黄玉珊——14岁考入中央大学土木系,23岁当上中央大学教授

发布时间: 2012-04-04      访问次数: 784

 

黄玉珊

    黄玉珊先生, 男,中国航空教育家和结构分析专家。19171015生于江苏省南京市。1935黄玉珊先生毕业于国立中央大学土木工程系,旋即进入该校机械特别研究班(实为我国第一个航空工程系)1937年毕业后去英国深造,于1939年在英国伦敦大学获航空硕士学位,1940年在美国斯坦福大学受世界著名力学教授SP.铁木辛哥指导获博士学位。黄玉珊先生于1940年回国,在母校中央大学航空系任教授。后历任南京大学、南京工学院、浙江大学、华东航空学院、西安航空学院、西北工业大学教授、系主任、第七机械工业部结构强度研究所所长、西北工业大学飞机结构强度研究所所长。黄玉珊先生多年从事航空教育和科研工作,早期从事飞机结构和薄壁板壳的研究,后又致力于疲劳与断裂的工程研究,他的主要著作有《飞机结构力学》、《断裂与疲劳》等。他本人单独或与他人合作在国内外发表论文数十篇。黄玉珊先生是中国航空学会和中国力学学会理事,《航空学报》《力学学报》和《固体力学学报》等刊物的编委。

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人物生平

  黄玉珊先生,19171015日出生于江苏省南京。父亲黄奎,字峻崖,早年公费留学日本,追随孙中山参加同盟会,投入辛亥革命运动,曾在贵州省陆军学校任教,母亲倪端毕业于师范学校,曾任小学教师。他们有四子三女,玉珊为长子。黄玉珊先生的幼年教育,父母极端重视。3岁时专聘塾师启蒙,后又有武术教席传授拳术,并备《芥子园画谱》等临摹学画。黄玉珊先生自幼聪慧过人,9岁已熟读《龙文鞭形》、《论语》、《孟子》、《诗经》等古籍,打下咏诗、习武、绘画、棋弈等方面的基本功底。  黄玉珊先生于1927年由表兄陆宗藩指导短期补习数理课程后,进入南京钟英中学插班初三。当时他只有10岁,而班上同学都在14岁以上。黄玉珊先生第一次进学校,但学习成绩很快名列前茅,他做数学课作业正确、简捷、迅速、常省略好几道计算步骤,表露出超群的聪明才智。1931年夏考取国立中央大学土木工程系,时年尚不足14周岁,实属罕见,一时沪、宁报纸誉为“神童”,传为美谈。还有一段趣事,入学考试时监考人以为此小孩决非考生,不许进考场,经检验准考证后,才道歉请进。黄玉珊先生幼年进入高等学府,成绩又居全级之冠,为全国莘莘学子特异人物。1935年大学毕业,入中央大学机械特别研究班,研习航空工程。一年半的学习,成绩优异,但因病未能参加毕业考试,病愈补考,学校规定补考成绩以60分为上限,故失去一次保送美国公费留学的机会。1936年底从研究班毕业后留校任教,1937年初即以优异成绩考取第五届中英庚款官费留学生。1937年夏,黄玉珊先生赴英国伦敦大学帝国理工学院航空工程系深造,专攻飞机结构力学。1938年作为学生会员参加英国皇家航空学会。1939年夏,在R·考克斯(Cox)教授指导下获得硕士学位。当年9月转赴美国斯坦福大学,师从举世闻名的科学家S.铁摩辛柯(Timoshenko)教授,以力学为主科、航空为副科,仅经一年时间,便获得博士学位,是铁摩辛柯教授最得意的门生。黄玉珊先生毕业时,正值日本侵略军猖狂侵华,他意识到“天下兴亡,匹夫有责”,立下“炎黄子孙,学有所成,应报效祖国”的宏愿,毅然离美回国。从美国启程前夕,黄玉珊先生已接受中央大学的教授聘约,时年23岁,在我国学术界有“娃娃教授”的美称。

