飞行器能飞多快,先看地上的"风"能吹多大:他在绵阳山沟里吹了半个多世纪
2025年5月23日,成都,第十六届全国高超声速科技学术会议开幕。台上致辞的老者89岁,声音不高,台下坐着的却是全国这个领域最核心的200多位研究者。他说:在国家需求牵引下,科学研究和工程技术要螺旋式迭代,相互成就。
这位老者叫乐嘉陵。从1964年走出北京航空学院校门算起,他和"风"打了六十多年交道——不是天上的风,而是风洞里、激波管里那些几千度高温、数倍于音速的人工气流。飞行器在天上能飞多快、多稳,答案往往先要在地面的"风"里找。
18岁选专业,他选了最"冷门"的空气动力
1936年3月,乐嘉陵出生在浙江镇海(今宁波北仑)。1954年,18岁的他考入北京航空学院;两年后学院分专业,他填报了空气动力学。这是个看不见、摸不着,却决定飞机火箭"怎么飞"的基础学科。此后十年,他在北航一路读到1964年空气动力专业研究生班毕业。
毕业分配,他去了国防部第五研究院——那是中国导弹航天事业的起点,后来又辗转第七机械工业部701研究所、空军研究所,始终没有离开气动理论与实验。那个年代,这个专业没有任何可以依靠的国外资料,一切都要自己摸索。
钱学森郭永怀亲手规划的山沟基地
1968年,经钱学森、郭永怀亲自倡议和规划,中国空气动力研究与发展中心在川西北的山沟里组建。几年后,乐嘉陵来到这里,此后再没离开。历任高超声速气动力研究所研究室副主任、副所长,气动中心副主任、总工程师。
气动界有一句共识:"有什么样的风洞,才有什么样的飞行器。"飞机、导弹、火箭、飞船上天之前,都要把模型固定在风洞里,让人工气流一遍遍吹过,测出受力、发热和姿态数据,提前十到十五年回答"这样设计行不行"。而新中国成立初期,这样的地面试验设备几乎是一片空白。
乐嘉陵做的,正是从无到有造"风"的人。他先后主持过多种大型风洞的方案论证与建设,主持研制了突防气动物理弹道靶、气固两相激波管、30万焦耳储能放电激波管、高空羽流装置、脉冲燃烧风洞、高温高超声速风洞等十多种脉冲式与连续式实验装置。
这些名字拗口的设备,解决的是运载火箭、卫星研制中绕不开的关键气动问题;他还在国内首次开展了计入高温气体真实效应的数值仿真实验验证。在被称作"921"工程的载人航天工程中,他主持领导了其中关键技改方案的论证和建设。
1997年3月,摄影师在绵阳的米波管实验室为他拍下一张工作照,照片题了四个字:科学探索永无止境。
六十岁以后,他转向了更难的"五倍音速"
1995年,乐嘉陵当选中国工程院院士。对很多人来说,这是功成身退的年纪;对他,却是一场新长征的起点。
20世纪90年代,他在国内组织开展吸气式高超声速飞行器的发展战略研究。所谓高超声速,一般指速度超过5倍音速;而"吸气式",是让发动机在大气层内直接吸取空气中的氧气燃烧,不必像火箭那样自带氧化剂——其中最核心的超燃冲压发动机,气流在燃烧室里以超声速通过,点火和稳定燃烧的难度,被形容为"在龙卷风中点燃一根火柴"。
他把气动中心近百名研究人员组织成一个团队,几十年钉在这一个方向上:研制2.4米大型脉冲燃烧风洞,开展相关飞行试验研究,基于超级计算开发超声速燃烧三维大规模并行数值模拟软件,再配套极端条件下的试验诊断技术。地面试验、数值计算、飞行试验三条线互相校验、螺旋推进,最终在超燃冲压发动机及其地面试验研究上取得重大突破。他主编的《再入物理》在2005年出版,把几十年的积累沉淀成学科教材。
为了从根上回答发动机里的湍流燃烧问题,他还牵头论证提出"面向发动机的湍流燃烧基础研究"项目,被列入国家自然科学基金重大研究计划。光明日报和人民网在报道气动中心时,都把这笔"战略校准"归功于这位学科带头人。
89岁还在追踪前沿,87岁给大学生讲科普
乐嘉陵是西北工业大学的外聘院士和博士生导师,2001年受聘时已培养24名研究生,其中8名博士。他在国内外学术期刊和会议上发表论文160余篇,直到86岁,还和西南科技大学联合培养的学生一起,在流体力学权威期刊《流体物理学》上发表关于超声速燃烧室流场智能重构的论文。
2023年9月22日,87岁的他走进西南科技大学的学术报告厅,给大学生作"吸气式高超声速技术研究与展望"的科普报告,勉励年轻人提升科学素质、助力科技自立自强。两年后的成都会议上,89岁的他仍在为本领域校准方向。
他一生获得过三次国防科工委科技进步一等奖(1992、1993、1995年)、军队科技进步一等奖、国家科技进步奖,2007年获何梁何利基金科学与技术进步奖(数学力学奖),2019年获中国空气动力学会成就奖。
在国家需求牵引下,科学研究和工程技术要螺旋式迭代,相互成就。
—— 乐嘉陵,第十六届全国高超声速科技学术会议开幕式致辞,2025年5月(中科院力学所官网报道)乐嘉陵
出生:1936年3月,浙江省镇海县(今宁波市北仑区)
学历:1954 年考入北京航空学院,1956 年进入空气动力学专业,1964 年北航空气动力专业研究生班毕业
身份:中国空气动力研究与发展中心研究员,曾任中心副主任、总工程师;西北工业大学教授、博士生导师;原总装备部科技委兼职委员、空气动力学专业组组长
主要成就:我国高超声速空气动力学试验、再入气动物理、火箭空气动力学和吸气式高超声速技术带头人之一;主持研制十多种激波管、脉冲/连续式风洞装置;主持载人航天工程关键技改方案论证建设;领导近百人团队在超燃冲压发动机及地面试验领域实现重大突破;主编《再入物理》(2005),发表论文160余篇
荣誉:国防科工委科技进步一等奖3次(1992/1993/1995)、军队科技进步一等奖、国家科技进步奖、何梁何利基金科学与技术进步奖(2007,数学力学奖)、中国空气动力学会成就奖(2019)
当选院士:1995 年,中国工程院机械与运载工程学部
空气动力学是一门"给国家争时间"的学问——今天在风洞里做的每一次试验,都是为十几年后才上天的飞行器铺路。乐嘉陵在绵阳的山沟里,把这件需要前瞻、更需要耐心的事做了半个多世纪:前半生为火箭和飞船造"风",后半生为更快的空天飞行器探路。
89岁还站在学术会议的讲台上,他追踪的依然是那个少年时代就选定的问题:怎样让中国的飞行器,飞得更快、更稳、更高。