一門3兄弟皆為航太院士 2位曾在國防科大任教

　　原標題：一門3兄弟皆為航太院士，2位曾在國防科大任教

　　國防科大校史館裏有一面院士墻，在這幅巨型畫作裏，細心的人會發現，有兩位院士的容貌氣韻極為相似，而且他們的名字也非常相近，——他們就是有名的“常州莊氏三院士”中的兩位：莊逢甘、莊逢辰。

　　據了解，常州莊氏一門四兄弟中，有三人（莊逢甘、莊逢辰、莊逢源）當選了院士，而且三人都從研航空航太領域，這在中國科學界實屬罕見。

　　莊逢甘，1925年出生於常州，空氣動力學家。1952年至1957年任軍事工程學院教授。長期從事導彈、火箭及再入飛行器的空氣動力學研究試驗和計算空氣動力學的研究工作。于他在空氣動力學學術研究方面，以及在組織領導空氣動力學的試驗基地建設、解決多種飛行器的氣動力設計中的關鍵技術方面的成就，在空氣動力學界及科學技術界擔任了許多重要職務，對我國航空、航太事業的發展有重要影響，是我國空氣動力學學科研究的主要倡導者和技術領導者。他于1980年當選為中國科學院學部委員（現為院士），1985年被選為國際宇航科學院院士。

　　莊逢辰，生於1932年，畢業于哈爾濱工業大學動力機械系，1970年至1991年1月先後在長沙工學院、國防科學技術大學航太技術係任職。火箭發動機和工程熱物理專家，是液體火箭發動機學科學術帶頭人，為我國火箭、飛船發動機研製做出了重要貢獻。2001年當選中國科學院院士。

　　莊逢源，1939年生於常州池塘沿，1962年畢業于北京大學物理系，在北大物理系任教多年，後在美國加州大學應用力學和工程科學系求學，師從“生物力學之父”、美國三院院士馮元楨教授，回國後在中日友好醫院從事血液流變學、血液動力學、生物力學、生物醫學工程研究工作。2006年當選國際宇航科學院通訊院士。

　　今天，小編給大家重點介紹一下莊逢辰和他的“燃燒”人生。

　　莊逢辰出生於1932年，上個世紀50年代，他在哈爾濱工業大學畢業，而後留在哈工大鍋爐教研室任教。

　　在實際教學中，他體會到了陸游“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的涵義，因為他發現了鍋爐燃燒中問題很多，也因此萌發了燃燒科研的想法。

　　後來，他讀到了蘇聯著名科學家、諾貝爾獎獲得者、謝苗諾夫寫的《燃燒與爆炸》一書，書中對火和電的發展進行了比較，説到火的研究遠遠落後於電。這更堅定了他立志研究燃燒的決心，從而開啟了自己的“燃燒”人生。

　　開創液體火箭發動機燃燒學科

　　1960年，莊逢辰被派到蘇聯莫斯科動力學院進修燃燒理論。1961年4月12日蘇聯發射了世界上第一艘載人飛船，他堅信我國要發射載人飛船也必須要解決燃燒問題，從此他也就開始了自己的燃燒夢想。

　　1962年莊逢辰回國，由於國家航太事業發展的需要，莊逢辰被調入液體火箭機專業，肩負起為學生講授“液體火箭發動機燃燒”的任務。

　　此時他發現，液體火箭發動機燃燒設計水準並不高明多少。雖然美、蘇當時都已經研製出多種液體火箭發動機型號，但在研製中仍然缺乏可靠的理論計算模型和設計準則，主要依靠基於試驗為主的邊試邊改方法。例如為了解決不穩定燃燒問題，美國用於登月的F-1發動機進行了1332次發動機試驗和1337次108個噴注器的試驗才研製成功；我國在研製東三、東四導彈液體火箭發動機時，也不斷出現燃燒不穩定故障。

　　繼而他又發現，當時能收集到的燃燒不穩定研究文獻，包括公開出版的權威文獻，都僅從經典控制理論出發，對液體火箭發動機實際燃燒過程只能作人為的假定、缺乏定量的分析。

　　而莊逢辰認為，發生不穩定燃燒，燃燒是主因，或者説是內因、是主要矛盾，控制只是外因。要解決這個問題，首先必須把液體火箭發動機的燃燒歷程及其速率控制過程研究清楚。

　　他先從穩態燃燒研究開始，承擔了紅旗1號火箭發動機性能提高任務，與學生一起建立了推力室的液流試驗臺和噴霧試驗臺，開始進行推進劑的霧化和液滴蒸發和燃燒的試驗研究和物理模型的建立。

