著名空气动力学家:王培生

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来源:党委宣传部

王培生(1916-2015),江苏宜兴人,著名的空气动力学专家和教育家,西北工业大学教授,博士生导师,西工大空气动力学学科的主要创建人。1945年考取中英庚款公费留英,在伦敦大学帝国理工学院深造,1948年5月获博士学位。1949年前着重研究穿孔板的应力集中问题和正向质材料薄结构的弹性稳定性问题。1949年后,从事飞机结构力学和空气动力学的教学和科研工作。负责筹建西工大空气动力学专业和空气动力学研究室。特别是在担任西北工业大学教学、科研和学术负责人及西工大副校长期间,为学校的建设与发展做出了重要贡献,受到了我国空气动力学界和西工大师生员工的尊敬和爱戴。

王培生还曾担任国务院学位委员会第一届学科评议组成员;国防科委16专业组成员;航空工业部第一、二、三届科学技术委员会委员;中国力学学会第一届理事;中国航空学会第一届理事,第二、三届常务理事;中国空气动力学研究会第一届副主席,第二届常务理事;陕西省科学技术协会第二、三届副主席;陕西航空学会第一、二届副理事长,第三届理事长;陕西省力学学会第一、二届副理事长。2015年2月8日病逝,享年99岁。

少年即怀凌云志,勤耕苦读长知识

1916年9月20日,王培生出生于江苏省宜兴县(现宜兴市)一个普通的家庭,父亲王福祥和母亲李氏勤劳朴实,虽然以务农为业,但也非常重视孩子的文化教育。王培生天资聪颖,从小就表现出对知识的渴望,因此被父母寄予厚望。1929年7月,王培生在宜兴县临津小学高小毕业,并在宜兴县高小毕业会考中名列前茅。1932年7月,他从宜兴县宜兴中学初中毕业,荣获模范生,并被省立常州中学录取,继续学业。在中学期间,王培生不仅表现出对科学文化知识的渴望,而且开始注重良好品行的养成。这个时期是一个少年思想成长的重要阶段,王培生表现出与众不同的上进、成熟和内敛,并且终其一生都保持着严谨求实的治学态度和谨言慎行的君子之风。同时,国家的动荡和赢弱深深地触动了他,在他的心底点燃了科技救国的不灭星火。

1935年7月,王培生以江苏省高中生毕业会考第三名的成绩毕业于江苏省省立常州中学,并荣获江苏省教育厅提供的上大学期间每年300元的奖学金。同年9月考入交通大学机械工程学院,并选择了当时在中国迅速崛起、对人才有迫切需求的飞机设计专业。这一选择,决定了王培生为祖国航空事业奉献一生的使命。经过四年如饥似渴的学习和锲而不舍的钻研,1939年7月王培生毕业于交通大学机械学院自动门航空组,名列该组第二和全班第三。同年10月,王培生进入成都航空机械学校第六期高级班。1940年9月以全班学习成绩第一名毕业。

毕业之后,正值中国的抗日战争呈胶着状态,日本侵略者的疯狂攻势和先进的武器装备严重威胁着中国领土完整和人民生命财产安全,这样严峻的形势也给军用飞机研制提出了迫切需求。1940年到1945年,王培生任成都航空研究院结构组佐助员,从事飞机静力试验的准备工作,开展木质匣形翼梁的设计和试验,正向质薄圆筒( orthotropic thin cylinder)弹性稳定性问题的理论和试验研究,平板环列圆孔和多孔长条的应力集中问题的研究。