抗战时期,中央大学迁到重庆嘉陵江畔的沙坪坝,借居重庆大学的松林坡。黄玉珊先生身居竹庐陋室,就餐于公共食堂,还要经常躲避空袭,生活异常艰难,但他却处之泰然,心怀全国。一次他站在校内被日寇飞机轰炸过七次的瓦砾堆上,苦涩而诙谐地向老同学陈百屏提出上联求对:“问老兄需几张膏药贴祖国百孔千疮?”,爱国忧民之心,溢于言表。当时中央大学航空工程系主任罗荣安教授十分器重黄玉珊先生,认为“青出于蓝”,把自己讲授多年的“飞机结构”课程让给他教。黄玉珊先生又相继开出“飞机设计”、“飞机强度”、“弹性稳定”、“工程数学”和“气球”等课程。他讲课内容新颖充实,见解精辟,阐释深入浅出,深受学生爱戴。他从1941年便开始指导研究生,如今享誉国际的美国工程科学院院士、生物力学创始人冯元桢教授,便是他的第一位硕士研究生。1942年,他开始兼任中国航空研究院特约研究员。抗战期间,在中国工程师学会三次年会上,他均宣读了学术论文,并多次获得优秀学术论文奖。他每年都有多篇论文在中、外学术刊物上发表。抗战胜利后,中央大学迁返南京,19479月他开始代理航空工程系主任职务,同年被选为中国航空工程学会南京分会副会长。此外,还兼任浙江大学航空工程系教授。   中华人民共和国成立后,中国面临着创建航空工业与开展科研的艰巨任务,黄玉珊先生意气风发,深感有了用武之地,忘我地投入工作。他提出:“飞机仿制中要考虑自行设计,设计中要重视基础科研,科研中要掌握国外先进技术”,从我国航空工业成败的历史经验教训回顾,更可见他的深谋远虑。他1956年参加中国共产党,19521976年间,随着高等学校的院系调整、搬迁,先后相继担任了华东航空学院、西安航空学院和西北工业大学飞机系主任。在他领导下,飞机系由(华东航空学院)一个专业迅速发展为(西北工业大学)六个专业和两个科学研究所(室),师资、教材、实验室建设都取得出色成绩,并形成了“学术气氛活跃、教学要求严格、同志相处宽松谦和”的系风。黄玉珊先生是我国最早一批的研究生、博士生博士后导师。在我国航空航天界的结构强度领域,一批批厂、所的中、青年业务骨干也是在他指导下得到迅速提高的。  黄玉珊先生一贯重视开创性的新兴学科的科研工作,并强调与工程实际相结合。从50年代起,他先后开展了结构分析的矩阵方法、飞机结构疲劳、高温结构强度和气动弹性力学等科研工作。1956年我国开始研制歼教—1喷气式飞机,就得到了黄玉珊先生的指导。1961年我国第一个飞机设计所在沈阳成立,黄玉珊先生应聘兼任技术顾问。他结合当时正在设计的超音速歼击机,指导该所开展了小展弦比翼面强度、柱壳与锥壳稳定性和结构热强度的分析研究。1962年,我国自行研制的第一代运载火箭重入大气层时发生摇摆,黄玉珊先生应邀参与故障诊断与质疑。以后不久,经我国著名科学家钱学森推荐,黄玉珊先生被任命为国防部第五研究院顾问;同年,被聘为国家科委力学专业组成员,并参加了我国十年科学技术发展规划中“技术科学”与“力学”规划的编制。1963年国防部第六研究院聘请黄玉珊先生兼任该院技术委员会委员和结构强度组组长。1964年经国务院周恩来总理任命,黄玉珊先生兼任国防部第五研究院结构强度与飞行环境研究所所长,直接领导运载火箭飞行环境与结构强度的科研工作。70年代初期起,根据国外航空技术的发展和国内实际需要,他又专致于疲劳、断裂的科研,是我国旧飞机疲劳定寿和新飞机损伤容限设计的主要创始人。他指导了歼5主梁、轰6梁框、歼6机翼和歼8机翼的损伤容限评定和定寿延寿科研,并主持专家组审定了歼8、轰6、运7、运8、运10等新型号飞机的结构设计方案。   黄玉珊先生曾任中国力学学会、中国航空学会第一、二届常务理事、第三届理事。他是《中国大百科全书·航空航天卷》“设计、结构、试验”学科主编。他自己或与人合作的专著、译著和教材共有10余部,论文70余篇。   黄玉珊先生毕生从事航空、航天与力学领域的教学、科研和学术领导工作,他的学术贡献是多方面的。

