關(guān)于作者
中科院力學(xué)所
馮卡門(mén)與清華大學(xué)早期的航空工程學(xué)科
力學(xué)園地
2016年01月05日馮 卡門(mén)與清華大學(xué)早期的航空工程學(xué)科
朱克勤
（清華大學(xué) 航天航空學(xué)院 北京 100084）
摘要：今年是力學(xué)大師馮 卡門(mén) (1881-1963) 逝世五十周年，本文結(jié)合他于二十世紀(jì)上半葉對(duì)清華大學(xué)的兩次訪問(wèn)，回顧馮 卡門(mén)對(duì)我國(guó)早期航空學(xué)科創(chuàng)建和人才培養(yǎng)的支持和貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：馮 卡門(mén)；華敦德；錢(qián)學(xué)森
清華大學(xué)始建于1911年，初名“清華學(xué)堂”，1912年更名為“清華學(xué)?！保?925年設(shè)立大學(xué)部。1928年正式更名“國(guó)立清華大學(xué)”后，羅家倫為首任清華大學(xué)校長(zhǎng)。為了開(kāi)展國(guó)際學(xué)術(shù)交流，當(dāng)時(shí)清華大學(xué)曾邀請(qǐng)?zhí)└隊(duì)?Rabindmnath Tagore)、維納(N．Wiener)、哈達(dá)瑪(J．Hadard)、郎之萬(wàn)(Paul Langevin)、馮 卡門(mén)(Theodore von K rm n)等學(xué)術(shù)大師來(lái)校講學(xué)。他們的來(lái)訪對(duì)于清華的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)起到了積極推動(dòng)作用，并一直被傳為佳話。 比如，1935年美國(guó)著名數(shù)學(xué)家、控制論的創(chuàng)始人維納訪問(wèn)清華大學(xué)，他大力推薦并促成華羅庚赴英國(guó)劍橋大學(xué)為期兩年的進(jìn)修訪問(wèn)，從而與熊慶來(lái)教授一起為只有初中文憑的華羅庚最終成為世界著名數(shù)學(xué)家創(chuàng)造了條件。
1929年，受清華大學(xué)理學(xué)院院長(zhǎng)葉企孫教授的邀請(qǐng)，馮 卡門(mén)首次訪問(wèn)清華大學(xué)。當(dāng)時(shí)中國(guó)的近鄰日本已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展航空工業(yè)，他們?cè)诤游鳈C(jī)械公司建造的第一臺(tái)風(fēng)洞于1928年竣工，并成立了一家飛機(jī)制造公司。在隨后的第二次世界大戰(zhàn)中，河西公司成為日本水上飛機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)的主要生產(chǎn)部門(mén)。馮 卡門(mén)在清華大學(xué)訪問(wèn)的過(guò)程中，向校方闡述了發(fā)展航空工業(yè)和航空學(xué)科的重要性，建議在清華大學(xué)盡快創(chuàng)辦航空工程專(zhuān)業(yè)和設(shè)立航空講座，培養(yǎng)這方面的人才，以便與鄰國(guó)日本保持軍事上的平衡。由于歷史條件和種種原因，他的建議沒(méi)有得到時(shí)任校長(zhǎng)羅家倫的重視。
1931年九一八事變后，梅貽琦出任清華大學(xué)校長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)侵華日軍憑空中優(yōu)勢(shì)狂轟濫炸，給中國(guó)軍民造成極大傷亡。1932年一二八事變，倭寇的飛機(jī)更是馳騁于上?？罩?，如入無(wú)人之境，閘北猶在無(wú)空防的情形下，變成了瓦礫之場(chǎng)，引起全國(guó)震驚。從輿論界到學(xué)術(shù)界，從社會(huì)到政府，“航空救國(guó)”成為當(dāng)時(shí)震撼全國(guó)的呼聲。