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黄震中:我国水中兵器教育事业的奠基人

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黄震中,创建了我国高校唯一的水中兵器学科,制订了我国第一部水中兵器专业教学计划。他十分重视实验基地和教材建设,撰写的《鱼雷总体设计》等是重要的经典专业著作和参考书。他在新型鱼雷的关键技术方面有众多重要建树,还培养出我国第一位鱼雷专业研究生和两位中国工程院院士。

鱼雷是水下导弹,是海洋维权的重器。鱼雷又是高科技的产物,需要综合的技术和技术人员。然而对于成立不久的新中国在这方面是个空白。中国要自强自立于世界民族之林,就必须要有鱼雷。如今我国的水中兵器得到了长足的发展,这让我们想起了我国水中兵器教育事业的奠基人黄震中教授。

黄震中,1920年12月1日出生在宁夏银川市的一个教师家庭。当时,宁夏在军阀马鸿逵的统治下,政治黑暗,经济落后,教育更为落后。但其父倾心发展教育,对子女教育尤为重视,要求他们刻苦学习,成才报国。在其父的感召下,在小学他学习一直名列前茅;在中学,他成绩优异,每学期均得头等奖学金,并从初中三年级直接跳入高中二年级学习。1937年夏,他中学毕业,满怀“科学救国”的鸿志,从宁夏千里迢迢赶赴北平(现北京)报考清华大学。但是日本侵略军发动了“七·七”卢沟桥事变,北平告急,清华大学被迫停招内迁。1938年,坚定了“科学救国”决心的他决定报考内迁至重庆的中央大学。尽管从西北的银川到西南的重庆,远隔千山万水,加之当时交通极为不便,中间横隔着被古人称之为“难于上青天”的蜀道天险,但他毅然踏上了千里求学的路程。时值抗战时期,物资紧缺,沿途汽车时有时无,每当没车可乘时,他就徒步赶路。特别在翻越秦岭山脉时,他以坚韧的毅力步行穿越秦岭,途中还遭遇劫匪,幸未伤及性命,最终到达重庆。这段艰苦历程,也磨练了他稳重而坚毅的品德。1938年9月,他考上了中央大学机械工程系。当时,内迁后的学校条件简陋,十分艰苦,住的是草屋,吃的是发霉的米,米中杂物很多,人们戏称“八宝饭”。电力紧缺,只能在昏暗的桐油灯下坚持学习。而更让人难以忍受的是日军飞机对重庆日夜频繁轰炸。为了躲避轰炸,不得不经常钻防空洞,正常的教学无法保证。有一次日本飞机轰炸中央大学,他们的宿舍被炸毁,衣物、书籍被炸得粉碎。目睹日本侵略者的肆虐,祖国山河破碎,同胞惨遭蹂躏,面对满目疮痍的断壁、狼藉遍地的衣物,更加激起了他的民族义愤,激发了他抗日救国的决心。

1942年,黄震中从中央大学毕业,正值抗日战争的紧张阶段,前方急需枪炮弹药。他与同学一起投入到正为抗日前线的中国军队赶制武器弹药的大渡口钢铁厂工作,为支援抗战贡献出了自己的力量。

抗日战争胜利后,黄震中到兰州工业研究所工作。工作中他愈发感到中国工业和科学技术的落后,学习西方先进科学技术、探索民族富强之路的愿望更加强烈。1947年,经过考试选拔,他以优异的成绩考取了公派出国留学生。他远涉重洋赴美国依阿华州立大学(The Iowa State University)攻读机械工程专业。他如饥似渴地学习,仅用一年的时间,读完学校原安排在一年半内的学习内容。1948年12月,他提前获得依阿华州立大学硕士学位。学有所成之时,他没有忘记灾难深重的祖国,他决心用学到的科学技术为祖国的富强贡献出自己的力量。

1949年春,解放战争的炮声震撼着中国大地,新中国的曙光已在东方升起。这时他面临着回国或留美两种截然不同的选择。当时国民政府驻美国大使馆通知他:鉴于国内的局势,可以申请留居美国。一些同学也动员他留下。但是,怀着报效祖国、振兴中华的他毅然放弃在美国的优越生活,赶上国民政府给留学生签发的最后一批名单,于当年4月搭乘客轮返回了祖国。

回国后,他一面在兰州工业研究所工作,同时受聘于兰州大学任教,时年29岁,成为该校最年轻的教授之一。1949年秋,解放军挺进西北,兰州解放在即。原兰州工业研究所所长突然将全所工作交付于他,而私自离去。鉴于当时情况十分复杂,一些人妄图破坏研究所的设备,阻止解放军接管,他便组织全所人员认真保护好所里的全部资产。兰州旋即解放,他将其完整地移交给人民解放军代表。为此,军代表给予他高度的评价。他倍感振奋,从军代表身上感受到党对知识分子的关心和信任,更看到新中国的希望。

