“閑子”俞鴻儒

精于圍棋的人都會在對弈中貌似無意義地隨手下幾顆棋子，至少在幾十步之內(nèi)，這些棋子似乎沒一點用處，但若干個回合之后，其作用就會凸顯出來，甚至有一著致命、一舉贏棋的重要性。俞鴻儒就常說自己是中國航天界的一顆“閑子”，這并不是說他認為自己有改天換地的超能力，而是指他由衷地佩服恩師郭永懷當年的高瞻遠矚——在中國還不具備自主研制飛機的條件下，就已經(jīng)布下了“閑子”：大膽起用時年僅三十歲、毫無資歷和成果可言的毛頭小子俞鴻儒研發(fā)完全屬于中國自有技術(shù)的風洞實驗室。

“安排幾顆閑子”

直白來講，風洞就是一根通風的管道，在管道中施加人工氣流，再將飛行器置于出風口，由此獲得飛行器的空氣動力學特征，從而做出對飛行器外形、布局等測驗和改造等工作。一架飛機在圖紙上設計完成之后，它的機翼什么形狀、幾個垂尾、座艙蓋多高，所有的氣動外形都要經(jīng)過高空飛行才能獲得數(shù)據(jù)，有條件的國家可以先在地面上用風洞模擬高空氣流，將飛機模型在風洞中進行各種測試和改進，如果沒有風洞而是讓剛制造好的飛機直接上天測試，即便能飛上天也很容易墜毀。據(jù)不完全統(tǒng)計，20世紀50年代之前，未經(jīng)過風洞測試的飛行器首飛墜毀率高達百分之八十，可見風洞實驗室對飛行器研發(fā)工作的重要性。

中國當時幾乎沒有自主設計飛機的能力，人才奇缺、材料奇缺、設備奇缺，至于經(jīng)驗則完全是空白，如果盲目投入高科技研究，很容易造成資金大量浪費卻顆粒無收的結(jié)果。有科學界人士指出，雖然風洞是飛行器設計必不可少的設備技術(shù)，但中國想獨立擁有風洞技術(shù)，至少需要摸索七十年，“我們還是先讓自己研制的飛機從圖紙上走下來再考慮風洞吧”。

1955年，歷盡千難萬險的錢學森回國了。他回國之初就把最主要的精力放在了對國內(nèi)空氣動力學方面的科研攻關(guān)上。要知道，1901年萊特兄弟發(fā)明飛機，但世界上最早的風洞在1871年就由英國航空學會建造成功了，可見風洞本就要比飛行器更早出現(xiàn)，才可能為飛行器的設計制造提供有力的數(shù)據(jù)支撐。中國要自己研制飛機，那么風洞必須先行。

回國數(shù)月之后，錢學森籌建的中國科學院力學研究所便得到科工委批復。建所的第一天，“上天、入地、下海”三件大事就成了力學所全體人員的使命。當年10月，在錢學森力邀之下，曾與錢學森一道成為氣體力學大師馮·卡門的弟子、著名空氣動力學家郭永懷回國，并出任力學所副所長。

錢學森在給郭永懷的電話里說，陳毅說過，“搞科學，好比下圍棋，忙里要注意安排幾個閑子，扶植一些冷門，到必要時就用上了”，咱們的任務就是在中國還沒有自研飛機之前，完成自研風洞項目，為飛行器項目的具體實施做好準備，在“上天”這個目標上多布幾顆“閑子”，鋪平自研飛行器的起飛跑道。郭永懷第一天到力學所上班時，桌上放了幾份簡歷，這是錢學森給他精心挑選的幾顆“閑子”，而其中資歷最淺的人，名叫俞鴻儒。僅經(jīng)過短短兩個月的綜合觀察，郭永懷不僅大膽地起用了這個年輕人，還把他收為弟子。

大連工學院的“萬金油”

1928年6月，俞鴻儒出生于江西上饒廣豐縣（今廣豐區(qū)）一個商人家庭里。父親希望他為幾代經(jīng)商的家族改換門庭，這從給他起的名字就能看出來。父親對他要求嚴格，活潑好動的俞鴻儒不僅對歷史和數(shù)學興趣極大，而且關(guān)心時政。

