黃文虎 畢生科研報(bào)國(guó)情

|文·聶容止

2022年5月19日，中國(guó)工程院院士、機(jī)械動(dòng)力學(xué)家、哈爾濱工業(yè)大學(xué)原校長(zhǎng)黃文虎因病醫(yī)治無(wú)效，在哈爾濱逝世，享年96 歲。

黃文虎長(zhǎng)期致力于一般力學(xué)、動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作，是我國(guó)卓越的機(jī)械動(dòng)力學(xué)家，取得了多項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新性成果。他生前曾獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、航空航天部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、黑龍江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，推動(dòng)了我國(guó)航天器動(dòng)力學(xué)與控制等工程科學(xué)的發(fā)展，是中國(guó)振動(dòng)工程研究的倡導(dǎo)者和開(kāi)拓者之一。

他在戰(zhàn)火中立下了科技報(bào)國(guó)的志向，在枯燥的實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了一次又一次科研的突破，在教書(shū)育人的過(guò)程中培育了一批又一批飽學(xué)之士……

他長(zhǎng)期從事振動(dòng)、控制及穩(wěn)定性理論方面的研究工作，完成多項(xiàng)國(guó)家“863”高技術(shù)項(xiàng)目、國(guó)防“973”項(xiàng)目，在衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)與控制、捆綁火箭結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)設(shè)計(jì)及汽輪發(fā)電機(jī)組的故障診斷方面完成了多項(xiàng)高技術(shù)攻關(guān)課題，取得了創(chuàng)造性的成果。

黃文虎的一生，是老一輩科學(xué)家科研報(bào)國(guó)的真實(shí)寫(xiě)照。

立志科技報(bào)國(guó)

1926年7月22日，黃文虎出生在上海市一個(gè)普通職員家庭，因生肖屬虎，父母給他取名“文虎”。黃文虎在家中6 個(gè)兄弟姐妹里排行老大。因?yàn)樯钷讚?jù)，出生不久，黃文虎就被送回老家浙江省永康縣陬山鄉(xiāng)(現(xiàn)永康市舟山鎮(zhèn))，由祖父母撫養(yǎng)。

雖然家境并不富裕，但父親對(duì)子女的要求非常嚴(yán)格，希望他們都能讀書(shū)成才。于是，黃文虎5 歲便開(kāi)始在永康讀小學(xué)。后來(lái)，他回憶：“當(dāng)時(shí)小學(xué)很簡(jiǎn)陋，就設(shè)在一座祠堂內(nèi)，進(jìn)出校門(mén)的臺(tái)階沒(méi)有護(hù)欄，我還曾在與同學(xué)嬉鬧中摔得頭破血流?！?/p>

為了尋求更好的學(xué)習(xí)條件，10 歲時(shí)，黃文虎帶著行李離開(kāi)家鄉(xiāng)，獨(dú)自一人到百里之外的鄰縣金華中學(xué)附小住校上學(xué)，整個(gè)中學(xué)時(shí)代也都在金華度過(guò)。黃文虎說(shuō)，當(dāng)時(shí)記憶最深的，是金華的老城墻和蜿蜒曲折的婺江，以及江畔那高聳的八詠樓。

然而，1937年抗日戰(zhàn)爭(zhēng)全面爆發(fā)，黃文虎平靜的生活和繼續(xù)求學(xué)的夢(mèng)想也因日軍的入侵而粉碎。那段顛沛流離的求學(xué)經(jīng)歷給黃文虎留下了難以磨滅的印象。

為了躲避日軍的轟炸，金華中學(xué)從城里搬到了敵后，學(xué)習(xí)環(huán)境和條件異常艱苦。但當(dāng)時(shí)的師生們都深刻地認(rèn)識(shí)到，國(guó)家處于危急存亡關(guān)頭，只有堅(jiān)持學(xué)好本領(lǐng)，才有可能拯救國(guó)家。雖然條件艱苦，但學(xué)習(xí)氛圍非常好，學(xué)習(xí)熱情也很高，他們一邊逃難一邊讀書(shū)，整整8年才上完初中和高中課程。1945年，19 歲的黃文虎考入浙江大學(xué)電機(jī)系。

