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  • 發布時間:2024-05-10 07:36 原文鏈接: 他是馮·卡門的第一位中國學生,托舉中國航空夢

    范緒箕(1914—2015)

    力學家,航空教育家,曾任上海交通大學校長。1935年畢業于哈爾濱工業大學機械系,1936年留學美國加州理工學院,攻讀航空工程博士學位。

    1940年歸國后一直致力于航空領域的教學、科研和管理工作,創建了浙江大學航空工程系;1952年負責籌建了華東航空學院;1956年調任南京航空學院,主持建院改制工作;1980年擔任上海交通大學校長,推動中國高等教育體制改革。曾任國防科委航空專業教材委員會副主任委員,中國航空學會第一屆常務理事,中國力學學會第一、二屆理事,長期從事熱彈性力學的理論和應用研究,為中國熱應力學科發展作出了貢獻。

    無論是作為航空教育家還是科學家,范緒箕超過百歲的人生都與航空結下了不解之緣。航空是他最初的夢想,也是他始終無法放棄的事業。

    上世紀三四十年代,他與錢學森一樣,師從航空航天界的科學泰斗馮·卡門。回國后,他創建了一個航空工程系,籌建一所航空院校,為另一所航空院校改制,使它們走上平衡發展的道路。他是最早提出研制中國自制無人機的科學家,90多歲撰寫專著,有人稱他將自己活成了一部“中國航空航天教育發展史”。

    1 馮·卡門的第一位中國學生

    范緒箕1914年出生于北京的一個書香門第家庭。父親范其光早年就讀于京師同文館,因學業優異被清政府選派為第一批留俄學生,回國后參加了中東鐵路的測量和修建工作。母親李國奎,門第顯赫,出身李鴻章家族,為其長兄李瀚章長孫女,從小接受中西教育,提倡西學,對子女的教育頗為嚴格,注重培養他們的動手能力。

    范緒箕5歲進入私塾讀書,從認識“方塊字”到誦讀四書五經,接受了良好的傳統國學教育,打下了堅實的中文基礎。1923年,9歲的范緒箕進入崇德中學開始接受西式教育。崇德中學是由英國中華圣公會創辦的一所教會學校,該校對國文、數學和英語等課程的教學十分重視,對于學生學習、自修的管理和督促也非常嚴格,百年來培養了眾多杰出人士,如科學家楊振寧、鄧稼先及建筑學家梁思成等。年少的范緒箕逐漸適應了新式學堂的學習,在此度過了一段美好而快樂的時光。

    1924年10月,因父親被調往哈爾濱任中東鐵路中蘇理事會理事,一年后他們全家搬至哈爾濱。當時成立不久的哈爾濱中俄工業學校(哈爾濱工業大學的前身,以下簡稱哈工大)正好為招收中國學生而開始設立預科,范緒箕和哥哥范緒筠的教育問題迎刃而解。除了在學校里學習俄文、數理化等課程外,母親還安排了家庭教師為他們補習英文、國文等,同時學習小提琴、交際舞以及網球等文體技能。1929年,15歲的范緒箕從預科學校畢業,進入哈工大學習。

    范緒箕就讀于電機系機械組,與同系電機組的孫運璇在預科學校結識、成為摯友。在校期間,兩人合作完成了畢業設計“某城市的發電廠設計”,其中孫運璇負責發電機設備、電網輸配電等設計,范緒箕承擔鍋爐、渦輪機等設備的設計。合作過程中,兩人不斷磨合意見、修改圖紙,精益求精,這一經歷讓范緒箕增長了知識,增加了他的全局意識和合作意識。

    也是在哈工大讀書期間,一件意外的事影響了他,不僅讓他確定了學習目標,甚至因此改變了人生軌跡。

    1933年,抗日戰爭已爆發。范緒箕和家人接治病的母親回家,火車在長春開往哈爾濱的途中遭到劫持,傾覆出軌。事發后,日本的飛機在列車上空盤旋、轟鳴、猛地俯沖下來并飛掠而過,如此傲慢的示威與欺凌令范緒箕憤怒不已,他暗下決心要學習航空,造出中國自己的飛機。

