骞翮远翥拓新路 笃信精勤谱华章

陈曦

他，睿智严谨，取得了至高荣誉。在复杂结构的振动分析和振动设计领域优秀科学家的奥林匹克竞技场上，他勇夺一“金”。他提出的汽轮机整圈连接长叶片振动设计的新方法和叶片调频的“三重点”理论，解决了我国自行设计大容量汽轮机中的一个技术关键，促成了新中国成立初期我国新一代主力机组的批量生产。随后又连续在振动诊断技术和动力学拓展领域不断刷新国内外记录，成为引领该领域创新发展的一代楷模。

他，循循善诱，作风朴素低调。在动力学及振动工程学科领域这方热土上，他培养了一批骨干和精英。他甘愿做动力学技术领域的一捧春泥，用丰厚的学养和高尚的品德言传身教，培育着我国该领域的科技新苗。

他，就是我国著名机械动力学与振动专家、中国工程院院士黄文虎教授。

预拓荒者砥砺前行

1949年毕业于浙江大学电机系电讯组的黄文虎，有幸与新中国共同成长，后因工作需要被抽调改行学习力学并任力学教师，而在哈尔滨工业大学研究生班学习时的结业论文指定研究振动问题，更让他明确了一生的专业研究方向。他作为工科大学的教师，一生密切关注结合生产实际的应用基础理论及其应用研究，解决了若干生产中的关键科学技术问题。

从上世纪50年代到70年代初，黄文虎一直从事振动理论的研究和教学工作，但还未和实际的工程问题相结合。直到1972年，他来到哈尔滨汽轮机厂，恰逢我国“五年计划”经济的迅速发展时期，他们发现建国初期仿照苏联技术自行设计的20万千瓦主力机组已经无法满足国家经济发展的需求，为此，哈尔滨汽轮机厂承担起了自行研制大容量的60万千瓦汽轮发电机组的重点工程项目，希望为我国研制新的主力机组，摆脱国外的技术垄断，提高国内自主创新能力。

在这一重点工程中，黄文虎凭借着在振动研究领域的丰富经验，主要负责汽轮机叶片振动设计理论和技术问题的探索和研究，这也是大容量机组研制过程中的一个关键技术难题。因为按气动力要求，该机末级叶片长达1米，叶片所承受的离心力近万吨，如果汽轮机转子上叶片的频率与气流激振力的频率重迭，将发生危险的“共振”现象。叶片的激烈振动可能导致叶片断裂，巨大离心力下的断叶片将造成重大事故，严重的甚至机毁人亡。

为了提高叶片动刚度和强度，黄文虎决定采用拱形围带和松拉金整圈连接方案。但这一方案结构复杂，调频原则不明，当时国内外尚未见到有关设计方法，这样，长叶片设计就成了60万千瓦机组设计的一个关键问题。

黄文虎在困难面前迎难而上，展开深入的调查，并与工厂设计人员一起构造力学模型，推导振动方程，在没有国外资料的情况下，他利用自己长期积累的振动知识，提出了一种全新的理论与计算方法。紧接着，他与设计人员一同编排程序，一起计算，一起作振动模型试验，结果证明他们所提出的被称之为“三重点”调频理论是正确的，使得长叶片设计工作得以顺利进行。利用这一方法，设计的长叶片既轻巧，又安全，节省了大量的合金材料，和法国同类自由长叶片相比，约轻1/3左右。厂方决定采纳，用于60万千瓦机汽轮发电机组的设计，黄文虎创造性地解决了这一关键科学技术问题，促成了我国新一代主力机组的批量生产。当时这一理论在国内外是首创，填补了中国汽轮机长叶片振动计算中的空白。有关这方面的文章《整圈连接叶片组的自由和受迫振动》、《具有随机参数的周期结构的振动》分别于1981年和1982年发表在美国的权威杂志《美国航空航天学报》上，多次被国内外检索引用。

值得一提的是，同类型的叶片结构不限于电厂的汽轮发电机组，还广泛应用于航空发动机、火箭的液氧泵及化工流程机械等多種旋转机械结构。该创新理论和方法广泛应用于国内有关厂所，是我国在该领域自主创新的典范，而黄文虎院士以卓越的贡献成为我国该领域的拓荒者。

强强联手共同剑指

随着科学技术的发展，机械设备越来越复杂、自动化水平越来越高、机械设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大，机器运行中发生的任何故障或失效不仅会造成重大的经济损失，甚至还可能导致人员伤亡。通过对设备工况进行检测，对故障发展趋势进行早期诊断，找出故障原因，采取措施避免设备的突然损坏，使之安全经济地运转，在现代工业生产中起着重要的作用。开展故障诊断技术的研究具有重要的现实意义。黄文虎团队则是国内故障诊断技术研究的先行者，先后在学术上发展了模糊诊断、人工智能、神经网络、专家系统等诊断技术，他们提出的模糊诊断等新概念和方法，把人工智能专家系统理论及新一代计算机的神经网络理论和方法引入故障诊断。这些开创性的工作为故障诊断开辟了新路。

