航空工程学专家:杨彭基

——

来源:党委宣传部

杨彭基(1913—1999),上海市人,航空工程学家,航空教育家,我国计算机辅助设计与制造学科的创建人。长期从事飞机设计、制造的理沦研究和生产实践,培养了大批优秀的航空工程技术人才。在航空工程方面的主要成就是创建了计算机辅助设计与制造学科,为我国飞机设计、制造技术的发展做出了突出贡献。

航空工程学专家:杨彭基

战乱中立志走“航空救国”之路

杨彭基1931年从天津南开中学毕业,并考入清华大学。当时正值九一八事变,日本侵略军占领东北三省,向华北进逼。他和同学们一同去南京请愿要求出兵抗日,并到长城沿线慰劳东北军部队,下乡宣传抗日。那时有些同学投笔从戎,报考飞行学校,对他影响很大。他深感国家兴亡、匹夫有责,决心走“航空救国”之路。

1933年9月,杨彭基去比利时学习航空工程。由于他学习勤奋,成绩优异,在比利时连年获得最高额奖学金。他的毕业设计是设计一架全金属低翼飞机。在20世纪30年代这是一种先进的设计。1939年通过答辩,获得列日大学飞机设计工程师学位。为了获取飞机设计的实际知识,他到勒纳尔(RENARD)飞机制造厂任实习工程师。1939年底,德国法西斯的侵略战争即将蔓延到比利时,战争爆发后欧亚海运势必中断,他当即决定回国。

当时我国半壁江山已经沦陷,杨彭基和夫人毅然同去抗日后方昆明。在昆明期间,他和留学国外学习航空工程的同学,共同编著了《英法德华航空工程名词》,同时,和西南联合大学航空系毕业的同学共同组成了“中国航空促进会”,探讨自行设计、制造飞机的路子。

1940年10月,杨彭基经过长途跋涉,到达中缅边境的垒允,任中央杭州飞机制造厂设计课工程师,主要负责修复大型运输机的设计工作,并抽时间和“中国航空促进会”会员一起设计一架小型飞机。1941年底,日军入侵缅甸,中央杭州飞机制造厂从垒允撤退,设计工作中断。杨彭基回到昆明西南联合大学航空系任教,讲授“飞机设计”课。

1942年秋,杨彭基应邀到中国滑翔总会工作,任总会第四组(技术组)主任干事,主要任务是确定总会所属各厂制造滑翔机的型号,掌握各厂制造进度,解决制造中的技术、材料问题。1943年,兼任总会所属成都滑翔机制造厂厂长,直接参与滑翔机的设计与制造工作。1944年秋,中国滑翔总会技术部门划归航空委员会管理,他应邀到重庆交通大学任航空工程系教授,1945年底随该校迁回上海。

创办飞机工艺专业

新中国成立后,1952年全国高等学校进行院系调整,杨彭基到新成立的华东航空学院任教授、飞机系副主任,1954年兼任飞机工艺教研室主任,筹办飞机工艺专业。他从编写教学计划、教学大纲和教材开始,直到讲课,指导学生做毕业设计,筹建实验室,同教研室教师一起走完了飞机工艺专业教学的全过程。

1956年,华东航空学院内迁西安,改名为西安航空学院0 1957年西安航空学院与西北工学院并校成立西北工业大学。杨彭基任西北工业大学教授、飞机系副主任。1958年,拥有飞机设计、飞机工艺等专业的飞机系师生在“大跃进”的气氛下,创议设计、制造飞机并命名为“延安一号”。杨彭基由于始终怀有设计、制造飞机的愿望,并认为学生应当接受一定的实际锻炼,所以他支持这项创议并担任了总工艺师。1960-1966年间,杨彭基在飞机工艺教学和实践的基础上,开始考虑如何提高我国飞机制造工艺水平和飞机制造工业的发展问题。首先,他针对当时飞机生产中普遍存在的工件间以及工件和工夹具间配合不协调问题,研究了飞机生产中的准确度。其次,他认为我国除了要掌握苏联飞机工艺的理论和经验外,还应当吸收欧美国家的飞机制造技术,因而翻译并出版了法国吉贝尔教授所著《飞机和导弹制造》一书。此后,为了使飞机生产现代化,他注意到了自动化和数控技术在飞机制造中的应用。由于“文革”的影响,这些正确的设想都被迫中断。