    自此,航空夢便在范緒箕心中生根發芽。他的一生也與中國航空緊密聯系在一起。

    1935年,范緒箕從哈工大畢業。范緒筠為他聯系了美國普渡大學機械專業,并愿意用自己的獎學金資助弟弟出國深造。然而,范緒箕已經堅定了學習航空的意愿,并把想法告訴了哥哥。

    上世紀30年代,美國加州理工學院大師云集,尤其讓范緒箕興奮的是,學校從德國聘請了航空科學領域的學術巨擘馮·卡門。他進入美國加州理工學院學習后,在1936年攻讀機械工程碩士學位時得到馮·卡門的指導,第二年攻讀航空工程碩士學位時就跟著馮·卡門做課題,1940年,26歲的范緒箕成為馮·卡門的博士生。他是馮·卡門的第一位中國學生。

    就這樣,范緒箕在大師的引領下踏上了航空工程的科研之路。馮·卡門推崇理論聯系實際,以促進科學和技術緊密結合,用創造性的理念解決實際問題。他給范緒箕的第一個研究課題是用光彈性測定方法來驗證卡門的結構“有效寬度”理論。而當時光彈性實驗并不普及,缺少專用的實驗設備和實驗室,許多裝置需要自己動手組裝,可參考的書籍又比較少,可這鍛煉了范緒箕的自學能力和動手能力。

    在校期間,范緒箕結識了許多志同道合的留學生,如錢學森、袁紹文、談家楨、袁家騮等后來的科學大家。他們有著共同的理想和生活環境,結下了深厚的友誼。

    1940年夏天,范緒箕因母親的病情而不得不踏上歸程。彼時他正在撰寫博士論文,離拿到學位只有一步之遙,導師馮·卡門允許他回國后完成論文寄給自己。但這篇博士論文未能完成,成為范緒箕一生的遺憾。

    2 遵義、成都、昆明,戰火中輾轉多地

    1940年,范緒箕應談家楨邀請去當時西遷至貴州遵義的浙江大學(以下簡稱浙大)工學院任教。遵義城小,教師交流密切,學校支持發行各種學術刊物,學術氛圍十分濃厚,然而范緒箕卻感到苦惱。原因是當時的浙大沒有航空工程系,范緒箕只能擔任外系的教學工作,但這不是他的初衷,他迫切希望能將自己所學到的航空工程知識傳授給國內年輕的學子。

    1942年,范緒箕前往蘭州參加工程師學會聯合會,并向大會提交了論文《三邊固定一邊自由之薄板受中心壓力之彎曲》,這是他博士論文的核心內容。因論文的創新性和實用價值備受好評,他獲得了優秀論文獎,使國內同行注意到了他的研究成果和能力。

    在返回遵義的途中,范緒箕轉道成都拜訪了航空委員會航空研究院副院長王助。看到馮·卡門的親筆推薦信后,王助熱情地邀請范緒箕留下來,而這里完備的設備和良好的研究環境正是范緒箕夢寐以求的。就這樣,他成為了該研究院研究員。

    然而,這里的研究工作與范緒箕的設想仍舊相去甚遠。由于原材料匱乏,航空器材國產化的研究思路竟是以竹替代鋁合金,即將竹子用塑膠黏合,制成“層竹板”代替鋼材,范緒箕的任務是計算并試驗這種材料的切應力。

    本就對以竹代鋼的方法頗為質疑,在試驗中范緒箕越發確定這樣的研究是徒勞的,與此同時,研究院內復雜的人際關系令他無所適從。范緒箕再一次陷入迷茫。

    1943年,范緒箕收到清華大學航空研究所所長莊前鼎的聘函,他再一次收拾行囊輾轉到了昆明。然而進入研究所后,范緒箕再次感到失望,因為這里的研究設備和航空委員會航空研究院一樣——只不過把竹層板換成了木層板。

