理、数学分析和外弹道等课程。然后去德国哥廷根大学继续进修空气动力学理论。在快将结束柏林大学的德语班课程时,“七.七”事变爆发了。接到航委会召回命令,即中止学习,启程回国。

航空救国

回国后曹鹤荪被分配至成都空军机械学校任基本学术组组长,参加该校高级机械班的组建工作,并在该班讲授理论空气动力学。该班招收工科大学电机系、机械系和土木系毕业生入学,学制一年,具有研究生班水平,与中央大学机械特别班齐名。那段时间通过该班走上航空航天研究征途而颇有贡献者,颇不乏人,如黄志千、谈镐生、梁守渠等。

创办上海交通大学航空系

1940年暑假曹鹤荪去重庆为高级机械班招生时,得知在交通大学校友的推动下,教育部决定建立交大重庆分校,母校徐名材教授已被任命为分校主任,即前往进谒。徐名材马上决定聘曹鹤荪为交通大学分校教授,然后由重庆交大校友会出面请教育部向成都空军机械学校为他办理借用手续。曹鹤荪从而实现了离开国民党空军转变为地方大学教授的愿望。这是他人生旅途中的又一个转折。

当时交大分校办学条件很差。第一年曹鹤荪先教一年级物理,次年改教二年级应用力学和机构学。教学担子很重,但深以为乐。

1942年太平洋战争爆发后,汪精卫伪政权接管了上海交通大学。交大重庆分校不得不改名为交通大学,规模随之扩大,在九龙坡兴建了简易校舍,正式成立了电机工程、机械工程、航空工程、造船工程、土木工程、运输管理和工业管理7个系及航海、轮机和电信3个专修科。这样,交大的航空工程系就在抗战最困难的时期,继中央大学、清华大学和西北工学院之后诞生了。30岁的曹鹤荪被任命为该系代理主任,成为交大历史上最年轻的系主任。当时航空系没有开办经费,没有教材,没有实验室,只有一个靠四处奔走弄来的报废飞机、发动机和仪表拼凑起来的实习室。所幸,当时在不怕困难的系主任周围已集聚了既有真才实学又具有倔强精神的季文美、许玉赞、岳劼毅、马明德等年轻教授。这种倔强精神也是交大航空系的珍贵传统。

1944年季文美倡议,在航空系成立了“交大航空模型研制会”(简称航模会),刚来交大的杨彭基教授也常到航模会现场指导。郑显基(现任美国南加州大学教授)同学担任首任会长,以后会长相继由张汝瑛、朱宝鎏等同学担任,积极分子有马龙章、吴耀祖、周懿荣、王学让、陈国钧、乔无期、顾诵芬等同学,他们多次参加全国省、市的比赛,屡获团体总分第一名。同学在这种条件比较困难的课外活动中确实得到多方面的锻炼,特别锻炼了倔强精神。

1944年春,曹鹤荪作为交大航空系教授,受中国航空建设协会(由陈庆云主持的民间组织)之托与西南联大航空系丁履德教授等同去美国和加拿大考察航空建设与航空教育。1945年日本投降后,他回到重庆交大,同年12月与第一批师生回到上海。当时,徐家汇校内还留有投降后的日本士兵和战马,遍地都是人马粪便和弹药。交大校长吴保丰、总务长季文美尚在重庆,先到上海的教务长李熙谋已兼任上海市教育局副局长。曹鹤荪与同轮到达的王达时教授等乃组成交大临时校务委员会,处理回沪后恢复秩序和开课的工作。原上海交大的师生,则先并入上海临时大学,以后陆续回到徐家汇母校。

风洞

回到上海后,航空系的办学经费依然拮据。不仅兴建直径1米木制低速风洞的愿望无法实现,也无钱请工人把航空委员会新拨的一架刚退役的c—46运输机和一架教练机从上海机场运回学校。只因大家具有倔强精神,系主任一动员,助教贾日升、吴耀祖(现为美国加州理工学院教授)就带领全体四年级同学,自带干粮,从20千米外大场机场,于夜间经闹市,把飞机推回了学校。这两架陈列在停机坪上的飞机不仅使航空系声威大振,而且深深激发了同学们的凌云之志。

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。他讲课清晰流畅,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,如求解有限翼展机翼环量分布的lotz法。讲课详略有别,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年曹鹤荪应中华自然科学社《科学世界》杂志主编李国鼎之邀,主编该杂志之《航空专号》(《科学世界》之17卷4—5期)。请当时航空界有名专家王德荣、范绪箕、叶蕴理等25人撰写专论共27篇。图文并茂,约24万字,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》。1951年自编《流体力学》,由上海龙门书局出版,并再版一次。1952年与大连工学院张理京合作译订《工程数学》,该书原着取材新颖,颇适合工程师之需求;译文不仅严谨流畅,且订正了原文多处疏误;加以印刷精良,故可称译本之楷模,深受师生欢迎。在“文化大革命”前,该书在哈尔滨军事工程学院图书馆流通率很高,并多次重印。

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霄雯、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,保护了进步学生。

国防贡献

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:一为以第二高级步校为主的有战斗经验的各级管理干部,他们还有延安抗大的经验;一为由周总理出面从各大学、研究所几十个单位调来的有教学经验、有真才实学的60余位正副教授,他们有按欧美模式办中国大学的经验。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。不同意“老师抱着学生走”,不同意在业务学习上推广“一帮一、一对红”的互助经验。强调入学标准要高、基础知识要厚、对学生要求要严;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:在学院创办初期,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了贡献。

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后,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设计工作中突出了出来。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教先学矩阵,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会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times;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,

文化大革命

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”中,曹鹤荪被错定为“执行资产阶级办学路线的反动学术总代表”,受到严厉批判。极“左”的批判正好从反面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余元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。

1984年1月曹鹤荪光荣地参加了中国共产党。

1985年他参加《中国大百科全书》的编写工作,是《航空航天卷》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。

学术交流

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。在广阔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着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了一个新的研究领域——稀薄气体动力学,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。他把稀薄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年在此方向上也招收了一名博士研究生。

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,稀薄气体动力学,计算流体力学三个研究方向。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。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。

主要论著

1曹鹤荪(主编).科学世界航空专号.科学世界,1948,17(4,5)

2曹鹤荪(译).应用力学.上海:中国科学图书公司,1950

3曹鹤荪(译).机构学.上海:中国科学图书公司,1949

4曹鹤荪.机构学.上海:中国科学图书公司,1951

5曹鹤荪.流体力学.上海:龙门联合书局,1951

6曹鹤荪.张理京(合译).工程数学(上、下册).上海:龙门联合书局,1952

7曹鹤荪.气动弹性力学.哈尔滨:哈尔滨军事工程学院,1962

8曹鹤荪(主编).英汉航空与航天技术辞典.北京:国防工业出版社,1976

9曹鹤荪(编委).中国大百科全书.航空航天卷.北京:中国大百科全书出版社,1985

10曹鹤荪(编委).中国大百科全书,力学卷,北京:中国大百科全书出版社.1985

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