正是這段艱苦的歲月，讓黃文虎逐漸萌生了為建立一個(gè)強(qiáng)大的中國(guó)而奮斗的遠(yuǎn)大志向。也讓他認(rèn)識(shí)到，中國(guó)之所以落后是因?yàn)榭萍悸浜?。于是他毅然選擇了科技救國(guó)、育人強(qiáng)國(guó)這條路，從此便矢志不渝地走了下去。

他后來(lái)回憶：“國(guó)家處于危急存亡關(guān)頭，只有努力學(xué)好本領(lǐng)，才有可能拯救國(guó)難。 我們這代人都是懷著這樣一顆為國(guó)家為民族而努力學(xué)習(xí)的赤子之心，度過(guò)了顛沛流離的求學(xué)生活……”

新中國(guó)成立時(shí)，他剛好大學(xué)畢業(yè)。

20世紀(jì)50年代初，800 多名青年師生響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，從全國(guó)各地齊聚哈爾濱工業(yè)大學(xué)（哈工大）。短短10 余年里，他們創(chuàng)辦了24 個(gè)新專業(yè)，為哈工大乃至全國(guó)高等教育界創(chuàng)設(shè)了一批新興學(xué)科，一個(gè)以機(jī)電、電氣、土木、工程經(jīng)濟(jì)等為主的專業(yè)教學(xué)體系基本建成，為國(guó)家工業(yè)化建設(shè)解決了“燃眉之急”。而這支平均年齡只有27.5 歲的教師隊(duì)伍，就是后人常常提起的哈工大“八百壯士”。黃文虎正是這“八百壯士”之一。

在浙江大學(xué)臨畢業(yè)時(shí)，杭州解放，黃文虎應(yīng)召參軍，在杭州市軍事管制委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下，參加杭州電信局的接管工作。工作接束后，本可以安安穩(wěn)穩(wěn)過(guò)一生，但他卻選擇了另一條更為艱辛的路。

1950年，黃文虎懷著參與建設(shè)新中國(guó)的迫切心情，告別江南水鄉(xiāng)來(lái)到了寒冷的北國(guó)冰城哈爾濱，就讀于哈工大研究生班。從南方到北方，黃文虎看到了祖國(guó)不一樣的風(fēng)貌。后來(lái)他回憶，來(lái)哈爾濱的路上，看到路邊很多煙囪冒煙，以為冒煙的地方就是工廠，看到有這么多“工廠”，他們感到十分振奮，后來(lái)才知道那些只是采暖鍋爐。

1953年，黃文虎從研究生班畢業(yè)留校任教。那時(shí)，因?qū)W校擴(kuò)大，急需基礎(chǔ)課師資，他接到了一項(xiàng)艱巨的任務(wù)：轉(zhuǎn)行，向蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)理論力學(xué)，專攻動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)?！皣?guó)家有需要，作為熱血青年，當(dāng)然是義不容辭。”就這樣，他服從分配、改換專業(yè)成為理論力學(xué)研究生，一邊跟蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)理論力學(xué)，一邊做教師給學(xué)生上課，從此和力學(xué)與振動(dòng)事業(yè)結(jié)下不解之緣。

對(duì)幸福的執(zhí)著追求

“什么是幸福？對(duì)我來(lái)說(shuō)，破解科技難題，那才是什么都比不了的幸福?！闭菍?duì)這種“幸福”的執(zhí)著追求，才使黃文虎成為中國(guó)卓越的力學(xué)和振動(dòng)工程專家，成為中國(guó)故障診斷技術(shù)的開(kāi)拓者。他在我國(guó)最早創(chuàng)立開(kāi)展設(shè)備故障診斷技術(shù)研究，發(fā)展了模糊診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等診斷技術(shù)；他在衛(wèi)星、飛船故障診斷技術(shù)可行性研究和原理性實(shí)驗(yàn)方面取得重要成果，為故障診斷技術(shù)在我國(guó)航天領(lǐng)域的應(yīng)用提供了途徑……

