吳承康：要為中國人做一點事情

吳承康是我國彈頭燒蝕防熱研究、低溫等離子體科學(xué)和燃燒科學(xué)界有重要影響力的學(xué)術(shù)帶頭人。他在燒蝕機理、人造衛(wèi)星回收方案、再入通訊以及燃燒基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用等方面取得了一批開拓性成果，為我國的航天工程和能源科學(xué)作出了重大貢獻。1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員（院士），2003年獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進步獎。

1、可燃混合氣體的燃燒基礎(chǔ)研究

在可燃混合氣體的燃燒基礎(chǔ)研究方面，吳承康有兩件在學(xué)術(shù)界有重要影響的成果：在20世紀(jì)50年代，汽油機的爆震（knocking）是限制汽油機效率和功率的關(guān)鍵因素。當(dāng)時有兩派學(xué)說：“自燃說”和“爆轟波說”。美國麻省理工學(xué)院Sloan發(fā)動機實驗室的J. C. Livengood和吳先生（當(dāng)時是研究生）一起，用“聲速法”測量了缸內(nèi)局部氣體的瞬時溫度，并結(jié)合實驗室在快速壓縮機上得到的大量數(shù)據(jù)進行分析，提出汽油機爆震是由于燃燒室“遠端氣體”在受壓縮過程中，經(jīng)歷了一連串的“焰前反應(yīng)”，當(dāng)這些反應(yīng)的積累效果達到臨界值時，發(fā)生不可控制的自燃即爆震，并根據(jù)試驗結(jié)果給出了至今仍被引用的Livengood-Wu積分模型。

1983年吳承康在美國西北大學(xué)羅忠敬（C.K.Law）教授實驗室訪問期間，建立了一套層流火焰和激光測速裝置，研究滯止氣流中的平面火焰?zhèn)鞑ニ俣?，測量了數(shù)種氣體燃料與空氣混合物在不同速度梯度下（不同火焰拉伸率）火焰面內(nèi)部和前后沿軸線的流速分布。發(fā)現(xiàn)來流速度梯度與測得的流速最低值的線性關(guān)聯(lián)，并根據(jù)層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x，將速度剖面中速度最低值確定為火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒋酥低馔浦了俣忍荻葹榱銜r的值，即為“一維火焰?zhèn)鞑ニ俣取边@一可燃燒混合氣體燃燒的基本參數(shù)。

論文發(fā)表于1984年第20屆國際燃燒會議，指出了火焰拉伸對傳播速度的影響，澄清了數(shù)十年來用各種不同方法得到的數(shù)據(jù)差異很大的問題。因而該方法也成為測量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊幕痉椒ê万炞C理論計算的依據(jù)，在國際上至今仍經(jīng)常被引用。

2、航天器再入問題研究與等離子體技術(shù)

在1960年代，我國獨立發(fā)展兩彈一星，吳承康承擔(dān)了航天器“再入”的防熱問題實驗研究。吳承康在分析了有關(guān)部門原來擬采用的高超聲速風(fēng)洞方案和相關(guān)文獻后，認(rèn)為由于高超聲速風(fēng)洞的正激波總壓損失很大，模型駐點處壓力和徑向速度梯度很小，不能在模型表面產(chǎn)生足夠的熱流。對于駐點的材料燒蝕問題，只要緊鄰固體表面的氣流能模擬實際飛行中激波后的高溫亞聲速氣流，就能考驗材料的防熱特性。

因此，吳承康提出采用電弧等離子體亞聲速射流對飛行器駐點的受熱情況進行模擬試驗，而不模擬整個高超聲速流場。這是一個符合國情的可行的方案。吳承康領(lǐng)導(dǎo)一批年輕人自主建立電弧加熱設(shè)備，發(fā)展多項測試技術(shù)，進行細(xì)致的試驗，取得了重要數(shù)據(jù)，提供給設(shè)計部門使用。這項工作為我國兩彈一星工程的成功作出重要貢獻。其后在人造衛(wèi)星回收方案、遠程飛行器防熱試驗、飛行器再入大氣層通信中斷等問題上都進行了大量卓有成效的工作。