建立计算机辅助设计与制造学科

1978年党的十一届三中全会后,杨彭基施展才能,把数控技术和电子计算机技术应用于航空工业,曾任西北工业大学计算机辅助设计与制造研究中心主任等。在他的倡导下,建立了计算机辅助设计与制造学科,组建了该学科的研究基地,培养了这一学科的硕士生与博士生,发表了大量著作与论文,开展了计算机辅助设计与制造的国际学术交流,并在他带领下完成了多项国家重要科研任务。为了表彰杨彭基在教学和科研方面所做的贡献,国家教育委员会授予杨彭基“全国教育系统劳动模范”称号,并颁发“人民教师”奖章;航空航天工业部授予他“有突出贡献专家”称号;1990年,首批享受国务院颁发的政府特殊津贴。

1978年,正当国内航空工厂与院校把注意力集中于计算机制图、数控加工和数控测量时,杨彭基却首先瞄准了图形显示器(又称图像仪)及其在飞机设计与制造中的作用,写了《光笔图形显示器及其在“一体化”中的应用》一文,随即亲自和几位教师一起掌握了图像仪的使用及其软件系统,编制了一套工夹具设计应用程序,为实现计算机辅助设计开辟了道路。他同时十分重视建立配备有图形显示器的实验室,于1 982年在西工大建成了航空工业部第一个以国产设备为主的“交互式图形显示计算机辅助设计与制造实验基地”。1986年,在航空工业部的资助下,基地更新了设备,建立了以PRIME-550Ⅱ为主机的计算机辅助设计系统。系统的建立为研究生的培养和科研的开展起到了重要的作用。1992年获得世界银行贷款,在西工大建立计算机辅助设计与制造国家专业实验室。在筹建中,他亲自参加设备选型、软件选择的论证会,常提出重要的决策性意见。

1981年,杨彭基担任了航空工业部“六五”关键课题“7760计算机辅助设计、制造与管理系统”的顾问。这是一个由研究所、工厂、学校共同组成,有140多位专家参与的大型集成化软件系统,1986年完成,被《科技日报》和中央电视台共同评选为1986年全国十项重大科技成果的第一项,1988年获国家科技进步奖。杨彭基自20世纪80年代初就指导研究生从事利用图形显示器编制多轴数控加工程序。经过10年的实践、提高、再实践、再提高,形成了完整而实用的NPU(西北工业大学)计算机辅助设计与制造系统。这个系统于1992年在国家科委组织的“全国自主版权软件”的考评中获计算机辅助制造项第一名,其代表作“大型水轮机叶片系列几何造型及多轴数控加工图像编程系统的研究”于同年获国家科技进步奖。十多年来,他还接受了如航空工业部某型号工程计算机辅助制造技术关键等多项科研任务。杨彭基对承担科学研究任务有个主导思想,即学术上既是国际水平的,又是国家的重大科技任务,同时要有较大经济效益。他还说过:“对国民经济有重大作用、国防上需要的重要项目,啪帕赔钱也干。”

