沈元：中国大飞机事业的推动者

2019-09-03辛文

大飞机 2019年6期

辛文

熟悉中国大飞机发展史的人都知道“航空四君子”。1986年，北京航空学院名誉院长沈元、南京航空学院副院长张阿舟、西北工业大学名誉校长季文美与原航空工业部飞机局局长胡溪涛，联名向邓小平同志上书《千方百计尽早提供和使用国产干线飞机》，此后又多次向中央建言大力发展国产大飞机，四位老专家因此获得了“航空四君子”的雅称。

2016年，在沈元诞辰100周年之际，北京航空航天大学将作为本科生最高荣誉的“金质奖章”更名为“沈元奖章”，将高等工程学院更名为高等理工学院，并冠名“沈元荣誉学院”，以此表达对老校长沈元的深深怀念与尊敬。

战火中的青春

1916年4月26日，沈元出生于福建省福州市一个制作脱胎漆器的手工业者家庭。他天资聪颕，三岁识字，六岁上私塾读四书五经。令人称奇的是，沈元没有上过小学和初中，而是直接上了高中，且学业优异。

1935年，沈元从福州英华中学高中毕业，被保送到燕京大学化学系学习，但他想学的是航空工程。因此，第二年夏天，沈元又报考了清华大学机械系航空工程专业，最终以第三名的佳绩如愿以偿踏进了航空王国。

1937年7月7日，“卢沟桥事变”爆发，日本军机到处狂轰滥炸，清华大学被迫撤退到湖南长沙，借用岳麓山下湖南大学的校舍上课。1938年，沈元又跟着300多位师生，跋山涉水步行1000多公里，辗转到了昆明。

在昆明，清华大学、北京大学和南开大学三所学校联合成立了名扬四方的西南联合大学。在极其艰苦的条件下，沈元刻苦攻读，学业优异。1940年，沈元毕业并留校任航空系助教。

求学英伦

1943年，沈元获得了英国文化委员会的奖学金，到伦敦大学帝国理工学院航空系攻读博士学位。在校期间，沈元在空气动力学领域取得了丰硕成果。

20世纪40年代，航空技术面临着重大革命性变革：活塞式螺旋桨飞机独霸天空的时代即将被终结，喷气式飞机崭露头角。其标志性事件是德国人欧海因與英国人惠特尔分别研制出喷气发动机，并且装在军用飞机上试飞成功。

有了喷气发动机，飞机的速度将由亚声速向超声速发展。没有喷气式发动机的出现，飞机不可能达到超声速（当时，安装活塞式发动机的飞机速度最快只能达到每小时700千米左右），而如果没有外形设计方面的重大改进，光靠喷气发动机，飞机也无法突破声障。沈元敏锐地把握了世界航空技术发展的趋势，他选择的研究课题，就是着眼于解决飞机从亚声速向声速逼近时的空气动力问题。

1945年夏，沈元的博士论文《大马赫数下绕圆柱的可压缩流动的理论探讨》通过了答辩。在研究中，他用速度图法证实了高亚声速流动下，圆柱体附近极限线的存在，从理论上和计算结果上证实了高亚声速流动下，圆柱体表面附近可出现正常流动的局部超声速区。这一研究结果启示了在绕物体（如机翼）的高亚声速流动中，如马赫数不超过某一定值，就可能保持无激波的、含有局部超声速区的跨声速流动。也就是说，沈元从理论上探讨出飞行器上无激波跨声速绕流的可能性。

沈元的研究成果让人们了解了机体形状和激波阻力之间的关系，为设计新型高速飞机提供了理论基础。根据这项研究成果写成的学位论文，获得答辩委员会高度评价，并以英国皇家航空研究院第9873号报告发表。这篇论文受到国际空气动力学界的重视，沈元因此被接纳为英国皇家航空学会副高级会员。

沈元取得博士学位后，又到以生产航空发动机特别是喷气发动机著称的罗罗公司进行技术考察。

罗罗公司创立于1906年，是世界著名的发动机制造商，总部在英国威斯敏斯特市。1942年，罗罗公司根据惠特尔的研究成果，开始研发涡轮喷气发动机，从而开启了喷气式飞机新时代。

在罗罗的考察经历对沈元的影响很大。1973年8月16日，时任北京航空航天学院副院长的沈元主持仪式，聘请伦敦大学帝国理工学院校友、罗罗公司技术董事、发动机专家胡克博士为名誉教授。后来，胡克促成了罗罗公司与中国的深度合作。

