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词条 林鸿荪
释义

林鸿荪,力学家,化学流体力学专家。在创建中国科学院数学研究所力学研究室及后来的力学研究所的过程中做了大量工作,为创立新的力学学科——化学流体力学作出贡献。60年代在研究液氢液氧火箭发动机总体方案、燃烧、传热、低温技术和地面试车技术,以及在组织领导研制低空导弹技术等方面,取得重要进展。为后来的发展打下重要基础,也为国家培养了一批优秀的力学人才。

中文名:林鸿荪

国籍:中国

民族:汉

出生地:天津

出生日期:1925年10月25日

性别:男

人物简历

1943-1945年 印度加尔各答大学化学系学习。

1947年 毕业于美国Delaware大学化工系。

1949年 在美国布朗大学获数学硕士学位。

1950-1955年 任中国科学院数学研究所力学研究室助理研究员,研究室室务秘书。

1956-1968年 任中国科学院力学研究所副研究员。

1956-1958年 任力学研究所化学流体力学研究组组长。

1958-1959年 任力学研究所学术秘书,134办公室负责人。

1960-1963年 任力学研究所二部第十三研究室副主任。

1964-1968年 任力学研究所分部副主任。

1968年3月 国防科委第十七研究院直属分队副研究员。

1968年12月15日 逝世于北京。

人物生平

林鸿荪,出生于天津,他的父亲是一位有爱国思想的银行家,抗日战争初期任天津中国银行副行长,后被派往印度,任印度中国银行行长。天津日本侵略军曾企图把中国银行所存的一批白银搜括走,他父亲利用英日之间的矛盾与日军进行周旋,保护了民族财产。在这种环境影响下,培育了林鸿荪抗日爱国、追求光明的思想。当日本侵驻天津的势力日益猖獗的时候,林鸿荪和他的姐姐、弟弟由父亲安排先一步离开天津来到上海,并进入上海南洋模范中学求学。林鸿荪聪颖好学,学习成绩名列前茅,且爱好文学、音乐和翻译,他接近进步团体,积极参加其活动。

1943年春,林鸿荪还未读完高中三年级,就离开上海随父亲去印度,考上加尔各答大学化学系学习。又于1945年春转赴美国Delaware大学化工系学习,1947年秋以优异成绩毕业,获工科学士学位和α-β-κ奖。1947年秋转到布朗大学学习应用数学,并获得该校奖学金。1949年秋以优异成绩获硕士学位,并紧接着攻读博士学位。林鸿荪在美国求学期间一直关心着祖国的解放事业,积极参加留美进步学生组织的各种活动,如1948年参加了“北美基督教学生联合会(CSCA)”,1949年参加留美科协领导的读书会。在这些组织的活动中,林鸿荪思想十分活跃,使他有机会与不少思想进步的留美学生交往相处,接触到不少革命理论书籍,这对他后来投身革命事业有很大影响。

1950年夏天,正当林鸿荪埋头紧张地撰写博士论文的时候,朝鲜战争爆发了,林鸿荪再也无心继续钻研数学,他毅然放弃了不久即可获得博士学位的机会,日夜兼程回到祖国,正好赶上参加1950年的国庆观礼,不久就投入祖国的科学事业。当年冬天,经组织安排,林鸿荪来到中国科学院数学研究所工作。同年和在美国一起参加进步留美学生活动的杨友鸾结婚。

在数学研究所,林鸿荪和胡海昌等积极协助钱伟长筹建力学研究室。这是我国第一个力学研究机构。它于1951年成立时,钱伟长任研究室主任,林鸿荪任室务秘书,承担了研究室大量日常事务工作。力学研究室是一个学术思想非常活跃的研究集体,林鸿荪一方面积极参加钱伟长组织的“圆薄板大挠度问题”讨论班等活动,又积极开展塑性力学和流体力学的研究、教学工作。1953年开始,他在北京大学数学力学系讲授流体力学课,指导学生的毕业论文。1955年11月,钱学森和钱伟长筹建力学研究所,林鸿荪积极主动承担了许多具体工作。在他的组织下,当年12月就把力学研究室从清华园搬迁到中关村化学所大楼办公,为建所准备各种物质条件。

1956年1月,力学研究所正式成立,林鸿荪被分配到塑性力学研究组工作,同时受钱学森的委托开辟一个新学科——化学流体力学的研究方向。

这年春天,周恩来总理、聂荣臻副总理组织全国科技界制订科技发展十二年规划时,林鸿荪和朱兆祥、郑哲敏一起,作为钱学森、钱伟长的助手,参加了规划的起草工作。

1956年秋,力学所正式建立化学流体力学研究组,林鸿荪任组长,从此开始了艰难的创业历程。1957年招收了研究生。经过短短两年的努力,到1958年秋已相继开辟了四五个研究课题,并和化工冶金所、大连化学物理所、化工部、石油部、冶金部等单位建立了协作关系,在中国科技大学设立了相应专业。