1946年高中畢業(yè)后，俞鴻儒考入同濟大學主攻數(shù)學，老師是我國微積分領(lǐng)域的奠基人朱公謹。1949年8月，為響應國家號召，俞鴻儒又考取了大連大學工學院（后獨立為大連工學院，現(xiàn)為大連理工大學）機械系。在大連工學院學習四年后，他以優(yōu)異的成績畢業(yè)并直接留校任教。

留校任教的俞鴻儒從機械實驗室到力學實驗室，再到水利實驗室，短短幾年里頻繁“跨界”。每個實驗室遇到學術(shù)問題，不管是否與俞鴻儒所學的專業(yè)相關(guān)，都會首先想到請他過來嘗試著解決問題。很多難題他的知識體系無法支撐，他卻可以憑借超強的學習能力和觸類旁通的巧勁迎刃而解，因此被稱為大連工學院的“萬金油”。

正是這種“萬金油精神”，讓俞鴻儒不僅具備了良好的理論基礎，還練就了解決實際問題的能力。他在數(shù)學邏輯推理和動手實驗方面的超強能力被錢學森、郭永懷一眼看中。1958年初，中國科學院力學研究所成立激波管組，在被郭永懷收為弟子之后，沒幾天俞鴻儒就被任命為激波管組組長。當時的他年僅三十歲。

俞鴻儒驚呆了——在他前面有眾多的前輩和師長，當時力學所共有八個不同研究方向的研究組，其他七個組長都是各自專業(yè)領(lǐng)域的翹楚，而他甚至連什么是“激波管”都不明白。他對激波管的全部知識，只來自郭永懷從歐洲帶回來的康奈爾航空實驗室的幾份激波管文獻。

郭永懷的這份任命是建立在對俞鴻儒的深刻了解之上的：“這個東西（激波管）國外也剛剛開始在做，事實上現(xiàn)在國內(nèi)對于激波管相關(guān)領(lǐng)域，通曉的人一個也沒有。我相信你的學習能力和動手能力?！?/p>

“我們就是要提前搞，等航天部要用到了，我們也研究得差不多了?！惫淌谄胶痛蠖龋f起話來永遠不疾不徐?！拔医o你十年時間，這期間你不用總結(jié)，不用匯報，有什么想法你就去做，遇到了難題就來找我?？傊?，你愛怎么干怎么干，底線是絕對不能傷人死人，別的要求一點沒有?！?/p>

晚年的俞鴻儒回憶這段經(jīng)歷時說：“他（郭永懷）很寬容，我覺得這個寬容，比給錢還重要。我想他這么說，大概房子是可以炸的?！?/p>

炸出來的激波風洞

之所以說“房子是可以炸的”，是因為在當時符合國內(nèi)相關(guān)研究的激波管實驗手段（氫氧燃燒驅(qū)動）危險性非常高，已被歐洲同行們稱為“死路”而放棄了。這種實驗方式被淘汰的主要原因是易爆，同時其產(chǎn)生的驅(qū)動氣流品質(zhì)較差，很難保證實驗的可重復性和準確性。而它唯一的好處就是成本低，理論上實現(xiàn)的技術(shù)支撐少，是當時國內(nèi)最可行的研制方式。郭永懷肯定了俞鴻儒的這個思路：“你們不可能也不應該照葫蘆畫瓢模仿別人，一定要盡力去發(fā)展適合國情的實驗方法?！?/p>

當時歐洲國家風洞實驗采用的是電力驅(qū)動，一座大型高超聲速風洞的耗電量幾乎等同于一座中小型城市的耗電量，這是當時的中國不可能提供的條件。俞鴻儒啃了幾天資料后指出，以造價低廉的氫氧燃燒驅(qū)動激波管發(fā)展激波風洞，可以在極短的時間內(nèi)將氣體加熱到幾萬攝氏度的高溫，用以模擬高速飛行狀態(tài)下的高空氣流，所消耗的電量并不大。