新中国成立百废待兴,急需各类建设人才。他欣然辞去兰州工业研究所的工作,全力投入到兰州大学,为国家培育急需的科技人才。从此,开始了他献身国防教育事业的新篇章。

1956年根据海防建设的需要,国家决定在西北工学院建立水中兵器系。黄震中受命筹建我国普通高校唯一的水中兵器系,并被任命为系主任,主持建系的各项工作。初创时期,师资队伍、教材、教学计划、专业实验室等一无所有,均需从零开始。为了尽早培养出国家急需的水中兵器高层次专业人才,学校决定当年即刻开始招生,建系的任务异常紧迫和繁重。黄震中与筹备组成员首先前往设有相近专业的有关院校进行调研,立即着手制定了专业教学计划及建系规划。同时,积极选派教师外出进修学习。1956年8月,他率领中青年骨干教师20余人,前往军事工程学院相近的专业考察并研修学习。在此期间,他还多次深入部队和基地,搜集资料,调查海军装备的状况,听取部队对人才、装备发展的意见。

1957年国务院决定将西北工学院与西安航空学院合并,成立西工大,水中兵器系全部转入西工大。为了学习和吸取国际先进技术和经验,国家聘请了苏联专家来校工作。黄震中率领青年教师,在消化和吸收苏联教学计划的基础上,制订了我国第一部水中兵器专业教学计划,开创了我国普通高校系统进行水中兵器高层次人才培养的先河。

1958年他根据专业建设配套的需要,提议在该系增设水声工程等两个新专业。至此,形成了一个相互配套的水中兵器专业群,并为该专业今后的发展奠定了坚实基础。

在积极培养人才的同时,我国水中兵器科学研究工作相继展开。鱼雷是水下导弹,是海洋维权的重器。除了与航速航程密切相关的能源动力技术以及与目标探测识别密切相关的自导技术外,鱼雷的总体技术与鱼雷流体力学、航行力学及结构力学密切相关。黄震中教授自1956年受命建立我国培养高层次设计研发人才的水中兵器系开始,就承担起了鱼雷总体设计的重任,建立起鱼雷总体设计体系,成为我国鱼雷总体设计技术的重要奠基人。过程现在三言两语就描述了,然而当时的工作却是繁重而艰难的。

鱼雷总体设计涉及面广,主要包括满足鱼雷战术技术性能指标的鱼雷构型设计和鱼雷结构设计。黄震中带领学术团队自20世纪60年代起在我国率先开展了鱼雷构型、流体外形以及结构的优化设计理论方法和计算机辅助设计技术的研究,建立了针对鱼雷总体构型设计和结构设计的一系列数学模型和计算方法,不仅取得创新理论成果,还研发了一批相关计算软件,成为后续科学研究和工程设计的有力工具。在此基础上,针对鱼雷如何在水下流体环境中满足战技性能指标要求,综合多方面的技术,结合国际先进经验和我国的国情,形成了鱼雷总体设计的体系,并撰写了有指导意义的学术专著。早在1962年黄震中教授撰写了我国第一部有关鱼雷总体设计的教材,培养了我国第一代鱼雷总体设计人才。后来经过不断充实完善,于1982年出版了《鱼雷总体设计》。30多年来,该书一直是我国水中兵器行业高层次人才培养的教材和科技人员的重要参考书,是我国鱼雷总体设计的经典著作,对我国鱼雷总体设计高层次人才培养和科学研究的发展发挥了无可替代的重要作用。

鱼雷流体力学是鱼雷设计和性能分析的重要基础。早在20世纪40年代,苏联专家建立了基于平板理论和经验公式的鱼雷升力模型及计算方法,但实际上鱼雷是一个带有鳍舵的细长回转体,用苏联专家的模型计算实际的鱼雷升力有很大的计算误差,严重影响鱼雷总体设计的正确性和鱼雷运动特性和跟踪弹道的预测和计算的有效性。针对这一重要问题,黄震中指导我国该学科首批研究生开展了鱼雷升力建模和计算方法的研究,在大量理论研究和计算分析的基础上,建立了基于细长体理论和组合体方法相结合的鱼雷升力模型,并给出了基于该模型的计算方法,还针对这一模型进行了大量的风洞试验,进一步验证和完善了新的鱼雷升力模型和计算方法。用新方法计算实际鱼雷升力的准确度比用苏联专家方法的结果提高了15%以上,取得了鱼雷升力建模及计算方法的重要突破,显著提高了我国鱼雷总体设计和鱼雷运动特性预测的准确性和学术水平。