技术成就

研究板壳理论获得成果

  飞机机体薄壁结构分析需用到板壳理论。1900M.利维(Levy)在经典薄板理论中所获得的单三角级数解答,由于收敛性好,受到广泛引用。1940黄玉珊先生在“具有中面力矩形板的弯曲”的博士论文中,发展了一种降阶积分法,巧妙地导出这类薄板弯曲及稳定分析的利维解答。他又应用叠加原理获得在各种不同侧向外载作用下,具有固支边或自由边矩形薄板弯曲的利维解答,该成果于1942年在中国工程师学会第十一届年会上宣读,受到学会嘉奖。   1942年,黄玉珊先生指导的冯元桢的硕士论文《微弯薄曲杆及薄曲板对侧压力的稳定性》,论证对称的曲杆或曲板,受对称的侧压力时,能因受不对称的小扰动,而使失稳临界压力显著减小。这个主题经久不衰,至今非线性屈曲研究仍在进行。冯元桢于1952年撰写的一篇NACATN2840报告中指出,这类问题的命题和解法是黄玉珊先生老师所创立的。   黄玉珊先生根据航空、船舶等薄壁结构的特点,又提出一种探讨平板失稳分析的新命题。他考虑到加筋条间的板长小于板宽,根据横筋弯扭刚度比,简化成四种典型支持情况,求出相应的利维解答。  60年代初期,为适应航天结构分析的需要,黄玉珊先生进行了薄壁圆管受轴向压力失稳成菱形波后继续坍垮时的承载能力的理论分析和实验研究。他注意探索A.帕格斯利(Pugsley)等人的理论分析与试验结果相符较差的原因,通过实验观察到失稳菱形波中三角平板再继续变形的情况,它并非像帕格斯利等人所认为的主要是剪切变形,而是沿纵向还存在很大的压缩变形。于是他同时考虑剪切与压缩变形,应用塑性极限分析的能量原理,导出了新的理论公式。新公式除了像帕格斯利等人的公式能求出平均坍垮载荷外,尚能进一步求出坍垮载荷的上、下限,并与实验结果符合较好。

深入研究薄壁结构力学解决工程问题

  在薄壁结构工程梁理论的某些著作中,结构的弯曲轴与剖面弯曲中心的轨迹常发生混淆。1939黄玉珊先生的硕士论文“弯心轨迹与弯轴的区别”和他在1941年的论文,从物理概念上澄清了这一问题,并应用最小功原理得出弯心轨迹与弯轴相差甚为悬殊,弯心轨迹较为平直,而弯轴甚为曲折,但弯轴始终旋绕于弯心轨迹之两侧的重要结论。这一结论和对德哈维兰(DeHavilland)公司生产的一种机翼的实测结果符合较好。   静不定结构的直接设计法最早是由英国AJS.皮帕德(Pippard)针对杆系结构而创立的(1922),苏联Й.M.拉金诺维奇(Paбиоич)(1933和黄玉珊先生(1944)先后深入研究了这种方法的理论。60年代初期,黄玉珊先生首先把直接设计法推广到薄壁结构,发表了两篇论文(19611964),所用方法原理简明,计算迅捷,适宜于结构局部修改,也适用于优化设计。  隔框的强度分析是薄壁结构设计重要课题之一。H.克罗斯(Cross)(1930)首先发现,具有三度静不定的单空刚框,由于数学关系式的类似,可借用偏心受压柱的方法求解。但一般认为不可能应用这种柱比分析法直接分析高静不定度的多空刚框。50年代末,黄玉珊先生首先推广此法直接求解多空刚框,获得成功。  1949年,JE.韦格诺特(Wegnot)等人首先从理论上探讨了弹性框的分析方法。1960年,黄玉珊先生基于最小能量法、柱比分析法等发展了一种变截面椭圆形弹性隔框的工程计算方法。  在板壳理论与薄壁结构力学方面,黄玉珊先生还撰著《飞机结构力学》(1959),编写板壳理论教材两本(19621966),翻译结构力学与飞机构造教材各一本(19541955),发表论文20余篇[78]。他还计划并着手编写《飞机结构力学及强度计算》、《结构稳定学》、《飞机构造与设计》、《空气弹性力学》、《高等飞机结构力学》、《应用弹塑性力学》、《飞行器强度计算》等著作,后因繁重的领导工作、频繁的各种运动,尤其是“文化大革命”的影响,使这些编写计划未能完成。

