飞机结构强度试验先驱张阿舟

2019-09-24辛文

大飞机 2019年8期

辛文

“航空四君子”之一的张阿舟是我国著名的力学家、航空工程学家，中国飞机结构强度理论和试验研究的开拓者之一。他因在新中国第一架飞机研制过程中做出的特殊贡献而荣立特等功，他在南京航空航天大学领导的振动研究室不仅达到了一流的学术水准，而且为国家培养了数十名尖端人才。

艰难的求学生涯

1920 年4月14 日，张阿舟生于江苏省丹阳县（今丹阳市）云阳镇的一个书香门第。少年时代，正值国难当头，他逐渐树立了科学报国、航空报国的思想。

1937年夏，卢沟桥事变后，中央大学正式开办航空工程系，张阿舟以优异的成绩成为该系的第一批学生，并获得学校颁发的奖学金。报考时，中央大学尚在南京，入学时已迁至重庆。同年11月，张阿舟从家乡赶到重庆入学，开始了四年的大学生活。1941年毕业后，张阿舟留校担任航空工程系助教。

1944年5月，张阿舟到成都中央航空研究院工作。当时，航空研究院院长是国民政府空军副总司令黄光锐，王助任副院长，是研究院的实际负责人。王助是中国早期著名飞机设计师，曾任波音公司第一任总工程师，他设计的C型水上飞机性能优异，获得美国海军不少订单，为刚刚创立的波音公司掘得了“第一桶金”。在王助的领导下，张阿舟任设计科试造场佐理员，主要从事运输滑翔机的研制工作。

该滑翔机利用四川竹子丰富的特点，采用独特的层竹结构，其强度胜过层板。但未及该机设计制造工作完成，张阿舟便以全国总分第二的成绩被选送到英国留学。1944年8月，他进入布里斯托大学攻读研究生。

布里斯托大学创建于1876年，在航空研究领域具有很高的知名度。在浓厚的学术氛围中，张阿舟如鱼得水，发奋学习，钻研航空科技的前沿課题。他的硕士论文题目是《薄壁尖削比机翼的扭转》，主要用自制的明胶玻璃模型研究和验证他创新的尖削机翼扭转理论。

1947年8月，张阿舟获得科学硕士学位，由导师推荐进入布里斯托飞机工厂研究与发展部任技术员。一年后，他再次到布里斯托大学攻读博士学位，并于1949年12月顺利毕业。

开强度试验之先河

中华人民共和国成立的消息传来，胸怀航空报国志向的张阿舟同大多数留英学生一样极为振奋，盼望及早回国参加新中国的建设。

1950年1月，张阿舟在我国驻英人员的组织下，经香港顺利回国。回国后，他先在重工业部学习和工作，后来被分配到南昌飞机制造厂。在新中国制造的第一架飞机初教5的静力试验中，张阿舟开创了我国飞机强度试验的先河，奠定了我国飞机静力试验的基础。

1954年6月18日，在南昌飞机制造厂，新中国制造的第一架飞机——初教5顺利通过了全机静力试验。

初教5是根据苏联雅克-18飞机全套技术资料制造的双座活塞式初级教练机，曾先后被命名为“一号机”、“红专501”。雅克-18由雅克夫列夫设计局设计，1945年首飞。该机是中国早期从苏联进口的主要教练机，到1954年共进口了256架。1950年7月，苏联政府同意将雅克-18飞机及发动机制造权转让给中国。

初教5全机静力试验是新中国航空工业首次进行该项试验，而且取得了圆满成功！这项重大试验的主持者是南昌飞机制造厂主任工程师、设计科代科长、年仅34岁的张阿舟。

为了做好试验的准备工作，张阿舟组织技术人员首先消化了雅克-18成批生产的静力试验任务书和有关技术资料，然后按照资料准备了杠杆、试验架、立柱和加载设备，并自己设计了测力计、夹具等辅助设备。在人员分配上，以设计科为主，从检验科、工艺科以及起重、搬运、警卫干部中挑选部分人员组成现场试验队伍，详细规定了每个人的岗位责任，宣布严格的现场纪律和试验人员守则，进行了多次模拟预试练兵，以保证试验中不因突发事件而惊慌失措。从1954年4月5日至5月10日，完成了各项试验准备工作。