国外求学三余载,归来报国入航空

为了学习先进技术,振兴祖国的航空事业,王培生于1945年考取了中英庚款留英,在伦敦大学帝国理工学院航空系和土木工程系深造,并师从英国著名学者A.J.S.Pippard教授从事弹性力学的研究工作,研究成果得到了Pippard教授的高度评价。在英国的三年里,由于经济的拮据和学成回国效力的急切心情,王培生格外珍惜这来之不易的机会,一心扑在科学研究上,几乎放弃了学习以外的一切休闲活动,他后来在自己的入党材料中这样诚恳地检讨自己:“我在英国留学期间一直过着寓公生活,一心一意在科研上努力着,几乎忽略了外界的社会动荡和思想变迁。”通过这样“与世隔绝”且废寝忘食的刻苦研究,王培生1948年初完成了《具有加强圆孔的长条的应力分析》的博士论文并获得博士学位。

在获得博士学位后,王培生急切盼望归国报效。然而当时的中国社会动荡不安,缺乏进行科学研究的基本条件。历经艰难困苦,王培生于1949年初回国,任中央大学航空系副教授。新中国成立后,王培生受到了党和政府的信任和重视,肩负起培养祖国航空事业人才的重任,先后担任南京大学副教授、教授,华东航空学院教授、科学研究室主任、空气动力学教研室主任,培养出新中国第一批航空教学和科研骨干力量。

1956年,王培生响应党和政府的号召,随华东航空学院迁至西安,担任西安航空学院教授和科学研究部主任,同年光荣地加入了中国共产党。1957年西航、西工合并成立西北工业大学后,王培生历任教授、科学研究部主任、教务部长、副校长、学术委员会主任和学位委员会主任。在“文革”十年中,学校的教学秩序和学术研究活动受到了很大冲击,1973年王培生教授被重新委任负责西北工业大学教务部工作,1978年又担任西北工业大学副校长,主管教学、科研和学术委员会工作。王培生坚持实事求是,按教育规律办事,在“文革”中承受了很大的压力,并为“文革”后重建学校的教学秩序和教学、科研方面的发展做出了重要贡献。

研究领域“上天入海”,学术成就喷薄而出

1949年前王培生教授从事弹性力学和航空结构力学的研究工作,在当时的成都航空研究院从事飞机静力试验的准备工作,木质匣形翼梁的设计和试验,正向质薄圆筒弹性稳定性问题的理论和实验研究,平板环列圆孔和多孔长条的应力集中问题的研究,对我国早期的飞机设计和航空科学技术的发展做出了重要贡献。他在1948年完成的《具有加强圆孔的长条的应力分析》博士论文是他在这个时期学术成就的代表作。穿孔平板或穿孔长条的应力问题,尤其是采用加强环来减少因穿孔而引起的应力集中问题,不仅在数学分析和结构力学理论上颇具有意义,而且在许多结构问题中具有重要的应用价值。他采用了通化平板应力理论进行了严谨的数学分析,并进行了实验研究,理论分析和实验结果十分吻合,对具有加强圆孔的长条在拉力作用下的应力问题给出了一般规律,可供工程设计应用。

1949年以后,王培生教授在空气动力学方面的研究工作主要包括了两个方面内容,一方面是他本人亲自进行的研究工作,另一方面是在他指导下,他的学生所进行的研究工作。1962年前后王培生承担了重返大气层气动加热问题这一我国人造卫星和远程导弹研制中的技术关键课题研究任务。他研究发展的壁面有喷流情形高速紊流附面层摩阻与热传导理论分析和计算方法,理论推导严谨,所得到的数据曲线可供实际设计使用。他所指导的研究生进行了小钝头体飞行器高超音速空气动力学理论分析与计算研究、层流和紊流附面层摩阻和热传导的理论计算方法研究、重返大气层飞行器头部烧蚀理论分析方法研究、重返飞行器壁面有限化学反应速度的条件下离解气体湍流附面层摩阻与热传导理论分析与数值计算。这些研究工作不但具有当时国际上同类研究的先进水平,有些工作还在理论方法上有所创新。