同年，清華大學(xué)組建工學(xué)院，梅貽琦親自兼任工學(xué)院院長(zhǎng)。在機(jī)械工程系內(nèi)設(shè) “動(dòng)力工程” 和 “航空工程” 兩個(gè)專(zhuān)業(yè)組，成為中國(guó)大學(xué)創(chuàng)辦航空學(xué)科的發(fā)源地。1933年顧毓繡及莊前鼎等教授在清華開(kāi)始籌建航空館與飛機(jī)庫(kù)房、自制實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞、購(gòu)買(mǎi)實(shí)習(xí)飛機(jī)。[1]
為解決清華初建航空學(xué)科階段人才缺乏的問(wèn)題，1934年清華校長(zhǎng)梅貽琦曾函聘馮 卡門(mén)教授來(lái)清華任教，協(xié)助籌備設(shè)計(jì)空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。此時(shí)馮 卡門(mén)已赴美國(guó)在加州理工學(xué)院任古根海姆航空實(shí)驗(yàn)室主任，無(wú)法來(lái)清華應(yīng)聘。1935年8月17日他致函梅貽琦校長(zhǎng)，推薦他的得力助手華敦德(Frank L. Wattendorf？ 有譯為瓦登道夫)博士來(lái)清華任教。他在信中指出：華敦德博士畢業(yè)于麻省理工學(xué)院航空系。1926下半年在哥廷根與普朗特一起研究湍流，1927年到亞琛工學(xué)院研究空氣動(dòng)力學(xué)。1933年獲加州理工學(xué)院博士學(xué)位，目前在加州理工學(xué)院古根海姆航空實(shí)驗(yàn)室工作。華敦德博士絕對(duì)是風(fēng)洞與飛行實(shí)驗(yàn)方面的第一流的研究人員，也是一名優(yōu)秀教師。他具有調(diào)整自己適應(yīng)任何外國(guó)環(huán)境的出色能力。他相信華敦德博士一定能在清華做好工作[2,3]。
馮 卡門(mén)在德國(guó)亞琛工學(xué)院空氣動(dòng)力學(xué)研究所擔(dān)任所長(zhǎng)時(shí)，華敦德是他研究室中第一個(gè)來(lái)自美國(guó)的研究生，后來(lái)成為他最親密的同事和得力助手。對(duì)此，馮 卡門(mén)在他的自傳中寫(xiě)道：“1927年，華敦德和他的母親一起來(lái)到亞琛。從那時(shí)候起，我一直把他當(dāng)成我的家庭成員。我們合作研究了許多課題，他始終是我最親密的同事?，F(xiàn)在他是北約航空顧問(wèn)團(tuán)主席。[3]” 對(duì)于馮 卡門(mén)推薦華敦德來(lái)清華工作一事，梅貽琦校長(zhǎng)于1935年9月26日、11月23日兩次復(fù)函感謝馮 卡門(mén)的支持和推薦，表明清華發(fā)展航空工程學(xué)科并迫切需要人才的心情，并歡迎華敦德博士來(lái)清華任教。[2]
經(jīng)馮 卡門(mén)的大力推薦，華敦德博士于1936年2月12日抵達(dá)清華大學(xué)，任空氣動(dòng)力學(xué)教授。到達(dá)當(dāng)天就開(kāi)始工作，他仔細(xì)觀察了清華建成的5英尺風(fēng)洞，當(dāng)即表示十分滿(mǎn)意。2月20日，華敦德致函馮 卡門(mén)，對(duì)于在清華一周來(lái)的工作環(huán)境表示滿(mǎn)意，信中指出“沒(méi)想到，中國(guó)能建造如此精確的風(fēng)洞，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平。” 華敦德博士此封寫(xiě)自北平國(guó)立清華大學(xué)的信件如今仍展示在加州理工學(xué)院馮 卡門(mén)紀(jì)念室的顯著位置，已經(jīng)成為力學(xué)大師馮 卡門(mén)當(dāng)年大力支持清華大學(xué)發(fā)展航空工程學(xué)科的最好見(jiàn)證。
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圖1？ 清華大學(xué)航空研究所，前排左三起顧毓琇、莊前鼎、華敦德(1936)