5月12日，试验正式开始。在进行全机破坏试验时，张阿舟担任现场总指挥。当时，场内的人们屏住呼吸，鸦雀无声，张阿舟发出了加载指令，各加载点的试验人员有条不紊地投入工作，加载、读数、测量、记录……当加载达到105%～110%时，试验场上发出了一声轰隆巨响，飞机的外翼前梁被破坏，完全符合设计要求。

这项试验一直持续到6月18日，陆续完成了中翼、副翼等14个部件的静力试验。试验结果表明，各部件均达到设计载荷，完全符合设计强度的要求。

当时，航空工业局副局长徐昌裕也在静力试验现场。多年后，他回忆说：“在搞雅克-18时，我对静力试验是什么都不知道，后来就蹲在厂里从头到尾看。做试验时，总顾问也去了。当加载到快要断裂的时候，我感到很紧张，怕不合格。总顾问却很有信心地说不要紧，可以过。结果的确合格了。”

7月3日，试飞员段祥禄驾驶初教5飞上蓝天，新中国制造的第一架飞机诞生了！

经过国家试飞员试飞检查，1954年7月20日，国家试飞委员会认为“飞机性能符合苏联资料及技术要求，可作为空军航校教练机之用，可以进行成批生产。”8月26日，中央军委予以批准。

1954年7月26日，由二机部赵尔陆部长主持，在南昌飞机制造厂举行初教5首飞成功庆功大会，并向毛泽东主席发了报捷电。8月1日，毛主席签发了给南昌飞机厂职工的嘉勉信，信中说：“祝贺你们试制第一架雅克-18飞机成功的胜利。这在建立我国的飞机制造业和增强国防力量上都是一个良好的开端。”

据了解，这是毛泽东在1954年向国防工业企业连发三封嘉勉信的第一封。9月28日，新华社以《我国自制飞机成功，首批自制飞机飞上了祖国的天空》为题，向全世界宣告：中国人从此有了自己制造的飞机。到当年年底，南昌飞机制造厂就生产了10架初教5飞机，第二年又交付部队60架。到1958年10月停产时，初教5共交付了379架。由于在初教5研制过程中的突出贡献，张阿舟荣立特等功。

创办振动研究所

1955年，张阿舟调到南京航空工业专科学校（1956年升格为南京航空学院，1993年改名为南京航空航天大学）任教，先后担任航空工程、力学和相关学科的教学工作，开设过飞机构造与强度、自动调节原理、薄壁结构力学、飞机强度计算、理论力学、直升机设计等多门课程。

张阿舟一边教书育人，一边继续从事飞机结构强度的研究。从20世纪50年代后期到60年代初期，他先后发表了10多篇有关飞机静强度的研究论文，提出了一系列强度计算的原则和方法。

此后，张阿舟转向结构振动理论和应用研究。他的研究成果应用于歼7I、歼7E、强5、直8等飞机的结构设计和试验中，为型号发展做出了重大貢献。

张阿舟先后主持制订和编审了飞机、直升机结构强度和振动方面的多种规范、标准和手册，为我国顺利过渡到自行设计飞机做了大量开创性基础研究和技术储备工作，共有10余项科技成果获得国家和部、省级科技进步奖。

1983年，南航成立了振动研究室，张阿舟任主任。1985年，振动研究室升级为振动工程研究所，张阿舟担任首任所长。该所拥有一支学科齐全、实力雄厚的师资队伍，培养出大量的硕士和博士研究生，承担着航空航天、核工业、车辆、机械、船舶、化工、冶金等多方面的科研课题，是我国颇具规模的振动研究中心。

教学科研双丰收

张阿舟自20世纪60年代开始招收硕士研究生，并于1980年起招收博士研究生，是我国首批博士研究生导师之一。他的学生中，不少人成为科技骨干、学科带头人，如赵淳生、胡海岩先后当选为中科院院士。

张阿舟一直以极大的热情关注着我国航空工业的发展，先后参加了运10和水轰5等飞机的振动分析和排故工作，多次为发展我国自己的干线客机奔走呼号。他还积极参加了我国航空航天工业发展战略的论证和咨询工作，先后对我国发展航天飞机和国产干线飞机等重大问题，向国家有关部门提出过多项重要意见和建议，受到国家和有关部门领导的高度重视。