沈元：中國大飛機(jī)事業(yè)的推動(dòng)者

辛文

熟悉中國大飛機(jī)發(fā)展史的人都知道“航空四君子”。1986年，北京航空學(xué)院名譽(yù)院長沈元、南京航空學(xué)院副院長張阿舟、西北工業(yè)大學(xué)名譽(yù)校長季文美與原航空工業(yè)部飛機(jī)局局長胡溪濤，聯(lián)名向鄧小平同志上書《千方百計(jì)盡早提供和使用國產(chǎn)干線飛機(jī)》，此后又多次向中央建言大力發(fā)展國產(chǎn)大飛機(jī)，四位老專家因此獲得了“航空四君子”的雅稱。

2016年，在沈元誕辰100周年之際，北京航空航天大學(xué)將作為本科生最高榮譽(yù)的“金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆备麨椤吧蛟?jiǎng)?wù)隆?，將高等工程學(xué)院更名為高等理工學(xué)院，并冠名“沈元榮譽(yù)學(xué)院”，以此表達(dá)對老校長沈元的深深懷念與尊敬。

戰(zhàn)火中的青春

1916年4月26日，沈元出生于福建省福州市一個(gè)制作脫胎漆器的手工業(yè)者家庭。他天資聰颕，三歲識(shí)字，六歲上私塾讀四書五經(jīng)。令人稱奇的是，沈元沒有上過小學(xué)和初中，而是直接上了高中，且學(xué)業(yè)優(yōu)異。

1935年，沈元從福州英華中學(xué)高中畢業(yè)，被保送到燕京大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí)，但他想學(xué)的是航空工程。因此，第二年夏天，沈元又報(bào)考了清華大學(xué)機(jī)械系航空工程專業(yè)，最終以第三名的佳績?nèi)缭敢詢斕みM(jìn)了航空王國。

1937年7月7日，“盧溝橋事變”爆發(fā)，日本軍機(jī)到處狂轟濫炸，清華大學(xué)被迫撤退到湖南長沙，借用岳麓山下湖南大學(xué)的校舍上課。1938年，沈元又跟著300多位師生，跋山涉水步行1000多公里，輾轉(zhuǎn)到了昆明。

在昆明，清華大學(xué)、北京大學(xué)和南開大學(xué)三所學(xué)校聯(lián)合成立了名揚(yáng)四方的西南聯(lián)合大學(xué)。在極其艱苦的條件下，沈元刻苦攻讀，學(xué)業(yè)優(yōu)異。1940年，沈元畢業(yè)并留校任航空系助教。

求學(xué)英倫

1943年，沈元獲得了英國文化委員會(huì)的獎(jiǎng)學(xué)金，到倫敦大學(xué)帝國理工學(xué)院航空系攻讀博士學(xué)位。在校期間，沈元在空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域取得了豐碩成果。

20世紀(jì)40年代，航空技術(shù)面臨著重大革命性變革：活塞式螺旋槳飛機(jī)獨(dú)霸天空的時(shí)代即將被終結(jié)，噴氣式飛機(jī)嶄露頭角。其標(biāo)志性事件是德國人歐海因與英國人惠特爾分別研制出噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并且裝在軍用飛機(jī)上試飛成功。

有了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)的速度將由亞聲速向超聲速發(fā)展。沒有噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，飛機(jī)不可能達(dá)到超聲速（當(dāng)時(shí)，安裝活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)速度最快只能達(dá)到每小時(shí)700千米左右），而如果沒有外形設(shè)計(jì)方面的重大改進(jìn)，光靠噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)也無法突破聲障。沈元敏銳地把握了世界航空技術(shù)發(fā)展的趨勢，他選擇的研究課題，就是著眼于解決飛機(jī)從亞聲速向聲速逼近時(shí)的空氣動(dòng)力問題。

1945年夏，沈元的博士論文《大馬赫數(shù)下繞圓柱的可壓縮流動(dòng)的理論探討》通過了答辯。在研究中，他用速度圖法證實(shí)了高亞聲速流動(dòng)下，圓柱體附近極限線的存在，從理論上和計(jì)算結(jié)果上證實(shí)了高亞聲速流動(dòng)下，圓柱體表面附近可出現(xiàn)正常流動(dòng)的局部超聲速區(qū)。這一研究結(jié)果啟示了在繞物體（如機(jī)翼）的高亞聲速流動(dòng)中，如馬赫數(shù)不超過某一定值，就可能保持無激波的、含有局部超聲速區(qū)的跨聲速流動(dòng)。也就是說，沈元從理論上探討出飛行器上無激波跨聲速繞流的可能性。