　　20世紀70年代，他被調到國防科技大學前身的長沙工學院任教，學校當時歸航太部（當時叫七機部）領導，他利用這一條件，深入到各液體火箭發動機研製單位調查研究，完成了教材《液體火箭發動機推力室設計基礎》的編寫任務，于1976年正式出版。該書既包含了實踐內容，又加強了基礎理論，被作為教材沿用10餘年。

　　他自學電腦語言，利用當時學院電腦係剛剛研製完成的441B-Ⅲ電晶體電子電腦，運用他剛研究出來的液體火箭發動機燃燒模型，對某型號發動機的燃燒過程進行數值模擬計算，與實際型號的試車結果非常接近。據此撰寫的論文《自燃推進劑火箭發動機燃燒室設計簡化模型》在1978年10月中國工程熱物理學會成立大會暨第一次學術會議上宣讀，同時發表了所有計算源程式。

　　這是國內應用燃燒模型在電腦上對實際液體火箭發動機燃燒過程進行數值模擬計算的第一篇論文，受到研製單位和學術界的高度重視。

　　在錢學森鼓勵下研究發動機燃燒

　　1978年6月，長沙工學院更名為國防科學技術大學，學校組建了燃燒理論和熱學教研室，莊逢辰被任命為室主任。為了提高國內燃燒理論研究的水準，他組織研究團隊建設了研究性實驗室，美國、英國和俄羅斯的燃燒理論和液體火箭發動機專家都前來參觀。他還翻譯了當時美國剛出版的作為大學生教材的《燃燒導論》一書，此書于1981年出版，受到全國同行們的極大歡迎。

　　1981年，錢學森第二次到國防科大指導工作，給學校提出了17項國防前沿迫切需要研究的課題，其中第一項就是液體火箭發動機燃燒。

　　會後莊逢辰得幸向錢學森請教問題。

　　錢學森對他説：“不同的推進劑燃燒性能不一樣，你能否算一算？ 液體火箭發動機燃燒不穩定性也需要進一步研究，現在還沒有掌握其規律。”

　　當時莊逢辰對錢學森説，“我大學學的是機械工程，後來調到動力機械系工作搞鍋爐燃燒，現在又搞航太，是否行轉得太多了。”

　　“學鍋爐好啊！我大學學的是火車頭，也是鍋爐呢！”錢學森笑著説，“鍋爐和液體火箭發動機只是研究的工程對象不一樣，但很多基礎理論是相通的。你不單可以研究液體火箭發動機燃燒，火箭導彈中的很多問題你都能夠研究。”

　　這些話給了莊逢辰極大的鼓舞。

　　1983年，他邀請美國著名燃燒理論專家F.A.Williams來校講學，舉辦了為期一個月的學習班。

　　1990年他將F.A.Williams1985年在美國正式出版的《燃燒理論-化學反應流動系統的基礎理論》一書翻譯成中文，並作為研究生教材，國外大學亦普遍應用此書作為研究生教材，被稱為“天書”。

　　在這期間，他制訂了一個詳細的液體火箭發動機燃燒過程綜合模型的理論和實驗研究計劃，提出了要研究的8個模型和4種計算方法，根據航太技術發展的需要，結合研究生的培養，逐步開展研究。這一計劃，得到著名航太專家任新民的大力支援。

　　當時上海航太局801所正在研製用於331工程的發動機（後來成為了長征3號運載火箭的一級發動機FY-20），委託莊逢辰率領的團隊完成該發動機燃燒室計算模型研究。他帶領3位老師、5位研究生創立了液體推進劑高壓蒸發和燃燒模型並得到實驗驗證。進一步研究成功自燃推進劑火箭發動機高壓燃燒過程計算模型，減少了正在研製中的FY-20發動機的試車次數，縮短了研製週期，節省了研製經費，為我國331工程第一顆同步通信衛星（東方紅2號）的及時成功發射作出了貢獻。航太部上海航太局對這個項目研究成果組織了鑒定，認為該模型是國內最早提出的一項開創性模型，其中偏二甲肼和四氧化二氮高壓蒸發模型在國際上首次提出。該項目獲得了國家科技進步三等獎。