在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的大背景下，1936年國(guó)立清華大學(xué)航空研究所正式成立(見(jiàn)圖1)，工學(xué)院院長(zhǎng)顧毓琇教授任所長(zhǎng)，機(jī)械系主任莊前鼎教授任副所長(zhǎng)，華敦德博士任空氣動(dòng)力學(xué)教授。在積極開(kāi)展航空工程教學(xué)和研究的同時(shí)，為了進(jìn)行準(zhǔn)確模型的空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，華敦德博士建議由清華大學(xué)在南昌建造一座遠(yuǎn)東最大的大型風(fēng)洞，試驗(yàn)段口徑為15英尺。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終政府同意了他的建議和方案。1936年6月，華敦德、馮桂連、殷文友3位教授擔(dān)任主設(shè)計(jì)，用了不到一個(gè)月的時(shí)間，便完成了此大型風(fēng)洞的初步設(shè)計(jì)，其中風(fēng)洞的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)由華敦德博士完成。
1937年，馮 卡門(mén)第二次訪問(wèn)清華大學(xué)，當(dāng)時(shí)正值七七事變的前夕。馮 卡門(mén)從莫斯科橫穿西伯利亞乘火車(chē)進(jìn)入中國(guó)，華敦德博士到山海關(guān)車(chē)站迎接，并全程陪同他的中國(guó)之行。7月6日，在北平飯店，馮 卡門(mén)與有關(guān)政府官員和清華大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)了一個(gè)秘密會(huì)議，這時(shí)他才發(fā)現(xiàn)此次訪華不但是學(xué)術(shù)交流，而與中國(guó)空軍的發(fā)展戰(zhàn)略有關(guān)。會(huì)后馮 卡門(mén)到清華參觀，并受聘為清華大學(xué)名譽(yù)教授。在南京與中國(guó)空軍司令周至柔將軍會(huì)面后， 7月9日，馮 卡門(mén)赴南昌參觀空軍基地和清華大學(xué)15英尺風(fēng)洞的建設(shè)，當(dāng)時(shí)該風(fēng)洞主體的施工基本完成，已進(jìn)入裝配和調(diào)整階段。關(guān)于南昌風(fēng)洞，多年后馮 卡門(mén)在回憶錄中寫(xiě)道：“1937年夏末我到達(dá)南昌時(shí)，風(fēng)洞已快竣工。主體混凝土外殼已經(jīng)澆注好，發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳也已經(jīng)定了貨，平衡設(shè)備正在制造。這座風(fēng)洞比加州理工學(xué)院的那一臺(tái)要大50%，是當(dāng)時(shí)世界上最大的風(fēng)洞之一?！?7月14日，馮 卡門(mén)由華敦德、梅貽琦、顧毓琇等陪同前往廬山面見(jiàn)蔣介石，馮 卡門(mén)就如何發(fā)展中國(guó)航空工業(yè)和航空學(xué)科，提出了看法和建議。 對(duì)于馮 卡門(mén)的這次中國(guó)之行，在他的回憶錄中以“中國(guó)航空發(fā)展初期”為題，用整整一章的篇幅進(jìn)行詳細(xì)的描述[3]。