计算机辅助设计与制造学科的建立是杨彭基对我国科技事业的一个贡献,实现了他生平“从事航空工程、振兴中华”的夙愿。

对飞机制造准确度的研究取得重要成果

20世纪50年代,我国航空工业发展很快,仿制了多种苏联飞机。杨彭基注意到当时各厂普遍存在的一个问题——生产中的“协调问题”,即在飞机组合件、部件对合时配合不良。经过思考,他认为“协调问题”主要是制造准确度问题,从而对飞机生产准确度开始进行研究。1961年,他以新工艺讲座的形式讲了“飞机生产几何准确度”,并提出部件对接部位的尺寸误差是由该尺寸的形成过程所造成的,即由形成最后尺寸的各环节误差累积造成的。为此,他对累积误差问题进行了研究,查阅了大量资料,于1962年西北工业大学科学报告会上做了《飞机制造中累积误差之计算公式》的报告。在报告中,他分析了可采用的5种累积误差的计算公式后,认为在计算飞机生产准确度时,应以波洛达却夫公式作为基本公式。为了应用这一公式,他认为需要确定飞机生产典型环节的误差分布律及其不对称系数α和相对分布系数k,为此,必须做大量的实际测量与统计工作。1962—1965年间,他的三位研究生在他指导下相继在累积误差公式的基础上对“以装配孔装配部件的准确度”“在型架装配机中安装型架的准确度”和“以光学仪器安装型架的准确度”等课题进行了研究,并做了大量实测工作,取得了典型环节的分布曲线和αk系数。1964年,杨彭基提出了协调准确度的理论,作为飞机生产中解决“协调问题”基础的同时,他认为不同材料的热膨胀也对装配工艺中的尺寸协调产生重要影响,从而在我国首先提出了热膨胀协调误差问题并给出了计算公式。这样,就把实际存在的物理因素考虑到几何因素中去,更真实地反映客观事实。1965年,杨彭基在《航空学报》上发表了题为《热膨胀对飞机装配工艺的影响》的论文,阐述了他的观点。

努力培养航空工程人才

1976年,杨彭基带领学生在工厂对数控技术在飞机生产中的综合应用做了初步尝试。1977年发表了《飞机设计生产一体化实践报告》一文,基本上代表了当时我国在这一技术领域的水平,并提出了缩短我国和世界先进国家间差距的措施。为了缩短这一差距,他认为培养人才是最根本的途径,因而从工厂返校后,杨彭基即在本科生专业中增设了“程序算法语言”和“数学模型”等新课程并亲自讲授。1978年,他开始培养这方面的硕士研究生。1982年,杨彭基成为我国首批博士研究生导师,培养了我国第一位计算机辅助设计与制造学科的博士生。到1994年,他已培养出该学科的博士20人,在校正在培养的有10人。1990年国家批准该学科设立博士后流动站,他担任指导教师。

杨彭基及其同事们经过多年努力,在人才培养、实验基地建设、科学研究等方面取得显著成就,终于形成了计算机辅助设计与制造学科。1984年,杨彭基被正式任命为西工大该学科领导小组组长。1986年,西工大成立了跨系的计算机辅助设计与制造研究中心,他出任中心主任。1985年,他在《航空学报》上发表论文《计算机辅助飞行器设计与制造概况》,阐述了计算几何、交互图形显示学、数据结构和数据库、数控技术是支承计算机辅助设计与制造学科的四大技术基础,从而为这一新学科的建立提供了理论依据。1984年和1986年这一新学科连续被航空工业部确定为部重点学科,1988年被评为国家教委重点学科。西工大计算机辅助设计与制造学科一直坚持“老中青结合,建设人才梯队,团结一致共同奋斗”的精神,这也是该学科在国内享有盛誉的主要因素之一。

杨彭基自1942年起从事教学工作已半个世纪。他在指导研究生时,强调理论联系实际,强调提高理论水平,强调为国民经济服务。他一般要求完成论文分两个阶段:第一阶段结合实际任务,发现高难度问题,要求从理论上予以解决;第二阶段,针对所发现的问题进行深入研究,要求取得有国际水平的成果。研究生们用6个字概括导师的培育,即“管得严,放得开”。“管得严”是指要求研究生在业务上和思想品德上都要高标准;“放得开”是指在学术思想上广开思路,百花齐放。因此,他培养的研究生的水平,在后续学习和实际工作中得到国内或国际认可。博士学位论文《空间三角网格上的C和G插值》受到世界著名计算数学家波姆(W.Bohm)教授的重视并为论文作者申请到“洪堡奖学金”。博士论文《多结点布尔和曲面交互飞机外形设计》受到诺丁汉大学生产工程系系主任卡莱特( Carlett)教授的赞赏,邀请论文作者去该大学做博士后研究。1991年得到学位的两位博士生被国务院学位委员会授予“做出突出贡献的中国博士学位获得者”,同年被西工大破格提升为教授。