鱼雷外形设计是鱼雷总体设计中的重要环节,它直接影响到鱼雷的流体动力特性和多方面的战技性能。黄震中教授带领课题组采用适当分布的空间源和汇与均匀流的迭加来模拟绕流鱼雷体的流动,得出绕流雷头的流线方程,并在此基础上推导出计算鱼雷表面流速和压力分布的方法,具有重要的工程应用价值,并在行业内得到推广使用。

鱼雷的快速性是鱼雷运动性能的重要指标,其中如何设计出具有最小阻力外形的鱼雷是减阻的重要环节。黄震中教授带领课题组首先根据鱼雷的特点,建立了最小阻力外形最优化数学模型,确定了设计变量、目标函数和约束条件计算式,并提出了最小阻力外形多参数数值优化方法,研制了优化计算软件,并得到了多种设计方案下的鱼雷雷体最小阻力外形的优化模型。研究成果在鱼雷的工程设计和研发改造中发挥了重要作用。

鱼雷航行力学是鱼雷运动性能分析和研究的重要理论基础。黄震中在鱼雷流体力学研究的基础上,结合鱼雷稳定性、机动性和快速性的要求,开展了鱼雷航行力学方面的深入研究,建立了与鱼雷总体性能密切相关的模型及计算方法,取得了有应用价值的创新研究成果。

鱼雷流体动力布局直接与鱼雷的运动性能密切相关。鱼雷的回转半径越小,则鱼雷的机动性能越好。黄震中教授率领课题组从改善鱼雷机动性出发,对满足一定动稳定条件下具有最小回转半径的鱼雷流体动力布局及构型优化问题进行了有成效的研究,提出了多种优化计算方法,可计算出各种约束条件下的最佳外形组合方案,实现鱼雷在满足一定动稳定条件下的最小回转半径。该方法对新型鱼雷的设计和进一步提高我国现有鱼雷的机动性提供了有效的技术途径,受到行业的重视和推广。

提高鱼雷的机动性是提高鱼雷战技性能的重要方面。黄震中教授对提高鱼雷机动性的关键技术,尤其是产生操纵力和力矩的鱼雷鳍舵尾组结构对提高鱼雷机动性且减小横滚影响的问题进行了深入的研究。首先建立了水平面内鱼雷机动航行的完整数学模型,推导出两种鱼雷回旋半径的计算公式,并总结出航行速度与横倾角和回旋半径之间的关系式,给出了可减小横倾的不对称垂直鳍舵及副舵的结构设计,为工程设计选择鱼雷外形参数和衡重参数、确定流体动力布局和鳍舵结构提供可靠的依据,促进了鱼雷总体工程设计和性能分析水平的提高。

鱼雷的总体外形及结构参数与鱼雷的运动特性密切相关。黄震中教授率领学科组对此开展了有成效的研究工作,首先给出了相关的计算模型和方法,研制了由总体参数预测鱼雷性能特性的软件。该计算方法和软件填补了我国在该方面的一项空白,成为进行全雷总体参数多目标优化的有力工具。

鱼雷结构力学是鱼雷结构设计的重要理论基础。鱼雷壳体设计是鱼雷结构设计的重要组成部分。黄震中自20世纪60年代起在深入分析鱼雷壳体所受外部载荷所产生的各种压力、剪力和弯矩的基础上,逐步建立起包括壳体形变弯曲的微分方程及其解、耐压强度计算方法、壳体受力稳定性计算方法和壳体开孔的强度计算方法以及材料选型等在内的完整鱼雷壳体结构及部件设计方法,成为鱼雷工程设计的重要依据。他还率领学科组开展了鱼雷耐压壳体结构的最轻重量设计、大深度反潜鱼雷壳体设计等鱼雷壳体结构优化设计技术的研究,提出了一系列优化设计方法及辅助设计软件,取得了有重要价值的研究成果,有效地提高了相关工程设计的技术水平和效率,成为鱼雷工程设计中的重要工具。在此基础上,他还提出了改进深潜鱼雷壳体设计的有效技术途径以及我国反潜鱼雷壳体发展的思路和建议,受到上级领导机关及行业的高度重视。

可见,在鱼雷设计的各方面,黄震中都有很深的造诣。

实验室建设是专业发展的重要组成部分,是教学和科学研究的基地。1956年建系时,没有一个专业实验室,实验室如何建,均无样板可循。黄震中带领全系教师集思广益,创新设计,并多次召开实验室建设研讨会,先后设计建造成一批水平先进、特色鲜明的专业实验室。其中,有的是全国独一无二的,有的是当时苏联也没有的。这些实验室主要有:由本系独创的卧式水槽实验室,后来发展为亚洲稳流速最高的水洞实验室,为开展鱼雷流体力学及结构特性研究提供了先进的研究手段;当时我国首创且最先进的透明空投水槽实验室,并配有国际先进水平的高速摄像机,是开展鱼雷入水流体动力特性研究的有力工具;消声水池实验室,以后发展为大型消声水池,模拟无限大的海洋环境,成为水下声学技术研究的重要基地;为了深入进行鱼雷航行力学及弹道特性研究,还建立了鱼雷运动模拟实验室;水下物理场实验室,该实验室后发展成舰船声、磁、水压物理场仿真实验室;另外还建有鱼雷发动机马力试验台、声呐实验室等20多个实验室。这些实验室的建立不仅为高年级学生开出了各种专业实验,满足了教学的要求,而且为以后开展科学研究提供了重要保障。后续完成的许多国家重点科研项目,就是充分利用了这些先进的实验条件。这批具有特色的专业实验室的建立,显著提高了全系在教学和科研方面的研究能力和学科水平,为后期建成的国家级重点实验室打下了重要的基础。