自留校哈工大后，黃文虎一邊學(xué)習(xí)一邊教書(shū)，與同事們一起翻譯了蘇聯(lián)的《理論力學(xué)》等教材著作，這些著作至今仍被廣泛采用。 20世紀(jì)60年代前期，黃文虎陸續(xù)開(kāi)了幾門(mén)新課，包括振動(dòng)理論、空氣動(dòng)力學(xué)、 氣動(dòng)彈性力學(xué)等，為國(guó)家培養(yǎng)了大批人才。伴隨著國(guó)家的不斷強(qiáng)大和哈工大的一步步發(fā)展，黃文虎步履穩(wěn)健地走在了科技報(bào)國(guó)的道路上。

1972年，黃文虎到哈爾濱汽輪機(jī)廠，參加了國(guó)產(chǎn)60 萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)工作。黃文虎到汽輪機(jī)廠時(shí)，該廠正在設(shè)計(jì)我國(guó)最大容量的60 萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)，面臨著汽輪機(jī)整圈連接葉片組振動(dòng)設(shè)計(jì)的難題。按氣動(dòng)力要求，該機(jī)末級(jí)葉片長(zhǎng)達(dá)1 米，葉片所承受的離心力近萬(wàn)噸，為提高葉片動(dòng)剛度和強(qiáng)度，決定采用拱形圍帶和松拉金整圈連接方案。但這一方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)頻原則不明，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)到有關(guān)設(shè)計(jì)方法，這樣，長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)就成了60 萬(wàn)千瓦機(jī)組設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

就在廠里的技術(shù)人員對(duì)此一籌莫展時(shí)，黃文虎勇?lián)厝?。他每天騎著自行車(chē)到廠里上班，經(jīng)常加班加點(diǎn)工作，忙著構(gòu)建力學(xué)模型、推導(dǎo)振動(dòng)公式、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。當(dāng)時(shí)，沒(méi)有國(guó)外資料可借鑒，黃文虎憑借的只能是自己長(zhǎng)期積累的振動(dòng)知識(shí)。終于，在不懈的努力下，針對(duì)大容量汽輪機(jī)整圈連接長(zhǎng)葉片組的振動(dòng)設(shè)計(jì)，他提出了創(chuàng)新的計(jì)算方法和調(diào)頻的“三重點(diǎn)”理論，解決了這類結(jié)構(gòu)振動(dòng)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外懸而未解的難題。

“三重點(diǎn)”理論在當(dāng)時(shí)是國(guó)際首創(chuàng)，填補(bǔ)了我國(guó)汽輪機(jī)長(zhǎng)葉片振動(dòng)計(jì)算的空白。利用這種方法設(shè)計(jì)出的長(zhǎng)葉片既輕巧又安全，節(jié)省了大量合金材料，和法國(guó)同類長(zhǎng)葉片相比，重量減輕了1/3 左右。

由于相關(guān)方法對(duì)渦輪機(jī)葉片組的振動(dòng)設(shè)計(jì)普遍適用，很快為國(guó)內(nèi)各汽輪機(jī)制造廠和研究所廣泛采用，取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。相關(guān)文章《整圈連接葉片組的自由和受迫振動(dòng)》《具有隨機(jī)參數(shù)的周期性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)》分別于1981年和1982年發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《美國(guó)航空航天學(xué)報(bào)》上，該期刊的審稿人認(rèn)為這是沒(méi)有別的文章所能比得上的。

改革開(kāi)放后，我國(guó)進(jìn)入社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的新時(shí)期，黃文虎的教學(xué)科研事業(yè)也迎來(lái)了新高峰。