沈元的研究成果讓人們了解了機(jī)體形狀和激波阻力之間的關(guān)系，為設(shè)計(jì)新型高速飛機(jī)提供了理論基礎(chǔ)。根據(jù)這項(xiàng)研究成果寫成的學(xué)位論文，獲得答辯委員會(huì)高度評價(jià)，并以英國皇家航空研究院第9873號(hào)報(bào)告發(fā)表。這篇論文受到國際空氣動(dòng)力學(xué)界的重視，沈元因此被接納為英國皇家航空學(xué)會(huì)副高級(jí)會(huì)員。

沈元取得博士學(xué)位后，又到以生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)特別是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)著稱的羅羅公司進(jìn)行技術(shù)考察。

羅羅公司創(chuàng)立于1906年，是世界著名的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商，總部在英國威斯敏斯特市。1942年，羅羅公司根據(jù)惠特爾的研究成果，開始研發(fā)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，從而開啟了噴氣式飛機(jī)新時(shí)代。

在羅羅的考察經(jīng)歷對沈元的影響很大。1973年8月16日，時(shí)任北京航空航天學(xué)院副院長的沈元主持儀式，聘請倫敦大學(xué)帝國理工學(xué)院校友、羅羅公司技術(shù)董事、發(fā)動(dòng)機(jī)專家胡克博士為名譽(yù)教授。后來，胡克促成了羅羅公司與中國的深度合作。

參與創(chuàng)辦北航

1946年夏，已到而立之年的沈元謝絕了英國一些大學(xué)的聘請，回到了朝思暮想的祖國，在清華大學(xué)航空系任副教授，一年之后升任教授。

在此期間，沈元一面教書育人，一面繼續(xù)做科研。1948年，沈元將他在英國取得的研究成果加以擴(kuò)展，從圓柱體推進(jìn)到對橢圓柱體在高亞聲速氣流中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，對于飛機(jī)速度從亞聲速到超聲速的過渡，在理論研究上更接近于機(jī)翼外形的實(shí)際。同年4月，他在《清華大學(xué)理科報(bào)告》第5卷第1期發(fā)表了《高亞聲速下可壓縮性流體繞似橢圓柱體的流動(dòng)》，在航空界引起了很大反響。

為了開展教研工作，沈元克服經(jīng)費(fèi)困難，為清華大學(xué)設(shè)計(jì)并建造了一座低速回流式風(fēng)洞。這是當(dāng)時(shí)國內(nèi)高等院校中最先進(jìn)的風(fēng)洞，它的試驗(yàn)段截面是橢圓形的，可以進(jìn)行模型尺寸較大的吹風(fēng)試驗(yàn)。

1951年11月4日，教育部和重工業(yè)部決定成立航空工程學(xué)院。為此，國家將清華大學(xué)、西北工學(xué)院和廈門大學(xué)等學(xué)校的航空系合并，成立清華大學(xué)航空學(xué)院，沈元任院長。

1952年5月18日，中央軍委出臺(tái)《關(guān)于航空工業(yè)建設(shè)的決議案》，對航空院系進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，將清華大學(xué)航空學(xué)院和四川大學(xué)、北京工業(yè)學(xué)院等學(xué)校的航空系合并，成立北京航空學(xué)院。

1952年10月25日，這是中國人民志愿軍赴朝參戰(zhàn)兩周年的日子。這一天，在北京工業(yè)學(xué)院禮堂舉行了北京航空學(xué)院成立大會(huì)，36歲的沈元被任命為北京航空學(xué)院副院長。

當(dāng)時(shí)，學(xué)院校址選定為元大都“薊門煙樹”城門以北至柏彥莊湧壽寺小廟之間的約1平方公里的一片土地。國家有關(guān)部門迅速調(diào)集了清華大學(xué)、云南大學(xué)、西北工學(xué)院等8所院校的航空系教師，組成了最初的創(chuàng)業(yè)隊(duì)伍。開學(xué)時(shí)，全校共有本科生737人（包括495名新生）、研究生26人、教師108人。

沈元深知，建院任務(wù)繁重，從基建計(jì)劃到專業(yè)設(shè)置、課程安排、師資培養(yǎng)和師生生活，一切都要從頭開始。這一段時(shí)間，他致力于推進(jìn)學(xué)校建設(shè)工作——從落實(shí)籌建方案到制定教學(xué)大綱，從組織大批青年教師向蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)到建立教學(xué)組織和制度，沈元傾注了大量精力，使學(xué)校各項(xiàng)工作很快走上正軌。