自激振动理论的学科带头人

  早在第一次世界大战时期,英国的DH9型与德国的D8型两架飞机曾因尾翼颤振而失事[9],颤振成为飞机设计中的一个重要课题。1956年沈阳飞机制造厂研制歼教1型喷气机,特邀黄玉珊先生去现场指导。他除了进行基本理论的讲解外,还拟定了机翼颤振的算法。19582月在航空工业部召开的歼教1飞机的设计定型会上,他又着重地讲解了颤振模型实验。1957黄玉珊先生在他主持的西安航空学院飞机系建立了气动弹性力学课题组,50年代末60年代初,该课题组与各研究所密切合作,先后完成了歼教1飞机颤振模型实验、导弹弹翼超音速风洞颤振实验等项任务。以后,又进行了歼6改型机机翼、歼7改型机机翼以及大型运输机的T形尾翼的颤振分析计算。1962年他在国家科委力学组编制我国十年科学技术规划时,撰写了规划中的《气动弹性力学与水动弹性力学》部分。不久,他又担任了中国力学学会气动弹性力学与水动弹性力学专业组的负责人。1963年,在黄玉珊先生指导下,由赵令诚编著了国防工业院校统编教材《气动弹性力学》,这是我国有关气动弹性力学的第一本著作。同时,在西北工业大学将飞行器结构强度专业64届本科班改为气动弹性专门化班,培养了我国第一批气动弹性专业人才。以后在1966年又倡导和开办了以厂、所技术人员中大学毕业生为对象的结构振动训练班,培养了我国航空部门各厂、所振动专业的技术骨干。  在黄玉珊先生主持下,西北工业大学还成立了飞机前轮摆振课题组,并于1960年建成了我国第一台可用于实际型号研制的摆振实验设备。它实际上是我国1984年以前新机研制与旧机改型中前轮摆振实验的唯一设备。在这台设备上做过实验的飞机型号有歼5、歼6、歼7、歼12、强5、图4、运12和一种新农业机等。此外,我国飞机结构强度研究与实验中心于1984年建成的大型摆振实验设备,也曾请黄玉珊先生担任技术顾问。1984年出版的由前轮摆振课题组诸德培等编著、黄玉珊先生指导和审阅的专著《摆振理论与防摆措施》,至今仍是国内外全面阐述摆振理论、实验、设计和使用诸方面的唯一书籍。黄玉珊先生在我国自激振动领域的贡献主要体现在奠基工作和学术带头人的指导工作。

为解决飞机的疲劳、断裂和可靠性做出贡献

  早在1957年,黄玉珊先生在“飞机设计中的疲劳问题”[10]一文中,就以大量实例分析了疲劳问题的重要性。60年代,他率领一批技术骨干进行疲劳研究和指导建立我国第一个大型全尺寸飞机疲劳试验水槽设备。70年代以来,现代飞机结构采用损伤容限及耐久性设计,疲劳、断裂力学、结构可靠性等学科迅速发展,黄玉珊先生一贯站在这些学科的前沿,对设计思想有很全面的考虑,并亲自组织力量,积极解决各种实际问题。他组织了疲劳及断裂问题的全国性调查,并亲赴航空工厂及研究所讲授断裂力学应用课程。他对我国歼5主梁断裂事故进行了精辟的分析,根据当时飞行载荷情况和主梁断口存在深度不到一毫米的孔壁裂纹,判断主梁发生了断裂力学问题中的脆断。他最早提议在大型锻件轰6梁框上制造人工裂纹进行疲劳试验,并指导了我国首次对飞机结构部件进行的歼6机翼的损伤容限评定工作。  黄玉珊先生主持和参加了6项有关科研课题:“裂纹扩展及超载迟滞”、“应力强度因子手册”、“飞机结构损伤容限设计指南”、“裂纹检测概率”、“歼6机使用寿命和检查周期”、“歼5主梁裂纹”,共9次获得国家级和部、省级奖励,其研究成果对我国制定国家军用标准、编制飞机结构损伤容限设计指南等起了重要作用。他提出的被誉为“黄氏模型”的半线性Willenborg模型,是工程结构疲劳寿命计算的一种新方法。80年代初期,黄玉珊先生在第三届全国断裂学术会议上提出“用可靠性原理修改美空军损伤容限规范的建议”,并针对某些飞机典型构件进行了可靠性分析[13]。他逝世前完成了专著《疲劳与断裂》。