華敦德博士對(duì)清華的貢獻(xiàn)不只限于航空學(xué)科的建設(shè)。1937年清華淪陷，他受葉企孫、吳有訓(xùn)教授密托，不畏艱險(xiǎn)，利用美國(guó)公民的身份，避開(kāi)日本軍隊(duì)的盤(pán)查，將一大筆?？罴拌D等貴重物品，從北京帶到南京，親手轉(zhuǎn)交給了梅貽琦校長(zhǎng)。不幸的是，1937年底，華敦德博士由于突發(fā)半身不遂，不得不提前結(jié)束在清華大學(xué)聘期。1938年，在身體康復(fù)的過(guò)程中，華敦德博士曾代表清華大學(xué)出席第14屆國(guó)際應(yīng)用力學(xué)大會(huì)，提交關(guān)于風(fēng)洞設(shè)計(jì)理論的論文，被譽(yù)為“運(yùn)用分析方法設(shè)計(jì)風(fēng)洞之鼻祖”。 1939年華敦德博士主持設(shè)計(jì)了美國(guó)萊特空軍基地當(dāng)時(shí)世界上功率最大的4萬(wàn)馬力風(fēng)洞。該風(fēng)洞后來(lái)成為美國(guó)空軍研制B-36轟炸機(jī)和高速航空問(wèn)題的關(guān)鍵設(shè)備，在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。1944年，經(jīng)馮 卡門(mén)提名，華敦德與錢(qián)學(xué)森一起，人選美國(guó)空軍科學(xué)顧問(wèn)團(tuán)。 1947年，華敦德任美國(guó)遠(yuǎn)東科學(xué)顧問(wèn)團(tuán)主席時(shí)，曾到昆明與梅貽琦會(huì)面，建議中國(guó)到日本搜運(yùn)航空技術(shù)及其他科學(xué)儀器與圖書(shū)。馮 卡門(mén)1963年去世， 1964年華敦德撰文紀(jì)念他的導(dǎo)師和摯友[4]。1968年，華敦德獲美國(guó)空軍特別貢獻(xiàn)勛章；1986年去世，享年80歲。
馮 卡門(mén)在清華大學(xué)早期創(chuàng)建航空工程學(xué)科的過(guò)程中，他的貢獻(xiàn)除舉薦他最得力的助手華敦德博士來(lái)清華工作之外，另一個(gè)功績(jī)當(dāng)屬精心培養(yǎng)赴美留學(xué)的中國(guó)青年學(xué)子，其中最著名的當(dāng)屬錢(qián)學(xué)森。清華大學(xué)1934年起在留美公費(fèi)出國(guó)留學(xué)生中設(shè)立航空工程名額，當(dāng)年畢業(yè)于上海交通大學(xué)的錢(qián)學(xué)森以?xún)?yōu)異的成績(jī)被錄取。1935年，錢(qián)學(xué)森赴美國(guó)麻省理工學(xué)院攻讀航空工程專(zhuān)業(yè)，1936年獲得碩士學(xué)位后，轉(zhuǎn)到加州理工學(xué)院，在馮卡門(mén)的指導(dǎo)下攻讀博士學(xué)位。馮 卡門(mén)對(duì)于中國(guó)非常友好，新中國(guó)成立后，中美關(guān)系處于低潮，馮 卡門(mén)在自傳中曾寫(xiě)道：“我堅(jiān)信，中國(guó)已經(jīng)擺脫了許多技術(shù)發(fā)展的束縛，一旦解決了面前的內(nèi)政和外交問(wèn)題，它的巨大科學(xué)潛力將會(huì)充分發(fā)揮出來(lái)”。對(duì)于錢(qián)學(xué)森更是贊許有加，在他的長(zhǎng)篇自傳中，曾以“中國(guó)的錢(qián)學(xué)森博士”為題，以整整一章的篇幅詳細(xì)回顧了他與錢(qián)學(xué)森的友誼、錢(qián)學(xué)森的出色工作、以及在錢(qián)學(xué)森回國(guó)前受到美國(guó)政府不公正待遇的不平。
圖2？ 中國(guó)學(xué)生在馮 卡門(mén)家中做客，左右下蹲者分別為錢(qián)學(xué)森和談家楨
馮 卡門(mén)在文章的開(kāi)頭寫(xiě)道[3]：“我的朋友錢(qián)學(xué)森是1945年我向美國(guó)空軍科學(xué)顧問(wèn)組推薦的專(zhuān)家之一。錢(qián)是加州理工學(xué)院火箭小組的元老，二次世界大戰(zhàn)期間為美國(guó)的火箭研究作出過(guò)重大貢獻(xiàn)。他36歲已經(jīng)是一位公認(rèn)的天才，他的研究大大地推動(dòng)了高速空氣動(dòng)力學(xué)和噴氣推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展”。周末，馮 卡門(mén)的家也常常是當(dāng)時(shí)中國(guó)留學(xué)生的聚集地(見(jiàn)圖2)，對(duì)此他在自傳中寫(xiě)道：“錢(qián)喜歡到我家作客。