参与创办北航

1946年夏，已到而立之年的沈元谢绝了英国一些大学的聘请，回到了朝思暮想的祖国，在清华大学航空系任副教授，一年之后升任教授。

在此期间，沈元一面教书育人，一面继续做科研。1948年，沈元将他在英国取得的研究成果加以扩展，从圆柱体推进到对椭圆柱体在高亚声速气流中的运动规律的研究，对于飞机速度从亚声速到超声速的过渡，在理论研究上更接近于机翼外形的实际。同年4月，他在《清华大学理科报告》第5卷第1期发表了《高亚声速下可压缩性流体绕似椭圆柱体的流动》，在航空界引起了很大反响。

为了开展教研工作，沈元克服经费困难，为清华大学设计并建造了一座低速回流式风洞。这是当时国内高等院校中最先进的风洞，它的试验段截面是椭圆形的，可以进行模型尺寸较大的吹风试验。

1951年11月4日，教育部和重工业部决定成立航空工程学院。为此，国家将清华大学、西北工学院和厦门大学等学校的航空系合并，成立清华大学航空学院，沈元任院长。

1952年5月18日，中央军委出台《关于航空工业建设的决议案》，对航空院系进行进一步调整，将清华大学航空学院和四川大学、北京工业学院等学校的航空系合并，成立北京航空学院。

1952年10月25日，这是中国人民志愿军赴朝参战两周年的日子。这一天，在北京工业学院礼堂举行了北京航空学院成立大会，36岁的沈元被任命为北京航空学院副院长。

当时，学院校址选定为元大都“蓟门烟树”城门以北至柏彦庄湧寿寺小庙之间的约1平方公里的一片土地。国家有关部门迅速调集了清华大学、云南大学、西北工学院等8所院校的航空系教师，组成了最初的创业队伍。开学时，全校共有本科生737人（包括495名新生）、研究生26人、教师108人。

沈元深知，建院任务繁重，从基建计划到专业设置、课程安排、师资培养和师生生活，一切都要从头开始。这一段时间，他致力于推进学校建设工作——从落实筹建方案到制定教学大纲，从组织大批青年教师向苏联专家学习到建立教学组织和制度，沈元倾注了大量精力，使学校各项工作很快走上正轨。

1956年4月4日，国家科学规划委员会召集会议，讨论研究科学发展规划问题。会议将国防工业系统航空部分编为第九组单独活动，由张爱萍直接领导。沈元与会，和钱学森、王弼、徐昌裕、昝凌、黄志千、梁思礼、王裕齐等国内知名专家一道研讨。

这次会议着重讨论了火箭与飞机的关系问题。会上提出了三种意见：第一，全力投入火箭的研究试制；第二，火箭与飞机应同时进行，但主要力量放在火箭方面；第三，前五年先搞火箭，五年后火箭有了一定基础，再回过头搞飞机研制。经过讨论，大家基本同意第二种意见。会议结束后，沈元预见到航天事业的发展需要大量人才，他和学校其他领導一起，采取果断措施，率先在全国高校中创建了火箭、导弹等方面的一整套新专业。这些专业的大批毕业生后来成为我国航天事业的栋梁之才。

1958年，在沈元的组织指导下，北京航空学院开展了“北京一号”旅客机、高精度陀螺以及测试技术等方面的研究和设计试制工作，设计制造了超声速风洞、高空实验设备、液体火箭发动机和冲压发动机试车站等重大教学科研实验设备，填补了多项国内空白。

1978年，全国恢复研究生招生制度，北京航空学院首次一年招收了128名研究生。沈元对研究生培养拟出了“精选苗子，宁缺毋滥，打好基础，严格要求，能力培养和科研任务结合”的方针。此后，沈元还亲自指导培养了四届研究生。

1980年，在副院长岗位上辛勤工作了28年之久的沈元被任命为北京航空学院院长，他牢记初心，大力开展教育教学改革，提出既要把学校办成教育中心，又要办成科研中心。

力推大飞机

作为老一代航空航天资深专家，沈元对我国大飞机的研制十分关注。1983年，他受邀从事我国交通运输战略决策问题的研究，为我国干线飞机的立项研制起到重要作用。

1986年7月30日，中国科学院学部委员、北京航空学院名誉院长沈元联合中国航空学会理事长、西北工业大学名誉校长季文美，中国航空学会副理事长、南京航空学院副院长张阿舟，原航空工业部飞机局局长胡溪涛给中央写了一封信。信中说：“由于支线飞机只占航空运输的极少一部分，所以发展对中国来说仍是空白的干线飞机应当优先。干线飞机市场广阔，《美国航空》1986年1月测算，到1995年中国需要喷气式飞机200～400架。西方飞机工业公司预估中国民航运输周转量将以每年平均20%左右的速度增长，我们岂能让中国市场全部被人占去……上飞机项目以抓干线大运输机最为有利，因为它的带动作用是其他民用飞机难以比拟的，且工作量大，产值利润高。”