　　1985年、1987年，他們開展用於發射東方紅3號衛星的FC-5遠地點發動機採用不同推進劑的燃燒性能和高空比推力分析。研究結果為東方紅3號衛星于1997年5月12日成功發射作出了貢獻。

　　1988年，他們開展用於長三甲第3級的YF-75發動機燃燒室燃燒過程倣真計算和氣氫液氧同軸式大流量噴嘴的理論和試驗研究兩個課題。同年，他還與上海航太局801所簽訂了液氧/烴推進劑燃燒問題研究的課題。

　　1993年，他帶領大夥完成了我國自主研究成功的CAFILRE液體火箭發動機燃燒流場分析計算模型、以後又發展成YF-75發動機噴注器燃燒過程三維數值模擬軟體，對YF-75發動機的燃燒過程進行計算，為設計人員準確了解燃燒室內部細節和正確選擇設計參數提供重要的依據，受到設計人員的歡迎。

　　（這兩個項目先後獲軍隊科技進步一、二等獎）

　　為載人航太提供技術支撐

　　1991年莊逢辰被調到國防科工委指揮技術學院，但他仍是國防科大的兼職教授， 後來又成為特聘教授，繼續指導國防科技大學的博士生和科研工作。他的主要研究方向仍然是液體火箭發動機燃燒。

　　20世紀90年代，我國開始實施921載人航太工程。載人航太對液體火箭發動機的燃燒穩定性提出了更高的要求。當時正是我國研製飛船軌控發動機的關鍵時刻和艱難時期。這時，莊逢辰把主要精力放在液體火箭發動機燃燒穩定性研究上。經過兩年理論和試驗研究，完成了“MMH/NTO火箭發動機燃燒聲學不穩定性和聲腔阻尼的數值評定技術”，這項成果應用在神舟1-4號試驗飛船和2003年10月15日我國首次載人航太飛行以及以後的各種飛行中， 飛船軌控發動機和姿控發動機的燃燒非常穩定，保證了飛船的成功變軌和返回。同時也圓了他1961年想的能為我國載人飛船發射作出點貢獻的夢。

　　至此，雖然他在20世紀60年代創導的液體火箭發動機燃燒模型和數值倣真的研究已經在我國好幾個型號的研製中得到了具體應用，但他認為應用還不夠普遍，有待進一步推廣，而且他提出的模型和數值倣真方法還需要進一步發展。

　　1993年12月，意外不期而至。那天北京剛下過雪，莊逢辰騎車去情報所的路上不慎摔倒，股骨頸骨折。臥床期間，他帶著傷病仔細整理30餘年寫的液體火箭發動機燃燒講義、講稿、研究報告、發表的100多篇論文以及其他有關文獻，對原有成果進行再創造、再提高，創立了一個新的學科體系，在輪椅上完成了學術專著“液體火箭發動機噴霧燃燒的理論、模型及應用”的寫作，以後又到上海801所和北京11所就該書內容作介紹和報告。

　　1995年該著作正式出版後，得到兩彈元勳任新民院士，上海航太技術研究院孫敬良院士，美國賓洲大學推進研究中心傑出教授、《Jet Propulsion Power》主編Vigor Yang等國內外專家的高度評價，公認該書是我國第一部系統建立和詳細介紹液體火箭發動機噴霧燃燒的理論、模型及及應用的專著，對液體火箭發動機新設計方法的應用和本學科的發展起到了重大推動作用。該著作獲得國家科技進步二等獎。

　　對燃燒科學無盡的追求

　　上世紀90年代，莊逢辰幾乎參加了我國所有天地往返運輸系統的各種討論，他提出了單級入軌可重復使用運載火箭燃燒關鍵技術研究和氫氧雙混合比發動機的燃燒和傳熱研究，繼續不斷完善已有的科研成果。2000年，他的“MMH/NTO火箭發動機燃燒聲學不穩定性和聲腔阻尼的數值評定技術”項目獲得軍隊科技進步一等獎。與此同時，他作為主要完成人之一、由上海航太局801所申報的“神舟試驗飛船推進艙雙組元2500N軌控發動機”也獲得國防科工委的國防科學技術二等獎。