由于他饒有風(fēng)趣的見(jiàn)解和誠(chéng)摯直率的態(tài)度，我妹妹總是很歡迎他的到來(lái)。他經(jīng)常會(huì)提出種種新奇的設(shè)想”。這里補(bǔ)充一件馮 卡門(mén)自傳中沒(méi)有提到的關(guān)于錢(qián)學(xué)森留學(xué)美國(guó)的細(xì)節(jié)。按照清華公費(fèi)留美生的章程，錢(qián)學(xué)森應(yīng)該于1938年回國(guó)?？紤]到當(dāng)時(shí)錢(qián)學(xué)森的研究正處于進(jìn)一步突破的關(guān)鍵時(shí)刻，馮 卡門(mén)1938年6月8日致函清華梅貽琦校長(zhǎng)，在詳細(xì)介紹了錢(qián)學(xué)森的研究進(jìn)展和成果之后，希望清華能繼續(xù)支持錢(qián)學(xué)森在加州理工的學(xué)習(xí)和研究。他在信中堅(jiān)信，獎(jiǎng)學(xué)金的延長(zhǎng)可使得錢(qián)學(xué)森在今后的一兩年內(nèi)成為可壓縮流、高速和彈道問(wèn)題方面的專(zhuān)家，這對(duì)于中國(guó)的將來(lái)是非常重要的。此信現(xiàn)仍完好地存放在清華的檔案館中[5]。由于馮 卡門(mén)的建議，清華大學(xué)同意延長(zhǎng)錢(qián)學(xué)森在美學(xué)習(xí)的年限和獎(jiǎng)學(xué)金。事實(shí)證明，馮 卡門(mén)當(dāng)時(shí)的信函及其判斷不但完全正確，對(duì)于中國(guó)的將來(lái)也的確及其重要。
馮 卡門(mén)的指導(dǎo)和加州理工的經(jīng)歷，對(duì)于錢(qián)學(xué)森在高速空氣動(dòng)力學(xué)和火箭技術(shù)方面作出一系列極其優(yōu)秀的研究成果創(chuàng)造了條件。錢(qián)學(xué)森1955年回國(guó)后，為中國(guó)的科學(xué)技術(shù)事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。中國(guó)國(guó)務(wù)院、中央軍委授予“國(guó)家杰出貢獻(xiàn)科學(xué)家”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，獲中共中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委頒發(fā)的“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)隆?
在紀(jì)念馮 卡門(mén)逝世五十周年之際，回顧他于二十世紀(jì)上半葉對(duì)清華大學(xué)的兩次訪問(wèn)和書(shū)信，深深感到這位力學(xué)大師對(duì)我國(guó)早期航空學(xué)科創(chuàng)建和人才培養(yǎng)的關(guān)心和貢獻(xiàn)。無(wú)論是推薦自己最得力的助手華國(guó)際著名航空工程專(zhuān)家敦德博士來(lái)到清華任教，還是在培養(yǎng)以錢(qián)學(xué)森為代表的中國(guó)公費(fèi)留學(xué)生方面，他實(shí)實(shí)在在的支持，對(duì)于上世紀(jì)三十年代前后處于起步階段的中國(guó)航空工程學(xué)科的發(fā)展起到了重要的作用。在如今改革開(kāi)放的今天，國(guó)際交流日益頻繁，思考馮 卡門(mén)對(duì)我國(guó)早期航空學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)支持的非常有效的模式，可以給我們以有益的一點(diǎn)啟示。
參考文獻(xiàn)
[1] 莊前鼎，國(guó)立清華大學(xué)航空研究所工作報(bào)告（1937年至1945年），清華大學(xué)檔案館。
[2] 金富軍，華敦德與清華大學(xué)航空研究，《中國(guó)科技史雜志》2006年, 第27卷第3期: 229—236