1956年4月4日，國家科學(xué)規(guī)劃委員會(huì)召集會(huì)議，討論研究科學(xué)發(fā)展規(guī)劃問題。會(huì)議將國防工業(yè)系統(tǒng)航空部分編為第九組單獨(dú)活動(dòng)，由張愛萍直接領(lǐng)導(dǎo)。沈元與會(huì)，和錢學(xué)森、王弼、徐昌裕、昝凌、黃志千、梁思禮、王裕齊等國內(nèi)知名專家一道研討。

這次會(huì)議著重討論了火箭與飛機(jī)的關(guān)系問題。會(huì)上提出了三種意見：第一，全力投入火箭的研究試制；第二，火箭與飛機(jī)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，但主要力量放在火箭方面；第三，前五年先搞火箭，五年后火箭有了一定基礎(chǔ)，再回過頭搞飛機(jī)研制。經(jīng)過討論，大家基本同意第二種意見。會(huì)議結(jié)束后，沈元預(yù)見到航天事業(yè)的發(fā)展需要大量人才，他和學(xué)校其他領(lǐng)導(dǎo)一起，采取果斷措施，率先在全國高校中創(chuàng)建了火箭、導(dǎo)彈等方面的一整套新專業(yè)。這些專業(yè)的大批畢業(yè)生后來成為我國航天事業(yè)的棟梁之才。

1958年，在沈元的組織指導(dǎo)下，北京航空學(xué)院開展了“北京一號(hào)”旅客機(jī)、高精度陀螺以及測試技術(shù)等方面的研究和設(shè)計(jì)試制工作，設(shè)計(jì)制造了超聲速風(fēng)洞、高空實(shí)驗(yàn)設(shè)備、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試車站等重大教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備，填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白。

1978年，全國恢復(fù)研究生招生制度，北京航空學(xué)院首次一年招收了128名研究生。沈元對研究生培養(yǎng)擬出了“精選苗子，寧缺毋濫，打好基礎(chǔ)，嚴(yán)格要求，能力培養(yǎng)和科研任務(wù)結(jié)合”的方針。此后，沈元還親自指導(dǎo)培養(yǎng)了四屆研究生。

1980年，在副院長崗位上辛勤工作了28年之久的沈元被任命為北京航空學(xué)院院長，他牢記初心，大力開展教育教學(xué)改革，提出既要把學(xué)校辦成教育中心，又要辦成科研中心。

力推大飛機(jī)

作為老一代航空航天資深專家，沈元對我國大飛機(jī)的研制十分關(guān)注。1983年，他受邀從事我國交通運(yùn)輸戰(zhàn)略決策問題的研究，為我國干線飛機(jī)的立項(xiàng)研制起到重要作用。

1986年7月30日，中國科學(xué)院學(xué)部委員、北京航空學(xué)院名譽(yù)院長沈元聯(lián)合中國航空學(xué)會(huì)理事長、西北工業(yè)大學(xué)名譽(yù)校長季文美，中國航空學(xué)會(huì)副理事長、南京航空學(xué)院副院長張阿舟，原航空工業(yè)部飛機(jī)局局長胡溪濤給中央寫了一封信。信中說：“由于支線飛機(jī)只占航空運(yùn)輸?shù)臉O少一部分，所以發(fā)展對中國來說仍是空白的干線飛機(jī)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先。干線飛機(jī)市場廣闊，《美國航空》1986年1月測算，到1995年中國需要噴氣式飛機(jī)200～400架。西方飛機(jī)工業(yè)公司預(yù)估中國民航運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量將以每年平均20%左右的速度增長，我們豈能讓中國市場全部被人占去……上飛機(jī)項(xiàng)目以抓干線大運(yùn)輸機(jī)最為有利，因?yàn)樗膸?dòng)作用是其他民用飛機(jī)難以比擬的，且工作量大，產(chǎn)值利潤高?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2019/12/07/qkimagesdafjdafj201906dafj20190614-4-l.jpg"/>

老專家們的呼吁，得到了中央領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，經(jīng)過充分論證后，國家作出了發(fā)展大型客機(jī)的重大決策。如今，我國自主研制的ARJ21新支線飛機(jī)已經(jīng)投入航線運(yùn)營，C919大型客機(jī)已經(jīng)成功首飛，中國人的大飛機(jī)夢就要實(shí)現(xiàn)了！