“文革”后,在指导研究生过程中,王培生教授查阅了大量资料,在1990年写出了《解Euler方程的高精度迎风型TVD格式》《任意坐标系中NS方程组的隐式数值解》和《多点插值(Transfinite Interpolation)的计算网格生成方法》等三本西工大科技资料。虽然他谦虚地说他年龄大了,记性不好,所以把看过的资料写下来,但在上述资料中,他系统地总结了当时国外新发展的用于Euler方程和NS方程数值计算的高精度格式、隐式格式和计算网格生成方法,对西北工业大学计算流体力学教学和科研做出了贡献。他指导的研究生进行了二维Euler方程有限差分法、有限体积法和有限元法计算,与翼型设计、机翼设计以及带外挂飞机气动计算等方面的研究工作。这些工作对西工大计算空气动力学和设计空气动力学研究与发展具有重要的推进作用。

厚基础教育为本,发展航空育英才

作为西工大空气动力学学科负责人,王培生建立了空气动力学教研室、空气动力学研究室,制订了教学和科研计划,并亲自讲授“空气动力学”“理论空气动力学”“附面层理论”和“航空数学”等课程,亲自主持筹建了西工大空气动力学学科。王培生认为人才是学科建设和发展的关键,他为西工大空气动力学人才培养倾注了不少心血。早在华东航空学院时,他就积极争取选派教师去苏联莫斯科航空学院进修,如戴昌晖教授进修实验空气动力学,陈士橹教授进修飞行力学,王适存教授进修直升机空气动力学等,他们回国后都成为我国在上述领域的创始人或著名专家。陈士橹回国后承担了西工大导弹工程系的筹建任务,是我国航天科学技术发展的先驱者之一,后来成为中国工程院院士。戴昌晖教授回国后担任西工大空气动力学研究室主任,他主持并研制成功了我国第一座自行设计的具有亚、跨、超音速试验能力的三音速风洞,成为我国实验空气动力学方面公认的著名专家。王适存教授回国后担负起创建我国第一个直升机专业的重任,成为我国直升机专业的主要创始人。

此外,王培生从教数十年,培养了许多学生,他们有些到国内航空、航天研究单位工作,有些留校或到国内其他大学任教,许多人成为国内著名的空气动力学专家,他们在各自的岗位上为我国航空、航天技术的发展发挥了重要作用。他还选送了一些学生和教师去国内一些学校学习,并从1956年起招收了两年制研究生,1957年招收了四年制研究生,1962—1965年招收了三年制研究生,1978年之后又招收了硕士研究生和博士研究生。他培养的学生中许多成为国内著名的空气动力学专家;有些还被评为国家有突出贡献的中青年专家;有的在国内空气动力学研究单位和我国航空工业部门担负了重要领导职务;有的在西工大创建了我国第一个空气动力学国家重点实验室——翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室,不但为西工大空气动力学学科发展,而且为我国航空科学技术的发展发挥了重要作用。改革开放以来,王培生在担任西工大副校长期间还十分重视选派青年教师去欧美等国家留学和进修,积极与国外大学、科研机构联系安排。派出人员回国后都成为西工大各学科的学术骨干和学术带头人,为学校发展做出了重要的贡献。

1980年,王培生随原航空工业部徐昌裕副部长对联邦德国进行了访问,分别参观了多所大学和德国宇航院多个分支机构,就航空科技领域内开展科研交流进行了深入的讨论,与德国宇航院签订了长期人员交流协议。在该协议下,从1981年开始到1998年止,40多位西工大空气动力学研究人员赴德国宇航院布伦瑞克设计所和哥廷根流体力学所进行学术交流。在该交流计划的支撑下,西工大空气动力学学科的研究水平得以提高,极大地提升了国际交流水平,稳定了教师队伍。目前,在与西工大长期保持合作关系的国外大学及研究机构中,德国宇航院与西北工业大学的合作关系是最为密切和持久的。