杨彭基对博士生在政治思想上要求同样严格,每次他们出国前都要对他们讲:“我对出国深造是很支持的,但是总希望学成后回国。学完后多待一段时间,取得国外经验和技术,我也赞成,但希望最终能回来为国家出力。”在他所培养的20名博士生中有6名曾先后出国,已有5名回国。

学生对他都有深厚的感情。一位1991年破格提升为教授的年轻博士生在他的论文“致谢”中写道:“整个论文工作的完成凝结着杨老师的心血。他那渊博的知识,严格的治学态度,以及言传身教的学者风范将使作者受益终生。”交通大学航空系20世纪50年代初毕业生、学部委员顾诵芬,1992年4月撰文回忆老师教诲时仍然记得:“在大学里最后一年杨先生教我们飞机设计,而且做了一个相当分量的设计作业,对我来说受益很大。印象最深的就是设计一定要有规范。我一接触到飞机设计就关心规范的收集。在设计教练机时,我们收集到英国的AP-970、美国的CAMO、苏联1947年的强度规范,避免了出大漏洞。这就不得不使我感激杨先生的教诲。”

良好的家教惠及子女

杨彭基教授的长女杨青回忆:“我们家有6个孩子,我排行为二,是父母的长女。可能天生父女容易沟通,因此从小就养成经常和父亲交谈的习惯。在孩子中哥哥和我为大,从小父母对我们的要求相对也比弟妹们高,后来我又在高等学校从事和父亲同样的教学科研工作,因此和父亲有了更多的共同语言,在各方面受父亲的影响也较大。回想我们的成长道路,每一步都凝聚着父亲对我们的关怀、教诲和期望。”

“父母从小对我们在思想品德方面要求很严,特别注重对我们德、智、体全面发展的培养。父亲对我们的教育,可用他的研究生高度概括的‘六字’教育思想来形容,即‘管得严,放得开’。从小我们就知道,父亲最不能原谅的过失是‘说谎和随便拿别人东西’,对我们诚信方面的管教非常严,而一般男孩子的调皮捣蛋、闯点小祸他却很少责备。父母亲还特别注重培养我们良好的劳动习惯,我们家孩子多,父母又都工作,因此在我们很小的时候家里就请了个老阿姨帮助母亲照料我们的生活。但父母从小就要求我们自己洗衣服、扫地、拖地板、修自行车,做各种力所能及的家务劳动,对待老阿姨如同对待自己的亲人一样。假期中,父母还经常让我们到西工大印刷厂去参加各种义务劳动,既培养我们热爱劳动的好习惯,又让我们懂得尊重普通的劳动人民。

“父母亲从小就教导我们,在工作学习上要向比我们高的人看齐,在生活享受上要向比我们低的人看齐,言传身教,使我们身上很少有一般教授家孩子容易养成的骄、娇二气。父亲对我们开放式的教育使我们受益匪浅,父亲从不把我们关在房子里死读书,他特别鼓励我们参加户外体育活动,注意将对我们能力与意志的培养寓于娱乐之中。小时候就听他说,当年他在清华上学时家住在天津,每年寒暑假总是和同学一起沿着铁路步行回家。还告诉我们,当年考入清华的新同学要经受的第一个考验,就是要被老同学扔到游泳池里,看你能否爬出来。意味着清华的学生不仅学术上要求精良,而且非常重视体育锻炼,因为只有强健的身体,才能健康地为祖国工作50年。小时候我身体较弱,性格沉静,不像哥哥那样身体健康,喜欢在外面玩,因此常常要被父亲赶到外面去玩。虽然他的工作总是非常忙,但他很注意劳逸结合。他常教导我们,学习工作的时候要专心致志、提高效率,休息的时候要彻底放松、好好玩。父亲喜欢散步的习惯一直保持到生命的最后一刻!从小父亲就喜欢带我们饭后出去散步。父亲的歌唱得很好,解放初我们住在上海交大,他常常一面带我们在校园散步,一面教我们唱歌,在散步中我们跟父亲学会了唱《国际歌》《国歌》《歌唱祖国》《我是一个兵》等很多革命歌曲。1954年在南京中山门外新落成的华东航空学院举行的一次联欢会上,我们家的孩子还登台表演了合唱,轮唱好几个歌。父亲工作再忙,也会抽出时间带我们步行到郊外去远足、登山,教我们划船、游泳、打羽毛球等运动,刻意锻炼和培养我们不畏艰险、互相帮助、勇于攀登的精神和意志。直到现在,每当我们兄弟姐妹聚在一起,都会回忆起这一段最幸福美好的童年和少年时代的生活。