工資只有四十元，加班費全免，上班自己帶飯，元件能自己做的堅決不采購，產(chǎn)生激波的方式也從電力驅(qū)動改為燃燒驅(qū)動……當時除了指定的幾個小組成員，沒有幾個人愿意跟著俞鴻儒這樣“玩命”。不僅玩命，還希望渺茫——很多有主攻方向的科研小組都有明確的目標和技術(shù)支撐，風洞項目沒技術(shù)、沒人才、沒資金，當時被戲稱為“三無項目”，而且還危及人身安全，很可能忙了十年八年卻竹籃打水一場空。于是俞鴻儒干脆從各大院校剛畢業(yè)的學生中挑人。

每次進行實驗俞鴻儒都反復清場，讓人遠遠地躲在掩體后面。一次實驗過程中，一個近千公斤的電機在一聲巨響中穿墻而出，落在幾十米開外，上面立馬派人來反復追問傷人了沒有……組里的人卻沒那么關(guān)心這些，因為每個人都抱著必死之心。他們實驗的原材料多為自制，采購清單上反倒是水泥、沙子更多——預備著修房子。房子炸掉了可以再蓋，但不弄清楚爆炸原因，就不能更好地預防。每次實驗爆炸俞鴻儒除了確保不傷人外，也擔心挨批，但讓他意外的是每次爆炸他都會得到郭永懷和錢學森的表揚和支持：“只要人不受傷，在失敗中摸索出經(jīng)驗，發(fā)生意外了我們擔著，你們大膽去做就好了。”俞鴻儒說：“只要我們不斷地出結(jié)果，不管成功還是失敗，他們都滿意?！?/p>

“只要看準方向，盡全力往前走就行，寬松的環(huán)境比多給經(jīng)費更重要?！眱晌欢鲙煹倪@種寬容深深地影響了俞鴻儒。更讓他感動的是，三年困難時期，力學所大部分項目都被迫停止，郭永懷則依舊堅信激波風洞的研究方向是正確的，堅決不允許組員們有任何的思想動搖，也不能半途而廢。

后來的幾年里，全國都在罷工罷課，工廠里幾乎沒有人干活兒。俞鴻儒帶著圖紙找到事先聯(lián)系好的加工廠去做傳感器，但車間里一個人也沒有。他就在電焊機旁邊找到一本殘破的操作手冊，自己試著焊接，又借了一本車床操作手冊，花了一個多月，真把傳感器做出來了。經(jīng)測試，傳感器的性能完全合格，當年“萬金油”的本性又被他激發(fā)出來了。

實驗還是隔三岔五發(fā)生爆炸，可是當時連水泥廠都停產(chǎn)了，俞鴻儒就帶著他的組員用從農(nóng)民那里學來的土辦法自己脫土坯砌墻。炸的次數(shù)多了，如果哪次沒炸他們反而覺得奇怪。就這樣，他們慢慢摸清了危險源——爆炸是因為發(fā)生了爆轟效應。氫氧燃燒的極限表現(xiàn)形式就是爆轟，其燃燒反應速度是氫氧燃燒速度的上百倍，而未發(fā)生爆轟的實驗數(shù)據(jù)表明，氫氧配比合理之后就會超過發(fā)生爆轟的理論上限，也就可以從根本上解決爆轟問題。多次調(diào)配比例之后，俞鴻儒小組解決了困擾氫氧燃燒驅(qū)動方式幾十年的大問題。這樣的實驗此后又做了幾百次，再也沒有發(fā)生重大事故。激波管組的人都說，“所有的數(shù)據(jù)和最后的成功都是一次一次炸出來的”。

在錢、郭二人的大力扶持和鼓勵下，在一次次反復的“明知道要炸也要做”的試錯和復盤中，俞鴻儒小組就這么“炸”出了一個個實驗數(shù)據(jù)，“炸”出了一個個改良方案，也“炸”開了氫氧燃燒這條早就被國際上淘汰的激波風洞的新路。1958年，激波風洞的核心部件、我國第一代激波管技術(shù)被攻克，這條讓無數(shù)世界一流科學家知難而退被迫放棄的老路重新變?yōu)樘雇?，連外國的報紙都贊許地稱之為“激波風洞實驗領(lǐng)域的創(chuàng)舉”。