在完成有關(guān)“再入”問題的多項研究后，吳承康領(lǐng)導(dǎo)的隊伍回到科學(xué)院編制。面對國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場的需求，吳承康帶領(lǐng)有豐富熱科學(xué)經(jīng)驗的隊伍進行了煤燃燒的研究。我國石油天然氣資源蘊藏不豐富，以煤為基礎(chǔ)是我國的國策，需要大量潔凈高效的煤燃燒技術(shù)。吳承康領(lǐng)導(dǎo)隊伍，應(yīng)用燃燒空氣動力學(xué)知識，發(fā)展了燃燒穩(wěn)定，可以燃用品質(zhì)較差的煤種的大速差射流燃燒器、偏置射流燃燒器、多功能燃燒器、扁平附壁射流燃燒器，還有可以部分替代重油的水煤漿燃燒技術(shù)等。

吳承康領(lǐng)導(dǎo)的團隊，采用可燃性氣體作為燃料，解決了點火、火焰加速、防止回火等一系列技術(shù)關(guān)鍵，使燃燒管內(nèi)產(chǎn)生可控制的爆燃，并使氣體在燃燒管出口處形成強度適中的氣脈沖——在出口外形成弱激波。在此激波和氣流的聯(lián)合作用下，敲、吹換熱面，清灰效果遠優(yōu)于蒸汽和聲波除灰，又不會產(chǎn)生結(jié)露，徹底地解決了積灰問題，還提高了近1%的發(fā)電效率。這一成果不僅在力學(xué)所承擔(dān)的50余項設(shè)備改造項目上得到應(yīng)用，為電廠帶來每年數(shù)億元的經(jīng)濟效益，而且在國內(nèi)得到普遍推廣，成為新電廠設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

從發(fā)展和應(yīng)用電弧等離子體技術(shù)為飛行器防熱服務(wù)開始，吳先生一直從事熱等離子體的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在電弧等離子體發(fā)生器的工作機理、設(shè)計、新型發(fā)生器的研制、等離子體診斷等許多方面做了大量工作。力學(xué)所現(xiàn)已成為我國熱等離子體基礎(chǔ)研究的主要單位之一。

吳承康還一直關(guān)心指導(dǎo)和從事燃燒的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，空間電推進、材料工藝力學(xué)等方面的研究，廢棄物的焚燒和等離子體處理研究等多方面的工作。

3、授教固有方，桃李滿天下

吳承康不僅科研成果卓著，在多年的科研生涯中，還培養(yǎng)了很多學(xué)生。文革前，吳承康就培養(yǎng)過多名研究生，這些研究生早已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域中的骨干力量。文革后恢復(fù)研究生制度后，吳承康成為我國第一批博士生導(dǎo)師，他指導(dǎo)的學(xué)生有的留學(xué)深造，有的留在國內(nèi)，很多學(xué)生已成為燃燒與等離子體界的學(xué)術(shù)帶頭人和科研骨干。

吳承康在培養(yǎng)研究生時，注意選擇有重要實際和理論意義的論文題目，要求研究生重視打好基礎(chǔ)和培養(yǎng)獨立工作能力。在和研究生的討論中，吳承康淵博的知識、極好的物理概念與豐富的實際經(jīng)驗給了學(xué)生非常深的印象，許多難題經(jīng)吳先生一指撥，學(xué)生們即刻茅塞頓開，對問題的認(rèn)識得到深化。

吳承康還嚴(yán)把論文關(guān)，對于所指導(dǎo)的學(xué)生的學(xué)位論文，不但要求內(nèi)容正確、論據(jù)嚴(yán)格，組織合理，甚至對文章逐字修改，連標(biāo)點、公式、符號、單位和圖表注釋等，都一絲不茍，為研究生認(rèn)真治學(xué)作出表率。吳承康不僅積極培養(yǎng)研究生，也對年輕人的成長十分關(guān)心。為了培養(yǎng)骨干，他將自己的研究生配備給年輕人指導(dǎo)，創(chuàng)造機會，培養(yǎng)年輕人帶研究生的經(jīng)驗。

此外，吳承康早期還擔(dān)任過中國科技大學(xué)、清華大學(xué)等學(xué)校兼職教授，很多我國著名的燃燒空氣動力學(xué)專家都聽過吳先生的課。吳先生為培養(yǎng)我國的專門人才作出了杰出的貢獻。

吳承康先生熱愛祖國、崇尚科學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、淡泊名利，樂于助人、提攜后學(xué)，把畢生精力獻給了黨和人民的偉大事業(yè)。

綜合