彼時(shí)，國(guó)內(nèi)用電量劇增，但是發(fā)電裝機(jī)容量不足，且發(fā)電設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致電力緊張，各地頻繁停電。黃文虎認(rèn)為“科研項(xiàng)目要適應(yīng)國(guó)家需要”，于是他將目光聚焦在“設(shè)備故障診斷”的研究上。

設(shè)備故障診斷是一種給設(shè)備“看病”的技術(shù)。20世紀(jì)80年代初，該技術(shù)研究在中國(guó)尚處于起步階段。黃文虎和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)專家夏松波帶頭成立了哈工大“設(shè)備故障診斷課題組”，并連續(xù)承擔(dān)了有關(guān)故障診斷技術(shù)的國(guó)家“六五”“七五”“八五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目。

除此之外，黃文虎團(tuán)隊(duì)還承擔(dān)了“汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障診斷機(jī)理研究”“軸系穩(wěn)定性及軸承故障研究”“多臺(tái)200 MW 機(jī)組故障診斷研究”等一系列課題研究，各種榮譽(yù)也隨之而來(lái)。

1992年9月，我國(guó)載人航天工程立項(xiàng)，并明確了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。為了跟隨國(guó)家航天發(fā)展的需求，黃文虎將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到飛船故障診斷技術(shù)研究上。當(dāng)時(shí)的“神舟”系列飛船還沒(méi)有完整的故障診斷系統(tǒng)方案。

故障診斷系統(tǒng)是保證飛船在運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)檢測(cè)并排除故障、保證航天員安全的不可缺少的系統(tǒng)。黃文虎形象地解釋：“汽車(chē)如果出現(xiàn)了故障，還可以停下來(lái)檢修。但飛船一旦上了天，是不可能給你檢修機(jī)會(huì)的。”因此，提高飛船的故障檢測(cè)和診斷能力至關(guān)重要。

這是一個(gè)很大的難題，也沒(méi)有任何資料可參考。但憑著多年在民用系統(tǒng)故障診斷方面的豐富經(jīng)驗(yàn)和對(duì)相關(guān)領(lǐng)域國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的充分了解，以黃文虎為首的哈工大動(dòng)力學(xué)與控制研究所在1994年-1996年3年間成功完成了“飛船船載故障診斷技術(shù)研究”和“飛船地面故障診斷技術(shù)研究”，并分別獲航天工業(yè)總公司和航天部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

然而，黃文虎卻謙虛地說(shuō)：“和那些重大工程相比，我們承擔(dān)的項(xiàng)目只是載人航天工程中非常小、非常局部的一部分?！?/p>

因?yàn)樵诤教炱鳒p振、隔振技術(shù)研究、流體動(dòng)力學(xué)若干新技術(shù)研究等方面的卓越貢獻(xiàn)，1995年，黃文虎當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。

2003年10月15日9 時(shí)，中國(guó)第一艘載人飛船“神舟五號(hào)”成功發(fā)射。黃文虎率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的故障診斷系統(tǒng)保證了“神舟五號(hào)”的順利發(fā)射和安全運(yùn)行。

“取得科技創(chuàng)新成果成功的喜悅，是多少金錢(qián)和多高的官位都換不來(lái)的?！闭劦娇萍紕?chuàng)新，黃文虎曾說(shuō)，“生產(chǎn)的需要比10 個(gè)大學(xué)更能推動(dòng)科技的發(fā)展。只有不斷挑戰(zhàn)生產(chǎn)中需要解決的問(wèn)題，才能獲得更多實(shí)用的科技創(chuàng)新成果?！闭菍?duì)這種“幸福”的執(zhí)著追求，黃文虎才得以成為中國(guó)“故障診斷”技術(shù)的開(kāi)拓者，書(shū)寫(xiě)了不一樣的振動(dòng)人生。

育人者黃文虎

作為著名教育家，黃文虎在不斷攀登科學(xué)高峰的同時(shí)，還注重對(duì)人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。他最為自豪的是親自參與籌建了“飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”“空間飛行器設(shè)計(jì)”兩個(gè)專業(yè)，為我國(guó)的航天事業(yè)培養(yǎng)了一大批骨干人才。