教材建设是所有教学中的重要环节。黄震中清楚地认识到,办好专业必须有与之配套的高质量教材。当时全系有四个专业,均是建国后新设立的。除基础课外,没有能使用的专业教材,即使能借鉴的教材也难以找到。这就给专业教学造成很大的困难。由于当年建系,当年招生,编写出供学生使用的专业教材迫在眉睫,所以作为当时的系主任黄震中承受的压力就更大了。在他的领导下,首先制订了各专业的教学计划。然后他带领全系的教师,根据教学计划制订出每门课的教学大纲,同时搜集相关的资料,并结合苏联专家的讲学内容,自主编写教材。经过努力,按时为首届学生开出了各门专业课程。黄震中除担任系主任外,自己为高年级学生讲授“鱼雷总体设计”课程,在吸收国内外有关资料和最新研究成果的基础上,撰写出《鱼雷总体设计》一书,该书成为国内在鱼雷设计方面具有开创性和重要影响的专著,被从事该专业的科技工作者广泛使用和参考。同时,他还指导教师编写了《鱼雷航行力学》《航行动力学》《鱼雷流体力学》《鱼雷外形计算》《鱼雷入水》《水下爆炸(力学)》《薄壳结构的基本理论》等24种与鱼雷流体力学、航行力学和结构力学密切相关的教材,后经修改于1964年由北京科教出版社出版发行。此外还出版了部分技术基础课的简印教材。至此全系各专业的教材体系已全部建成,既填补了空白,又注意到内容的先进性,满足了高层次人才培养的需要,并为今后专业教材的建设和发展奠定了重要的基础。

黄震中教授一生忠诚于人民的教育事业,他创建的我国普通高校第一个水中兵器系50多年来,在教学、科研、师资队伍、学科建设等方面均取得了显著的成绩,后发展成为具有2个一级学科、2个国家重点学科、2个博士后流动站、6个博士点、14个硕士点、6个本科专业的学院;已为国家培养本科生、硕士生、博士生及博士后各类人才5000多人,其中一大批人已成为我国水中兵器行业有关单位的领导和骨干;承担完成了一大批国家重点科研项目,其研究成果先后获国家一、二、三等奖7项,部级奖70多项;我国第一型主被动联合声自导鱼雷和第一型航空吊放声呐就是在黄震中的领导下,由这一批三十多岁的青年教师为骨干经过十多年的奋发努力而研制成功的。研究成果获国家科技进步一等奖。在此基础上,他们继续努力,研制成功我国第三代航空吊放声呐,获得国家科技进步二等奖。在黄震中的关心和培养下,青年教师队伍迅速成长,为国家培育了众多高等专业技术人才,相继完成了一大批重点科研项目,获得多项国家和省部级奖励,为我国海防现代化做出了重要贡献。其中包括他培养的我国第一位鱼雷专业的研究生——徐德民教授,现为中国工程院院士,以及我国水声专家、中国工程院院士马远良教授。

黄震中教授一生光明磊落,公道正派,严于律己,宽以待人。他担任系主任期间,不但关心教师们业务水平的提高,还关心和帮助解决他们生活中的困难。20世纪60年代,全国处在困难时期,大家生活都很紧张,当得知系里一青年教师家中刚生孩子缺奶时,他就将国家照顾高级知识分子而特殊供应他的牛奶,让给这位教师。有位实验员,家在农村,其爱人得重病,经济十分困难。黄震中知情后,将自己的工资拿给他,让他速回家探望,为其爱人治病。该同志感动至深,至今撰文缅怀。他关爱学生犹如子弟,系里有位学生因家境贫寒,生活困难,想要退学,黄震中得知后,解囊资助,帮助他克服困难,并鼓励他刻苦学习。

正是黄震中教授对师生无微不至的关怀使大家如沐春风,纷纷投身于我国国防科技建设。黄震中一生为我国国防科技和教育事业鞠躬尽瘁,死而后已,贡献突出。他所开创的事业正在发扬光大。

(来源:《西工大故事1》 西北工业大学出版社,2013.10) 

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