    于是,范緒箕將注意力轉向了風洞研究。當時清華大學的低速鋼板回流風洞正是馮·卡門的助手華敦德幾年前來華工作時幫助設計制造的,那些帶有華敦德簽名的設計和計算圖紙令范緒箕倍感親切,如同多修了一門新課。研究風洞的經歷使范緒箕對航空領域的認知更加全面。

    對于人生中這一段彷徨摸索的時光,范緒箕有頗多感慨。當時中國的現實讓他明白,物質的匱乏導致沒有基本的實驗設備,連這個基礎都沒有,那么航空科研、制造就無從談起。但這段輾轉的經歷沒有讓范緒箕改變初衷,只是作了一些調整,除了風洞研究外,他確定了以教育為自己的終身職業,為中國的航空事業培養更多的航空專業人才。

    3 開拓中國航空教育之路

    1945年8月,抗日戰爭剛剛結束,范緒箕應邀回到浙大創建航空工程系。

    面對專業需求量大且師資力量嚴重不足的狀況,范緒箕著手制訂了一套切實可行的教學計劃。他積極物色海內外有相關專業背景的專家學者前來任教,引進了國外較為完備的教材,并且將二戰期間航空科學技術領域新的進展列入課程計劃中。

    在缺少經費和專業設備的情況下,范緒箕仍克服困難帶領團隊建立專業實驗室,為此不惜多次自掏腰包購買原材料和聘請技術人員。短短3年時間,浙大航空工程系建成了風洞、結構、發動機、儀表4個實驗室,其中風洞實驗室是中國第一個3英尺低速風洞教學實驗室。該系專業課的實驗數量在當時全國航空工程系中位于前列。

    1949年杭州解放時,浙大曾一度處于無人管理的狀態,教學活動幾乎停止。為了維持學校秩序,范緒箕臨危受命擔任總務長,負責學校的行政工作。

    很快他便觀察到學校總務工作的最大問題是財務、行政、倉庫保管中存在管理漏洞,對此他制定并完善了相關的多項規章制度和操作流程,極大方便了師生辦事。在此之前,范緒箕不擅長管錢、管物,對金錢沒有什么概念,為了工作需要,他投入巨大精力,克服重重困難,順利完成了這一工作。

    3年后,范緒箕又迎來更大的挑戰和任務。

    1952年,全國高等院校進行院系調整。華東教育局決定將南京大學、交通大學和浙大3所高校的航空工程系合并成立一所航空學院。范緒箕被指定為召集人,負責組織搬遷及籌建工作。

    在學校的選址和校舍設計上,范緒箕付出了許多心血。他多次與市政局斡旋,最終確定了中山陵附近的一塊幽靜“寶地”作為華東航空學院的校址,隨后又邀請了建筑學家設計學校的教學樓、教職工宿舍和園林等。

    在學校的硬件設施完善后,范緒箕開始著力整合三校航空系的教學資源。他十分注重師資水平的培養,尤其支持青年教師的成長,為此他推行檢查性聽課制度,幫助教師提高教學水平,并定期安排教師參加理論或實踐方面的進修班。1955年,范緒箕組織創辦《航院學報》,增進了華東航空學院師生的學術交流,營造了良好的學術氛圍,教學工作很快走上了正軌。

    1956年,華東航空學院西遷并更名為西安航空學院,同年范緒箕調到南京航空學院(現南京航空航天大學,以下簡稱南航)任副院長,主持建院改制工作。

    范緒箕首先調整了學制和培養目標,將原專科班次全部調整為本科班次,將專科三年級的學制延長至4年,其余年級延長至5年。范緒箕認為應給學生以基礎知識、自然科學和技術科學的綜合教育,于是組織教師在課程設置、教材選用等方面進行了大規模調整,并根據每個班級的不同情況開展了不同層次、不同學科的補課,重點對數理化方面的基礎知識進行鞏固。