光有了核心部件還遠遠不夠。風洞有“飛行器的搖籃”的美譽，其原理說起來簡單，實際建設卻充滿了困難。在先后對實驗型JF-4和JF-4A兩款激波風洞全面測試后，1964年初，俞鴻儒的激波管組開始著手攻關(guān)大型激波風洞JF-8，其設計尺寸和精度參數(shù)都向國際水平看齊，但成本卻大幅度降低。當時國際一貫采用的風洞噴管都用不銹鋼，每一個噴管都要花幾十萬甚至上百萬元，俞鴻儒連說“用不起用不起”，他大膽采用鑄鐵，幾萬塊錢就夠了，而且材料強度完全達標。

1965年4月底，負責制造激波風洞的沈陽重型機械廠傳來喜訊：JF-8全部完工。后經(jīng)長達兩年的使用測試，俞鴻儒團隊宣布，中國第一臺激波風洞正式問世。相比于國外同性能的大型激波風洞數(shù)十萬美元的造價，其成本極其低廉，全部零件和原材料、加工費共計只有人民幣八萬元。

自1965年起，中國研制的導彈、火箭、人造衛(wèi)星等重點型號的飛行器陸續(xù)到了攻堅階段，急需大型風洞的檢驗，此時錢學森、郭永懷兩位“先布幾顆閑子”的前瞻性就凸顯了出來：JF-8激波風洞的建成恰逢其時，并在隨后展開的中國自研航空航天飛行器的地面測試中發(fā)揮了極其重要的作用——1972年，它為返回式衛(wèi)星研制進行了相關(guān)實驗，之后又連續(xù)為“東風五號”等設備研制開展了風洞測試，當時國內(nèi)研制的殲擊機、轟炸機在一飛沖天之前，都在JF-8的幫助下完成了地面測試，為國家節(jié)約了大量的成本，將失敗系數(shù)降到了最低。

“那些年凡是十一國慶在天安門前面拉過去的，航天的，給油之后需要在空氣中滑行的，都跟JF-8有點關(guān)系，都用過這個東西?！?俞鴻儒每每談到此事都語調(diào)不高、語氣平緩，似乎在回憶一件小得不能再小的往事。

馴服“爆轟”

世界上一直有“一代風洞、一代飛行器”的說法，意為隨著飛行器設計理念的更新迭代，相對應地能提供更高精度數(shù)據(jù)和模擬更復雜天文條件的風洞同樣需要更新，而且其設計難度也更大。如果沒有風洞進行實驗，會極大地限制一個國家的相關(guān)技術(shù)發(fā)展。風洞技術(shù)因此被看作一個國家戰(zhàn)略技術(shù)的標尺，是名副其實的大國重器。

隨著世界各國紛紛向外太空擴展，以及五代戰(zhàn)斗機的研發(fā)競爭變得殘酷，各發(fā)達國家紛紛瞄準了新一代高超聲速風洞技術(shù)工程的開發(fā)。這種技術(shù)要求能在風洞中模擬出每秒最高可達七公里的高超聲速氣流，同時伴以零下五十攝氏度以下的高寒氣候的實驗設備。這種極端環(huán)境下，飛行器周圍的空氣溫度變化極難控制，氧氣分解加速，空氣成分瞬息萬變，很不穩(wěn)定，也可以說，此時的空氣已經(jīng)不再是“空氣”了。

西方國家采用的設計思路是用超大型的活塞驅(qū)動原理，但是這種活塞的加工精度要求高，生產(chǎn)周期長，所采用的高密度鋼材也很難合成，并且活塞磨損嚴重，重復使用的效率低且故障率高。這一次俞鴻儒又不走尋常路，他居然把上一代風洞實驗中頻繁出現(xiàn)又最終攻克了的爆轟效應挪用過來：上一代風洞考慮的是如何將爆轟能量降低到零，現(xiàn)在考慮的則是將爆轟能量增加到無窮大。