林鸿荪十分热心于科学普及工作,经常为《科学画报》等刊物写稿。1957年夏,在搜集整理了国外大量资料的基础上,写出一篇关于人造卫星运行原理的文章,引起很多人的注目。不久(1957年10月4日),全世界第一颗人造卫星上了天,全球轰动,从此许多单位来向林鸿荪请教,请他去作报告。林鸿荪总是想法在繁忙的工作中挤出时间到各部门做报告、解答问题,尽量满足群众的要求,这件事给人们留下了极其深刻的印象。

1958年“大跃进”开始以后,林鸿荪的工作更加繁忙。1958年9月,他兼任了力学研究所学术秘书,协助钱学森、郭永怀处理日常业务工作。10月,力学研究所的机构和体制进行了大调整,把主力转向火箭和航天技术研究。当时成立了两个大机构,即负责卫星和运载火箭设计的“上海机电设计院”、研究探索高能推进剂组合与火箭发动机地面试验的“怀柔试验基地”;还建立了一个协调京沪两处工作的办事机构——134办公室。林鸿荪既是“怀柔试验基地”的业务负责人,又是134办公室的负责人之一,担子很重。这时正逢国家三年困难时期,也是林鸿荪一生中最繁忙、最艰苦但却是他的情绪最高昂的时期。1960年11月,林鸿荪加入了中国共产党,终于实现了他多年来所追求的夙愿。

1960年11月,林鸿荪被任命为力学研究所第十三研究室副主任。这个时期,林鸿荪的主要工作是在钱学森的直接领导下,掌握火箭发动机试车技术、液氢液氧火箭发动机的预研以及对发动机中的燃烧问题、传热问题进行理论与实验研究。1964年1月,成立中国科学院力学所怀柔分部,林鸿荪担任负责业务工作的副主任。

1965年7月,中国科学院接受了中央专委下达的研制超低空的地对空导弹任务,为此,中国科学院组织全院27个单位共同协作攻关,并建立了领导小组和总设计师组。力学所为总体设计单位,郭永怀为总设计师组组长,林鸿荪、屠善澄为副组长。实际上,当时郭永怀的主要精力在核武器研究院,总设计师的实际责任是由林鸿荪负责。在中国科学院、力学所领导的支持下,他情绪高昂,极其紧张但有秩序地带动全室协调地工作。在全院各参战单位共同努力下,前后只用了1年零3个月时间,就进行了两次试验弹的发射试验、两次飞行试验,取得了重要进展,积累了丰富的经验和资料,也为国家培养、锻炼出一支能打硬仗的科技队伍。林鸿荪为此付出巨大的劳动和血汗,为国家作出重要贡献。

“文化大革命”开始后,超低空导弹研制工作被迫停顿。不久,林鸿荪因莫须有的罪名被“隔离审查”,并受到人身侮辱和精神上的严重折磨,终于在1968年12月15日含冤而死。科技界和熟悉林鸿荪的人们都为此而震惊,为我们国家失去这样一位年轻有为、才华出众、忠于人民的科学家而惋惜。

主要贡献

创建化学流体力学

钱学森认为,一般化工反应器中的反应过程大多是低速反应。而从力学角度看,像火箭发动机则是一种高强度的化工反应器。如能将流体力学方法用于研究化工、冶金等过程,将会大幅度提高生产效率。如能将冲击波巧妙地应用于化工反应将会出现超高速反应。这就是钱学森创建化学流体力学的基本思路。林鸿荪是应用数学专家,化学、化工和流体力学的基础又很扎实,加上他的思维敏锐、富有开拓精神,在力学所,创建化学流体力学这一高难度任务就很自然地落到他的肩上。自从林鸿荪受托开辟化学流体力学的任务后,迅即投入查阅文献和调查研究的紧张工作之中,他只用了短短半年时间,就提出若干个紧密联系实际的研究方向,包括固定床、固体流态化、冲压发动机中的稳定燃烧问题、转炉顶吹氧气炼钢中流体力学问题等,其中又把化工、冶金工业中有广泛应用前景的固体流态化作为近期主攻方向。

为了使研究工作既能密切联系实际,又能与产业部门研究机构有明确的分工,他亲自带领组里年轻人深入到工业部门调查,同时也非常重视对国内外有关文献资料的搜集,并组织全组作了详尽的研究和总结。

与化工冶金研究所是合作关系最好的单位。林鸿荪与郭慕荪经常交流固体流态化方面科技信息,两所共同举办了“固体流态化”专题讨论班,双方作了明确的分工:力学所以流态化机理研究为主,化工冶金所则侧重实际冶金过程的应用研究。根据两家分工,林鸿荪对流态化实验室的建设抓得很紧,1958年夏,在力学研究所新大楼刚刚建成还不到半年时间,流态化实验室就已初具规模,并进行了试运行。

为了能以较快速度建立起一支从事化学流体力学研究的高水平的科研队伍,经林鸿荪的努力,力学所首批招收研究生时就录取了两名化学流体力学专业的学生,同时筹划在中国科技大学力学系建立相应的专业。到1958年秋,化学流体力学研究组的力量有了很大增长,已从两年前的3人发展到10人,已经提出的几个方向都已有人着手开展工作,取得一定进展。

