錢學森傳

第3部分 (第1/4頁)

。這是由於空氣受壓縮，溫度升高和邊界層傳熱率增加的結果。錢學森和馮？卡門給出了發生這種逆變的馬赫數計算公式。他們當時在考慮此問題時，還只有理論上的興趣，後來證明，這顯然是一個實際問題。例如，垂直起飛火箭就與它有關。　２．在３０年代末，這一研究有實際意義：當時試驗飛機模型的風洞風速一般都不高，與聲速比即馬赫數不到０．２，不能測定飛機在高馬赫數飛行時表面受到的壓力，因此極需一個從低馬赫數風洞實驗結果修正到高馬赫數的方法。計算壓縮性影響的第一個近似理論，是由Ｌ．普朗特（Ｐｒａｎｄｔｌ）和Ｈ．葛勞渥（Ｇｌａｕｅｒｔ）提出的，該理論基於擾動很小的假設，在亞聲速情況能匯出一種適用於估算壓縮性影響的簡單修正法，但不夠完善。錢學森在１９３９年發表了關於可壓縮流體二維亞聲速流動的研究結果，馮？卡門在１９４１年發表了關於空氣動力學中壓縮效應的研究成果。他們對翼上的壓縮作用，共同提出了一個更普遍一些的修正，不用擾動很小這一假設，而是基於經過他們修正的流動方程的另一種線性化，使它能應用於高速流動，特別是應用於計算作用在翼型上的諸力。卡門－錢學森方法能給出某一速度範圍內的滿意結果。　3．錢學森與郭永懷合作，最早在跨聲速流動問題中引入上下臨界馬赫數的概念。他們發現，對某一給定外形，在均勻的可壓縮理想氣體來流中，當來流馬赫數達到一定值時，物體附近的最大流速達到區域性聲速，這時的來流馬赫數即為下臨界馬赫數；當來流馬赫數再高時，物體附近出現超聲速流場，這時數學解仍然存在，但當來流馬赫數再增加時，數學解突然不可能，即沒有連續解，這就是上臨界馬赫數。所以真正有實際意義的是上臨界馬赫數，而不是以前大家所注意的下臨界馬赫數，這是一個重大發現。

固體力學方面

早年薄殼結構理論有一個謎，如圓柱形薄殼受軸向負載時，其理論失穩值遠大於實測數，差３至４倍。為解決這個問題，從１９４０年開始，錢學森與馮？卡門合作，對飛機金屬薄殼結構非線性屈曲理論的研究取得了一系列成果，包括外部壓力所產生的球殼的屈曲，結構的曲率對於屈曲特性的影響，受軸向壓縮的柱面薄殼的屈曲，有側向非線性支撐的柱子的屈曲，以及曲度對薄殼屈曲載荷的影響等。結果說明過去理論的缺點在於忽視了大撓度非線性影響。

錢學森（六）

噴氣推進與航天技術加州理工學院古根海姆航空實驗室的火箭研究，是馬林納、錢學森和其他熱心於火箭的人於３０年代後期開始的。實驗裝置起初安置在古根海姆大樓裡，後來需要大一點、偏僻一點的地方，於是就移到帕薩迪納北邊的阿洛約？塞科，最後成為加州理工學院著名的噴氣推進實驗室（ＪＰＬ）。在古根海姆航空實驗室火箭研究的所有方面，馮？卡門都起了極其關鍵的作用。從馬林納、錢學森規模不大的實驗和計算開始，馮？卡門就深信火箭推進的重要性，為他們提供資金和場地，幫助他們把噴氣助推起飛的概念推銷給空軍和海軍。與其他早期火箭熱心者脫離實際的工作〔如Ｒ．Ｈ．戈達德（Ｇｏｄｄａｒｄ）的工作〕不同，古根海姆實驗室的這一工作對以後的火箭技術直接作出了貢獻，而且對這門技術產生過巨大的影響，這就是錢學森對噴氣推進技術貢獻的背景。

１９３６年，錢學森參加馬林納領導的火箭研究小組，在馮？卡門指導下，與馬林納等一起研究火箭發動機的熱力學問題、探空火箭問題和遠端火箭問題等，並參與了美國早期用可儲存液體推進劑的幾種試驗性火箭，如１９４５年“女兵下士”探空火箭和後來的“下士”導彈研製工作。

１９４９年，錢學森擔任加州理工學院新設的古根海姆噴氣推進中心主任及“戈達德”教授，專授火箭技術及噴氣推進技術課。

從４０年代到６０年代初期，錢學森在火箭與航天領域提出了若干重要的概念：在４０年代，提出並實現了火箭助推起飛裝置（ＪＡＴＯ），使飛機跑道距離縮短；在１９４９年，提出了火箭旅客飛機概念和關於核火箭的設想；在１９５３年，研究了行星際飛行理論的可能性；在１９６２年出版的《星際航行概論》中，提出了用一架裝有噴氣發動機的大飛機作為第一級運載工具，用一架裝有火箭發動機的飛機作為第二級運載工具的天地往返運輸系統概念。

工程控制論

錢學森親身經歷了流體力學作為一門技術科學，怎樣從空氣動力工程師、水力工程師、氣象工程師以及其他有關領域工程師的工程技術實踐中