幾乎整個科研界都反對俞鴻儒這一“瘋狂”的想法，上一代風洞拼命遏制爆轟，這一代風洞又要拼命加大爆轟，同樣的風洞，用如此極端的截然相反的理論，幾乎等于剛證明了“1+1=2”，現(xiàn)在又想盡辦法證明“1+1≠2”，這就預示著要么上一代的技術(shù)是錯的，要么這一代的技術(shù)思路是錯的。俞鴻儒熬了二十幾個大夜，結(jié)合以往幾十年的實踐經(jīng)驗，信心十足地對他的團隊說：“我不怕反對。沒人反對，可能是平庸的工作。理論上，爆轟可行?！?/p>

俞鴻儒頂著巨大的反對壓力已經(jīng)舉步維艱了，可禍不單行，1968年12月5日，剛剛圓滿完成中國第一顆熱核導彈試驗的郭永懷帶著當天的試驗數(shù)據(jù)文件返回北京的途中，因飛機失事而不幸遇難。為了不影響俞鴻儒工作，這個消息對他封鎖了一個多月。他得知恩師去世，與警衛(wèi)員面對面抱在一起，悲痛萬分。此后他更是施展了拼命三郎的勁頭，他知道恩師對他滿懷期待……

新一代風洞理論設計全部完成時已經(jīng)是1988年。當年俞鴻儒應邀到德國馬普學會訪問，見識了亞琛工業(yè)大學激波實驗室先進的實驗條件后，請求在此進行可行性爆轟實驗并得到德國和中國兩方面首肯。拿到實驗數(shù)據(jù)后，俞鴻儒謝絕了德國方面各種想留住他的明示暗示甚至天價的高薪，立即回國啟動氫氧爆轟驅(qū)動方法研究。十年磨一劍，1998年，國際上第一座氫氧爆轟驅(qū)動高焓激波風洞JF-10在中國問世。

在中國風洞技術(shù)突飛猛進的時刻，那些大力研發(fā)活塞風洞的國家卻遇到了技術(shù)瓶頸，而中國這種另辟蹊徑取得的成果一時間成為世界范圍內(nèi)的研究熱點和主攻方向，歐美國家紛紛開始轉(zhuǎn)為采用爆轟驅(qū)動技術(shù)來完成本國的風洞結(jié)構(gòu)。一些已經(jīng)建成活塞風洞的國家也逐步開始用爆轟技術(shù)改造本國的風洞，因為中國的成功經(jīng)驗在實踐上論證了爆轟技術(shù)不僅比活塞技術(shù)的建造時間短、成本低，而且實驗功能和效果也更勝一籌。

當時全球范圍內(nèi)都認為十毫秒已經(jīng)是風洞實驗時間的極限時長，俞鴻儒卻大膽地立下軍令狀，要建一座高超聲速復現(xiàn)激波風洞，預期理論峰值將達到一百毫秒的實驗時間——只有超過一百毫秒（零點一秒），才有可能將風洞實驗從“模擬天空”跨越到“復現(xiàn)天空”，真正意義上在地面即可完全復現(xiàn)高超聲速飛行條件，用以滿足高超聲速飛行器的超燃發(fā)動機研發(fā)需要。這是不亞于當年研制原子彈的世界級難題，而這個難題最難啃的骨頭就是如何維持這零點一秒。

這個看似無法完成的任務在立項時被多次否認，認為以目前的科研水平很可能五十年研究下來還是等于零。但是俞鴻儒以從事風洞半個世紀的實踐經(jīng)驗拍著胸脯保證：再給我十年！

2012年5月，俞鴻儒團隊交出一份令世界震驚也讓他自己滿意的答卷：JF-12高超聲速復現(xiàn)激波風洞一次性完成試驗測試，試驗時間超過一百毫秒。在同時上報國防科工委的視頻資料中，這座二百六十五米長、上百噸重的風洞點火后，真實地再現(xiàn)了足足零點一秒的高空高壓極寒空氣活動數(shù)據(jù)。此時距他2006年向中國科學院正式提出建造復現(xiàn)高超聲速飛行條件的脈沖風洞的建議僅過去六年。這六年里，還有兩年時間他在同各科研部門和相關(guān)機構(gòu)談協(xié)作，真正在設計圖上落筆到實驗完成，實際上只用了四年時間。