教书育人壮心不已

  黄玉珊先生学识广博精深,处事认真果断,思想敏捷,工作效率很高。他讲究原则,任人唯贤,办事公正,治学严谨,深受人们尊重。他对自己要求十分严格,对人宽厚谦和。  黄玉珊先生热爱祖国,热爱人民,热爱航空事业。1940年他在国外学成后,怀着“航空救国”的宏愿,立即回到正处苦难的祖国。他毕生为祖国的航空、航天事业呕心沥血,奋斗不息,参加过许多重大决策,开拓了许多新技术领域的研究,培养了一批批高级科技人才。197191黄玉珊先生听了第三机械工业部传达的周恩来总理的讲话:“我国可以制造轰炸机,也可以制造战斗机,但唯独直升机,研制了十年始终过不了关。”他马上感到责无旁贷,夜不成眠。他建议在科技工程人员中组织攻克直升机研制关的“突击部队”,并自荐解决直升机研制中结构强度和力学问题。当时正是他经历“文化大革命”的冲击刚刚获得“解放”之后,他热爱祖国的赤子之心仍然如此坦诚。  黄玉珊先生一贯强调科学研究与工程实际相结合,并身体力行,60年代开始,他每年有一半以上时间是在各地航空、航天产品研制第一线度过的。他善于解决问题,待人又诚恳热情,从高层领导到后辈学生,都愿意找他商讨或请教问题,所以经常有人不远千里而来,即使“文化大革命”中和他卧病期间也从无例外。  黄玉珊先生的治学思想是广与深相结合,他认为学问要在广的基础上求深,深而再广,广而再深。他坚韧不拔地工作、学习。他的渊博学识,就是几十年如一日地积累起来的。在他精力旺盛时期,每天要去图书馆翻阅大量文献,包括英、德、俄、日外文文献。自1954年春到1956年夏,他制作了文献索引卡片1600余张,尔后利用零碎时间坚持了这项工作。除了大量研究笔记之外,他从19538月开始写日记,直至逝世。35年未间断。日记共有42本,其中个人与家庭琐事甚少,多为工作考虑、学习心得与讨论纪要。   黄玉珊先生学术思想活跃,特别重视开创性工作。他认为任何点滴的从无到有的开创性的工作,其意义是无限深远的。他的这些学术思想对国内航空、航天界和力学界颇有影响。  黄玉珊先生工作既有能力又果断,既有自己的明确观点,但也注意求同存异。在人们争执不下时,他善于缓和矛盾,使人各得其所。他胸襟坦荡,给共处者以宽松谦和的环境。他积极启蒙和放手发动年轻工程技术人员,要求他们不仅要有强的业务能力,而且要安心和热爱自己的工作。  60年代初,他体检中即发现患有高血压和青光眼症状。10年后病情加重,住院治疗,右眼手术后失明。1975年突发脑血栓病。特别感人的是,自19705月起,他一直带病坚持工作了17个年头,即使在他健康每况愈下之时,他仍一如既往地忘我工作。仅19711978年期间,由国务院、国防科委、中国科学院、第三机械工业部等召开的国际和全国性会议,他就参加或主持了36次之多。19781116他参加国防科委规划会议时,脑血栓病复发,病情异常严重,经多方抢救才转危为安,但留下后遗症。此后,他仍坚持工作,指导研究生,开展科研,著书立说,并创立西北工业大学结构强度研究所,亲任所长。就在临终前三天,还完成了两种译稿的修订工作。黄玉珊先生的一生,鞠躬尽瘁,功垂千秋,桃李遍地,誉满中外。

 



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