　　2001年，莊逢辰當選中科院院士。他把更多精力放在燃燒先行研究的創導和工程熱物理學科發展的年輕人才的培養上。2003-2013年擔任了工程熱物理學科國家重點實驗室評估組的組長和自然科學基金工程與材料科學學部的評審組組長，併為成立有關先進發動機燃燒關鍵基礎科學問題的國家自然科學重點基金項目而作出努力和為培養年輕科技工作者竭盡所能。

　　莊逢辰對燃燒科學研究有著無盡的追求，十分推崇錢學森的技術科學思想，是錢學森的技術科學思想的踐行者。他認為燃燒基礎研究一定要走在型號研製的前面，為型號研製提供創新的思想、新的技術、新的方法。他常説：我知道的要比我想知道的少得多，我能做的比我想做的少得多，我做的又比我能做的少得多，我做出有些成績的又比做過的少得多，我現在還有很多要學的東西。

　　他開創的燃燒模型和數值模擬學術方向在很長一段時間內有很多人還不認可。上世紀80年代，當時莊逢辰研究的液體火箭發動機燃燒模型和數值倣真科學計算還是一門正在發展中的新興學科，遠遠沒有成熟，很多人還看不清，甚至不相信。當時國內正傳唱著一首臺灣校園歌曲：蝸牛和黃鸝鳥。莊逢辰對學生説：我是讚揚蝸牛精神的，不要等葡萄熟了才往上爬，那時沒有意思了。正因為沒有成熟，我們的研究才更需要、更有價值、更有挑戰性，同時也更需要我們更加努力。

　　當選院士後，他積極響應百名院士進百校的號召，在各高校和中學作航太推進技術的發展歷程、現狀與將來、深空探測推進技術、奔月推進技術、超燃發動機的發展和燃燒問題等各種科普報告，上世紀90年代他就十分關注各種新型航太推進的發展和應用，到各高校介紹爆震理論和爆震推進技術，支援西北工大從事脈衝爆震發動機的研究，2002年提議國防科技大學研究連續旋轉爆震發動機研究。

　　2012年5月中國工程熱物理學會授于莊逢辰突出貢獻獎。頒獎辭這樣寫道：

　　“他傳承著“兩彈一星”的“艱苦奮鬥、無私奉獻”之精神。他是崛起之音的譜寫者，謳歌出中華兒女的強國之音。他淡泊名利，寒窗苦守，終碩果纍纍，桃李芬芳。他心繫國家，鞠躬盡瘁，終夢圓天際，鑄中華豪情。他點石成金，琢樸成器，春風化雨，潤物無聲。他嚴於律己，寬以待人，以行立教，以德立身。60載潛心燃燒研究，終碩果纍纍。一甲子燃燒精神綻放，滋挑育李，芬芳遍神州。他是知識的寶藏，科學的旗幟，知識分子的楷模，他就是莊逢辰院士。”

　　他在接受頒獎後講了自己是怎樣開始研究燃燒的，並且説到上世紀謝苗諾夫説的有關火和電的發展速度即使在今天也是如此。現在有關以電為主的裝備差不多都是以莫爾定律的速度發展，而以火為主的發動機研製卻往往是拖後腿的瓶頸。我應該為改變這一狀態繼續努力。但我更把希望寄託在年輕人身上，相信年青一代一定會改變這種狀態。

　　2015年8月，他光榮退休了。但他還依然擔任著863-702項目火箭基連續旋轉爆震發動機研究的總指導、國家安全重大基礎研究項目“新一代液體火箭發動機不穩定燃燒産生機理與抑制方法研究”的技術指導和專家組成員和國家自然科學基金重大研究計劃“面向空天發動機的爆震燃燒的應用基礎研究”研究顧問和項目實施指導。航太科技集團六院液體火箭發動機技術國防科技重點實驗室學術委員會委員，鐳射推進國家重點實驗室學術委員會副主任，關心中國工程熱物理學會下設的爆震與新型推進專業委員會的發展和年輕人的成長，積極參加科學院和工程院的多項戰略研究項目的討論和工作。

　　莊教授今年已經85歲，但他説應以明洪應明所著《菜根潭》中語“日既暮而猶煙霞絢爛，歲將晚而橙桔芳馨，故末路晚年君子更宜精神百倍”自勉，始終不忘初心，燃燒築夢永遠在路上、永遠走在航太路、向大家學習、向年輕人學習，盡我所能，做好力所能及的工作！

　　來源：國防科大