這根直徑一米多的金屬管道一段粗一段細，隔一段換一種顏色，看上去貌不驚人，毫不起眼，完全沒有任何高科技的影子，卻是迄今為止世界上最長最大、整體性能最先進的激波風洞，其新穎的工作原理不同于世界上已有的任何風洞。

也正是在這根管子中誕生的比眨眼時間還短的零點一秒的風洞，卻是地球上唯一的，堪稱地面氣動試驗皇冠上的明珠，是氣體動力學研究領(lǐng)域科研人員心中的珠穆朗瑪峰。而這顆明珠的成本只有四千六百萬元人民幣，中科院的人們感慨道：“沒有顛覆性的創(chuàng)新思想，四個億也未見得能搞出來?！?/p>

俞鴻儒為之廢寢忘食了半個多世紀的這一戰(zhàn)果，其科技含量、戰(zhàn)略重要性在美國國防部2013年和2014年連續(xù)兩年遞交給美國國會的全球軍事重大動向報告中，都不惜筆墨重點提到中國的JF-12風洞和它產(chǎn)生的零點一秒數(shù)據(jù)，并聲稱中國的這一發(fā)明將會導致整個世界格局發(fā)生變化。

JF-12風洞讓整個西方世界產(chǎn)生的恐慌還沒就此結(jié)束。又一個十年之后的2023年7月15日，央視發(fā)布消息：國之重器——JF-22超高速風洞通過驗收。在自認處于世界科技前沿的歐洲的風洞流場直徑還只有一點五米的時代，JF-22已經(jīng)達到了驚人的兩點五米。其直徑越大，表明其能承載試驗的樣機的尺寸也就越大，能獲得的數(shù)據(jù)也就越精確可靠。JF-12和JF-22這對“孿生兄弟”其總體性能在世界范圍內(nèi)遙遙領(lǐng)先，使我國成為高超聲速領(lǐng)域唯一具備覆蓋全部“飛行走廊”試驗能力的國家。

而爆轟驅(qū)動技術(shù)由此成為世界主流風洞技術(shù)，俞鴻儒這顆被提前半個世紀預埋的“閑子”，終于起到了影響整盤棋走勢的巨大作用。從此，中國的風洞技術(shù)成為世界領(lǐng)先的航空技術(shù)的招牌。早在1975年，錢學森曾兩次建議俞鴻儒改名，連名字都替他想好了——“轟儒”——“不僅符合你的專業(yè)和貢獻，還動靜相宜，連聲音效果都具備了。而且，發(fā)論文時署名的拼音都不用改”。俞鴻儒最終還是沒有改名，他不想石破天驚，不想一鳴驚人，也絲毫沒有居功而驕，相反，他低調(diào)而謙遜地漸漸躲到幕后，把那些自己一手帶出來的徒弟推到科研一線，為新一代中國風洞技術(shù)做起了堅強的后盾。

九十歲時俞鴻儒才從崗位上退下來，成了名副其實的“閑子”。按他的話說，是“真的閑下來了”。退下來之后，他抽屜里那個筆記本上除了專業(yè)知識點外，多了好幾部分內(nèi)容，比如“詩歌知識”和“養(yǎng)花”。每種花的習性、喜水還是喜旱、如何施肥，他都像研究風洞那樣一絲不茍，筆記干凈、字跡工整。扉頁上是這么一句：“科學正是要研究我們所不知道的東西。”

2024年4月，九十六歲的俞鴻儒被評為“感動中國2023年度人物”。而他坦言這個獎“拿得惶恐”：“以前那些得獎的人都有很大成就。做核潛艇的，造飛機的，他們都有很大貢獻，風洞是一個輔助的裝備，不是一個獨立的東西。你做了什么貢獻？我什么也沒有，我只是給別人幫幫忙鋪鋪路的一個人?！?/p>

輕飄飄的一句“幫幫忙鋪鋪路”，一幫，就幫助把中國的戰(zhàn)斗機、航天飛機、人造衛(wèi)星送上了天；一鋪，則鋪出了中國風洞的康莊大道。也正是這一幫一鋪，使他成為中國激波風洞第一人，世界高超聲速風洞技術(shù)第一人。