    其次,在專業設置上,他反對學習蘇聯航空院校將“工藝”和“設計”分開的做法,而是將兩者結合起來,使各專業的學生既學有所專,又對航空工業的各方面有一個整體把握。

    另外,范緒箕還在學校圖書館建設、實驗室設備和學生生產實習等方面注入了大量心血,使南航在短短兩三年內達到國內普通大學的水平。

    1958年,各項工作進入平穩期后,范緒箕開始思考如何提高南航的科研水平。當時中央已經提出了“以任務帶學科”的口號,他借此機會作出了研究無人機的決定——這是國內最早的無人機研制。范緒箕認為,這項研究不僅能夠滿足國防部導彈研制對靶機的需求,還可以帶動南航學科的全面發展。

    不承想,這條無人機研制之路走得異常艱辛,范緒箕面對的不僅是缺少可參考的資料、設備和資金,還時常被突如其來的運動干擾。然而就在這樣困難的情況下,上世紀50年代到70年代,“南航一號”“南航二號”“長空一號”系列相繼問世。盡管“南航二號”因缺少試驗條件未能試飛成功,但其研制工作帶動了南航的空氣動力學、飛機設計與制造、自動控制和無線電等專業的發展。

    從1956年到1978年,范緒箕在南航任職長達23年。這期間,范緒箕不僅主持完成了建院改制,發展了獨具南航特色的無人機事業,建設了風洞實驗室等,沒忘記教學工作的他還招收培養了研究生。1984年,南航授予已離校的范緒箕“南京航空學院名譽教授”稱號。

    1979年,范緒箕被調至上海交通大學(以下簡稱上海交大)任副校長,次年升任校長。接下來的幾年里,他將主要精力放在學校的人才培養、學科建設、師資隊伍這3件最根本的大事上,與領導班子以“敢為天下先”的氣魄,創造了國內高校中的多個第一。

    范緒箕根據我國的實際情況,主張對待科研與經濟的關系問題要有戰略眼光,要考慮基礎性研究對于國民經濟的深遠影響,以及通過科研培養的人才對社會主義建設的價值。

    他還主張建設新興學科,致力于理工結合、文理滲透、學科交叉等工作。為此學校先后成立了生物醫學工程、系統工程、熱傳導和熱應力、人工智能、環境保護和能源6個跨系委員會,打破了系與系的界限,豐富了學科體系,發揚了科研人員的合作精神。

    “世行生”也是范緒箕在上海交大期間大力推廣并落實的主要項目,即用世界銀行貸款資助學生出國深造。當時有許多人反對派送本科畢業生出國,認為本科生出國后大多不會回國工作,資助他們等于“打了水漂兒”。范緒箕卻從更長遠的角度看待問題,表示即使這些學生不會立即回國工作,也會為中國培養大批在國際舞臺上發揮重要作用的人才。

    “世行生”候選人在經過嚴格的筆試、面試后,范緒箕會親自同他們面談,了解求學動機、志向和對本專業的理解等。為了落實“世行生”就讀的學校,他到英國、德國和美國等多所高校進行考察,聯絡導師,并且專門成立了教師培訓科與出國“世行生”保持聯絡,以便獲悉他們的學習情況。當年的“世行生”如今已成為國內外多個領域及行業的中流砥柱。

    4 “解甲”卻不“歸田”

    1984年,范緒箕卸任上海交大校長,但他卻并未“解甲歸田”,而是言道:“職務上我已經退休,而我的科研工作則剛剛開始。”此后他將所有精力都用在了科學研究和人才培養上。

    在科研上,他持續跟進世界航空航天領域的最新技術,并對于中國航空航天工業的實際問題予以重點關注。

    1996年,范緒箕注意到中國在設計自己的航天飛機時遇到氣動加熱的問題,82歲高齡的他將研究重點轉至航天飛機的熱防護系統。此外,他還承接了國內航天工程開創性的計算機程序設計任務;90歲后,完成了《氣動加熱與熱防護系統》和《高速飛行器熱結構分析與應用》兩本著作及若干論文。