在离开校领导岗位之后,王培生潜心指导博士研究生,鼓励青年学生重视基础理论研究,密切关注最新科学进展,倡导创新思维。为了使博士生能够选择适当的研究方向,王培生会查阅大量的参考文献,帮助研究生把握方向,明确目标。在研究生遇到困难时,王培生总是与研究生一起分析方法理论及求解过程,表现出对科学工作严谨求实的风范。

此外,王培生曾长期担任西工大教学、科研方面的领导工作,在组织教学,拟订全校专业建设计划,组织拟定全校重点学科和重点实验室建设规划,组织第一批博士和硕士学位的学科授予权的申请,主持教授、副教授职称评定,主持博士、硕士学位评定和审批,争取建立西工大研究生院以及与国外大学开展交流等方面付出了极大努力,为西工大的学科建设和学校的发展做出了公认的重要贡献。为表彰王培生为发展我国高等教育事业所做出的重要贡献,国务院决定从1990年7月起发给其政府特殊津贴。1992年2月航空工业部授予他有突出贡献专家称号。

蹉跎岁月不忘初心,待人宽厚家庭和睦

“文革”期间,各项工作没有制度。王培生从农场回来以后,头一天恢复党籍,第二天恢复科研部长的职位后就马上到图书馆看馆藏资料情况。在科研部布置工作时,他要求除了订货以外,让大家注意外汇使用,要留一些外汇买一些资料,如英国皇家学会的资料等。按理说图书馆的事情不归他管,但是他用这些经费给图书馆补充资料,认为老师们现在没有机会出国深造,但是国外的先进技术资料一定要有,这样才能保证出成果,出人才。每年他都是这样,很重视购买国外的科技资料。

王培生生活简朴,顾全大局。在西工大建校初期,特别在“国家困难时期”,寿松涛校长为了照顾老知识分子,专门办了“小灶”以改善他们的生活,但是王培生等老教授都不去。几十年来,王培生总是穿一件呢子短大衣,很少穿新衣服。但是交党费他坚持每次交60元,有时甚至是100元,而那时候一个普通教员的工资才四五十元,他把自己的一些稿费也交了党费。

20世纪六七十年代,三机部每年11月召开计划会议。有一次会议在镇江举行,那里靠海,风大且冷,容易感冒。王培生当时的身体也不太好,别人穿着棉袄睡觉都很冷,他穿的短大衣到这个地方就受苦了。同行的同志赶忙到商店买来暖水袋,才使他坚持开完会议。后来西工大航海工程专业到海上做试验,他为了支持和鼓励在那里做鱼雷试验的师生,不顾高龄下到潜艇里面去,坚持参加海试。不管艇上风浪多大,一起去的年轻同志都呕吐了,他还是努力坚持。

西工大教务处有一个管排课的老教务员退休了,大家商量出点钱欢送。王培生说:“大家都不容易,我家有两个教授,如果要花钱,就我来出。”组织活动的刘振荣同志说大家出钱是一个心意,王培生却说:“以后这些事情需要用钱,你就给我说,花费我来出。”他时时都在关心着周围的同志,每次出差都请大家吃一顿。这样的事情很多,跟他在一起共事过的同志都念念不忘。

王培生和夫人潘大夫感情非常好,潘大夫说过:“当年结婚的时候,王家很穷,家里人也觉得他穷,但是我不嫌他穷光蛋,我就看上他人好,耿直,就悄悄跟他一起出国了。”潘大夫去世以后,王培生一直把潘大夫的相片摆在家里醒目的位置。

王培生非常爱他的孩子们,对侄儿侄女也很好,对孩子们的要求是努力学习、努力工作。他有三个女儿,青年时代遇到“上山下乡”,社会上也出现“知识越多越反动”“读书无用论”等思想。在这种不正常的环境下,他仍然要求孩子们要努力用功读书,三个女儿在学习上都取得了很好的成绩,为国家建设事业做出了贡献。

(整理:张伟伟 梁 晶)

主要参考资料:

乔志德同志遗存的资料.