在師生心中，黃文虎不僅是一位可親可敬的長(zhǎng)者，更是一位切實(shí)有為的教育家。他擔(dān)任過(guò)哈工大校長(zhǎng)、第一任研究生院院長(zhǎng)，是我國(guó)首批博士生導(dǎo)師之一。

畢業(yè)留校后，黃文虎不僅積極參加教育改革、院系調(diào)整，建設(shè)新專業(yè)核心課程，還要組織教學(xué)、研究教學(xué)方法。由于勤奮好學(xué)、認(rèn)真敬業(yè)，他很快在年輕教師中脫穎而出，挑起了工程數(shù)理力學(xué)系副主任的擔(dān)子。1983年1月21日，他被任命為哈工大校長(zhǎng)。

從教幾十年，黃文虎門(mén)下弟子如云，博士就有70 多人，其中不乏中國(guó)科學(xué)院院士。傳道、授業(yè)、解惑，黃文虎樂(lè)在其中，桃李滿天下，一批批學(xué)子在各條戰(zhàn)線上承擔(dān)著國(guó)家建設(shè)的重任，是他最大的驕傲。

他認(rèn)為，學(xué)校教育應(yīng)該花大力氣，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。對(duì)于博士生的培養(yǎng)，他提倡論文與課題任務(wù)兩面兼顧，既安排時(shí)間要求學(xué)生盡可能好地完成工作任務(wù)，又鼓勵(lì)學(xué)生提出新的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和見(jiàn)解，進(jìn)行創(chuàng)造性的科研實(shí)踐。這樣既豐富了學(xué)生的理論知識(shí)，又提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

在一次講座中，他對(duì)學(xué)子說(shuō)：“在大學(xué)里，除了獲得‘扎實(shí)基礎(chǔ)’這粒種子外，還需要獲得‘學(xué)會(huì)做人’這另一粒種子，只有好好抓住這兩顆種子，才能孕育自己以后人生的茂密森林?！?/p>

學(xué)生們感嘆：跟黃老師學(xué)習(xí)，學(xué)到的不僅是知識(shí)，更學(xué)到了做人做事的道理?！皣?yán)師、慈父、良友”，這就是學(xué)生心中的黃文虎。

黃文虎一直把吸引人才，留住人才，發(fā)揮人才的聰明才智作為科技教育創(chuàng)新的基礎(chǔ)、辦法?！坝辛巳瞬啪陀辛艘磺?，就不怕沒(méi)有高水平的科研成果?！秉S文虎經(jīng)常這樣說(shuō)。一所大學(xué)除了要有一流的硬件設(shè)施，雄厚的師資力量，還要有寬松的外部環(huán)境，這個(gè)外部環(huán)境不僅僅是實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、工資待遇，更重要的是尊重知識(shí)，尊重人才的良好氛圍。

黃文虎不僅桃李滿天下，在他的言傳身教下，長(zhǎng)子、長(zhǎng)孫，一家三代都將自己的青春奉獻(xiàn)給了中國(guó)的科研事業(yè)。

黃文虎曾作自述詩(shī)一首：“冥頑何曾與世爭(zhēng)，讀書(shū)偶露小聰明。風(fēng)云際會(huì)酬初志，邊境虛空忝盛名。廉頗老矣詩(shī)作飯，淵明歸去筆堪耕。杏壇孺子氣如虎，志在扶搖萬(wàn)里程?！彼宰詈髢删湓?shī)寄語(yǔ)年輕人。他說(shuō)，如果青年學(xué)生能立志高遠(yuǎn)、打好基礎(chǔ)、拓寬眼界、善于創(chuàng)新，一定大有作為。

黃文虎以其治學(xué)為人的高尚品德、開(kāi)拓創(chuàng)新的科學(xué)精神，為我國(guó)科研事業(yè)奮斗了一生。