    同時,范緒箕仍孜孜不倦地致力于人才培養。他堅持親自指導學生實驗和論文寫作,曾專程赴美為研究生聯系導師,十幾年里培養了數十名研究生。

    中國科學院院士莊逢甘評價范緒箕為“我國熱應力理論和工程應用研究的奠基人和開拓者”“我國空氣動力學研究的先導者之一”“學風正派、治學嚴謹、誨人不倦、甘為人梯”。

    中國工程院院士何友聲說范緒箕挑戰了人生的兩個極限:挑戰從事科研工作的年齡極限,挑戰人類生命的極限。

    青年時逐夢航空,戰火中回到祖國投身航空教育事業,始終走在教育改革和科研的前端,范緒箕的一生便是一部“中國航空航天教育發展史”。

    2015年11月21日,101歲的范緒箕與世長辭,這位偉大的百歲老人,中國航空航天教育和科研事業的開拓者走完了他光輝的一生。

    (作者系中國科學院大學人文學院博士研究生)

    范緒箕(左一)、范緒筠(左四)和父母姐妹。

    范緒箕(左一)百歲壽辰時切蛋糕。

    1984年,上海交通大學校務委員會會議現場,右一為范緒箕。

    1937年,錢學森拍攝的范緒箕在美國加州留學時期的生活照。

    學生和同事眼中的范緒箕

    許希武(南京航空航天大學研究員,南京航空航天大學原副校長):

    范先生鼓勵我學英文

    對于學術研究,范先生強調要與國際接軌。我當時的數理比較好,但是那時我們的英文水平普遍不怎么好,尤其口語不好。所以我進校后,他對我說:“你去參加一個英語培訓班,繼續學習英語。”

    那時南京航空航天學院有一個托福培訓班,師資挺強,很多人到那里學英語。據說學生當中還曾有人考過滿分。所以范先生建議我把去托福培訓班列入我的學習計劃里。

    為什么是列入學習計劃而不是培養計劃?因為按照中國當時的體制,我不可能被列在培養計劃里,所以范先生才說,“將這作為一個正常的課,列入你的學習計劃,你得把它補上”。他說只有這樣才能與外面交流,才可能走上國際舞臺,這對個人成長極其重要。

    從這方面說,他對我的人生在宏觀上有很重要的指導。那時的實際情況是他跟國外交往也不是很多。當時我的一個師兄到英國去了一段時間,我就想,我也出去一段時間吧。一是能讓自己的英語水平有所提高,二是更多了解國外情況。

    我把想法和范先生說了,他還建議我到加拿大曼尼托巴大學。后來因各種原因沒有成行。

    范先生給我的感受是他很用心培養學生。他的出發點是怎么把學生培養成一個以后對國家、對社會、對科學有用的人。他是教育界真正的先鋒。對于范先生的教導,我一直銘記在心。

    (張翹楚整理自范緒箕采集工程許希武訪談文字稿)

    呂慶風(我國無人機領域著名專家,原南京航空航天學院無人機研究所所長):

    范先生為什么要研制無人機

    范先生對實驗室的建設很重視。我印象中蓋風洞實驗室和建飛機結構的靜力實驗室時,他帶了一名青年教師做熱結構的研究。做熱結構研究需要靜、動、疲、熱幾個方面——靜是靜力試驗,動是振動,疲是疲勞,熱是熱應力;這幾個方面都要有實驗室。

    他的辦學理念非常好,辦好的大學必須要有高水平的教師。對教師來說,要理論聯系實際,既會教學,又能做科研。

    范先生怎么想到研制無人機,是有原因的。做科研要找一個切入點,范先生當時認為研制無人機、超音速靶機可以把多種學科帶動起來,如空氣動力、結構、控制、無線電、動力等學科,甚至材料學科都能帶動起來。

    無人機與航空的新技術、新材料、新工藝聯系特別緊密,綜合性很強,所以把無人機作為一個切入點非常好。盡管在那個時候,國家因為工業基礎限制,沒有今天這么好的條件,但是他的這一思想很有前瞻性。我認為這是我們今天紀念他的一個重要方面。

    (張翹楚整理自范緒箕采集工程呂慶風訪談文字稿)

    《中國科學報》 (2024-05-10 第4版 印刻)


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