“随着我们步人中学、大学阶段,父亲对我们思想品德、学业上的教育更加重视。作为子女,我们都非常感谢父母为我们营造了一个非常温馨、和睦、幸福的家,为我们的成长创造了一个良好的家庭环境。我们和父母之间的关系平等、民主,父母从来不强求我们按照他们的意志行事。父亲会根据我们成长的不同阶段,对我们提出具体的要求和建议,定期召开家庭会议,让我们充分发表自己的意见,也经常根据各个孩子的具体情况和我们个别谈心,帮助我们解决问题。在学业方面,父亲主要对我们在学习方法和研究思路方面进行指导,启发我们自己的主观能动性,自觉学习、刻苦钻研。他特别重视理论联系实际,强调动手能力以及工程实践能力的锻炼与培养。

“父亲热爱祖国,言传身教,经常用新中国成立前后亲身经历的对比,对我们进行爱国主义教育,勉励我们要为国家的富强而努力学习。当我们有出国深造的机会时,父亲会分别根据我们的不同情况提出具体的建议,要求我们早日学成回来报效祖国。1984年我有机会去英国伯明翰大学做一年访问学者,临行前父亲跟我说,国家给你们提供的资助是为你们的学习创造良好的条件,不要为了省钱老是和中国学生住在一起,尽量要和外国人住,有利于了解所在国家的文化背景,并提高英语水平。另外,出去时间虽然短,也要自己做一个完整的课题,哪怕一个较小的子课题,以便实践和掌握科学研究的全过程。还要充分利用到国外学习的有利条件,多到各处参观学习,并与相关领域的专家学者建立广泛的联系,以便于回国后的国际交流与合作。出国后,我完全按照父亲的要求去做,抓紧时间完成了一个从查阅资料、课题论证、方案设计、试验、数据处理、结果分析、论文撰写全过程的课题。并在1985年ASME国际会议上发表了一篇论文。这个实践过程为我以后指导研究生以及主持完成国家课题奠定了良好的基础。20世纪90年代初,组织上任命我担任学院院长,为了搞好工作,我回家时经常向父亲请教。父亲教导我,学院工作首先一定要下功夫抓好学科建设、人才培养问题,另外一定要围绕国家经济建设的重大需求,把科研水平搞上去。父亲的指点使我明确了方向,增强了信心。父亲一生都教导我们,任何时候都要站得高,看得远。他的教导不断鼓舞我们克服暂时的困难,向着既定的目标奋勇前进!

“随着年龄的增大和阅历的丰富,我越来越深刻地认识到,父亲身上所体现的那种‘国家兴亡,匹夫有责’的爱国主义精神以及强烈的使命感与责任感,是我国老一辈爱国知识分子所共有的优秀品质和最宝贵的精神财富。他们不是一个个体,而是一个群体,是中国知识分子真正的脊梁。他们中的一些人虽然在历次政治运动以及‘文革’中受到过不公正的待遇,但是他们热爱社会主义祖国、热爱中国共产党、忠诚党的事业的信念从未动摇过。他们为了国家的繁荣富强,不计较个人得失、无私奉献、呕心沥血、鞠躬尽瘁,为我们国家今天科学技术的繁荣奠定了基础。父亲就是这个优秀群体中的一员!

“父亲已经离开我们多年,在那不断攀登、永无止境的征途上走完了自己的一生。虽然他没有来得及给我们留下只言片语,却留下了对我们深深的爱,留下了慈祥可亲的音容笑貌,留下了最最宝贵的精神财富。回顾父亲对我们的精心教育和培养,我深知,他希望,无论我们在哪个工作岗位上,永远要做一个对国家、对人民有益的人,做一个正直的人。”

(整理:宁生录)

主要参考资料

[1]张定华,纪念杨彭基教授专辑.西北工业大学出版社,2008.