同时，黄文虎团队致力于故障诊断设备的研制和开发工作，在国内较早和成功地将微机应用于汽轮发电机组和振动监测与故障诊断上，开发了几套具有中国特色的振动监测与故障诊断系统。这些系统可将大量机组运行资料储存起来，随时通过人机对话查阅历史运行资料。在旋转机械故障诊断领域，开发了故障诊断系统产品，装备于国内多家电厂和石化企业，取得了重大的经济效益和社会效益，产品已列入《1995年国家科技成果重点推广计划项目》。

黄文虎团队针对当时全国电力供应严重短缺，多家发电厂机组故障频发的情况，选择了与专业研究所及清华大学、上海交大、华中科技大学等高校强强联合，在国家“六五”、“七五”、“八五”计划期间，连续在国家科技攻关项目支持下，系统地开展了发电系统机组故障诊断技术和产品开发的研究。应用于若干电厂，取得了系列的成果，有效缓解了国内电力供应的窘境，也进一步增强了他们在故障诊断技术方面的研究信心。

在这之后，黄文虎团队还将故障诊断技术引向航天飞行器，在卫星等空间飞行器故障诊断技术方面取得重要成果，为故障诊断技术在我国航天领域的应用开拓了途径。针对神舟号载人飞船飞行过程中无法预知的故障，他们提出了“对应于在空间运行的卫星，在地面设置一个同步运行的、并实时与之比对的模拟器的方案”。此设备对空间运行的卫星出现的故障，将可由地面专家进行“实时的”故障诊断，并“实时”给出消除障碍、恢复正常运行的对策。并通过实验证明了其可行性，得到了设计部门的采纳，并获得国防科工委科技进步奖，是我国故障诊断技术的又一次大跨步前进。

动力学界谱写新章

动力学的反问题是70年代以来科学发展的前沿问题，有极其广泛和深远的前景。而黄文虎是在中国率先提出研究动力学反问题的人之一。他将自动控制理论中的系统辩识理论应用于振动参数的辩识中，并把研究重点放在还不成熟的时域方法上，得出了振动参数可辩识性条件的若干结论。他发展了结构振动参数的辩识方法，提出了一些计算方法，在提高识别精度、抗干扰能力、鉴别虚假模态等方面作出了重大改进。因而在结构动力学的反问题研究方面取得了较系统的成果，在“结构振动参数识别的理论基础研究”方面获得航天部科技进步二等奖。

在我国航天技术的不同发展阶段，黄文虎团队还开展了相应的研究。包括早期的舱体翼面组合结构振动分析和计算程序研究；捆绑火箭动力学研究；对首次采用三轴稳定体制的东方红三号通讯卫星的大面积柔性太阳能帆板振动及稳定性研究；航天结构主被动一体化振动控制的研究；航天器多体复杂系统非线性动力学与控制研究等，并取得了一系列可喜成绩。

为了改善卫星的力学环境以增加有效载荷，黄文虎团队开展了整星减振隔振技术的研究，空间飞行器不同于地面设备，它受到质量、空间、电源、电磁兼容等多种条件的严格限制，使得减振隔振可采取的手段十分有限，迄今国际上在大型卫星上也尚未能突破。他们以风云一号卫星为背景，积累了多种方案的大量仿真计算和实验室模型的试验结果，为航天部门的设计提供了基础数据。与我国重工集团702所合作，在国内开拓将动力学研究的领域扩展到水下和出、入水面的高速航行体动力学，引领国内动力学研究不断发展。

行为世范德艺双馨

作为一位博士生导师，黄文虎教授自上世纪五十年代走上那三尺讲台的时候，便对教书育人有了深深的迷恋和虔诚的使命感。他深知人才對国家发展的重要性，更懂得国家对创新人才的渴求，因此，对学生他总是倾囊相授、毫无保留，先后培养博士生70余人，大部分已成为国内航天、航空及其他领域的技术骨干；对学科建设他更是不遗余力、无私奉献，筹建飞行器结构强度专业，参与教材翻译与编写工作，有效促进了该学科的发展。

学为人师、行为世范，显大家气度；著书立说、厚德载物，成高山仰止。相信随着时间的推移，黄文虎院士对于我国动力学理论的建设和发展所起到的作用，必将日益凸显。而他培养的高新人才也必将在科技创新打拼出自己的一片天地，为祖国的创新强国梦注入自己的力量！

专家简介：

黄文虎，浙江永康人，1926年出生，1945年考入浙江大学电机系电讯组，1950年到哈尔滨工业大学研究生班学习。曾任职哈工大航天学院飞行器动力学与控制研究所教授、哈工大副校长、校长，中国振动工程学会理事长，1995年入选中国工程院院士。专业方向是一般力学，又称动力学与控制。承担并完成了国家和各部门的应用基础研究项目共70多项，创造性地解决了若干关键科学技术问题，获国家科技进步二等奖1项，部省级科技进步一等奖6项，二、三等奖10项，在国内外出版专著7部，发表学术论文334篇。