1958年10月,力学所贯彻以任务带学科的方针,对研究体制进行了大调整,所有以学科为主线建立起来的研究被撤消,化学流体力学研究组也不例外。虽然化学流体力学创建的历史还很短,但林鸿荪对它已经产生了极其浓厚的兴趣,并不会因为研究机构撤消而停止研究。特别是对人才的培养从未放松过。他在中国科技大学的教学工作一直按原定计划进行,风雨无阻,挤时间备课,自编讲义,非常认真。从中国科技大学第一届化学流体专业的学生开始上课直至“文化大革命”,林鸿荪不管工作多么繁忙,每学年都要亲自指导几名学生的毕业论文。这些学生毕业后大部份被分回到力学所工作,后来都成为业务骨干。

为发展我国航天事业,林鸿荪服从研究所的总体安排,从1960年秋起,将主要精力投入到液氢液氧火箭发动机的研究工作中去。他对其中的燃烧问题特别重视,始终不忘与开辟化学流体力学的工作相联系。他认为,燃烧理论是化学流体力学学科中的一个十分重要的方向。通过几年来实际任务的推动和林鸿荪的努力,火箭发动机中的燃烧理论研究取得重要进展。1964年3月,在大连由国防科委主持召开的“火箭发动机燃烧与烧蚀专题学术讨论会”上,林鸿荪作了学术报告。这篇论文比较系统地阐述了林鸿荪关于燃烧理论的基本思路。林鸿荪就是这样在肩挑繁重的国防尖端研究任务与科研组织管理工作之同时,抓紧一切时间,以“任务带学科”对化学流体力学理论进行深入系统的钻研,力争有新的突破。他已和科学出版社签订了出版一部化学流体力学专著的计划,书稿装了满满一箱即将脱稿。林鸿荪的妻子杨友鸾最清楚,这一箱书稿是林鸿荪的“命根子”,比任何东西都要宝贵,因为里面凝结着林鸿荪无数个日日夜夜的心血啊!可是就在书稿快要交给出版社的时候,林鸿荪在文革清队时被“隔离审查”了。他的妻子把那个装满书稿的“小箱”像无价之宝一样加以保管,一直到她要去干校劳动前夕,她深感下农场时自己带在身边并不安全,才不得不将“小箱”主动送交给当时的革委会和工宣队,委托他们代为妥善保管。殊不知,在那“读书无用论”笼罩着中国大地的日子里,那时的掌权者当中还有多少人会把这箱“纸”看在眼里呢?当然出版社的计划也早已落空。林鸿荪得到平反昭雪后,他的亲朋好友提出要寻找书稿时,早已不知去向。

林鸿荪那本反映他理论研究成果和水平、但未出版的专著虽然没能和世人见面,但他为开创化学流体力学所作的贡献是不可抹杀的,将载入我国力学发展的史册。

研制液氢液氧火箭发动机

液氢液氧火箭发动机作为航天运载工具有着它独特的优点:能量高,比冲值可达420s以上,有利于大幅度提高有效载荷;无毒,来源丰富。在60年代初,当时全世界还只有美国刚研制成功。在没有掌握任何资料的条件下,力学研究所第十三研究室(后改为怀柔分部)在钱学森的直接领导下,由林鸿荪负责组织全室人员在国内率先开展了液氢液氧火箭发动机的预研工作,历时六七年。

在六七年时间里,由于各种原因,研究任务曾有多次变动,给研究工作带来很多困难,但林鸿荪和参与工作的全体人员锲而不舍,仍然坚持下去,终于获得了重要成果,为我国航天事业赶超世界水平作出贡献。

林鸿荪领导有关人员进行了15t推力和100t推力液氢液氧火箭发动机的总体性能研究,提出研究报告。对推力室的工作特点进行了深入的分析研究后认为,液氢作为冷却介质与一般液体推进剂有很大区别,在详细计算了氢在临界状态下的热物性数据及变化曲线后,说明氢的密度不断有变化,从而提出氢介质在再生冷却通道中为变截面管的设计方案。经过分析研究后确定,液氢经过冷却夹套然后进入推力室时是气体状态,氧在进入推力室时是液态,因而提出环形喷注器的优化方案。

关于液氢液氧火箭推力室的燃烧过程,林鸿荪等人提出了液氧液滴蒸发是燃烧速率控制级的燃烧模型,它能比较准确地描述氢氧火箭燃烧室的工作过程,并进行了大量计算与分析,为燃烧室设计提供了重要依据。林鸿荪还以重点课题深入研究了燃烧振荡问题,从理论上指出解决不稳定燃烧问题的途径,引起理论界和发动机设计部门的很大兴趣和重视。

林鸿荪还组织有关人员开展了液氢、液氧在超临界压力下湍流换热规律的研究,提出了换热模型。与此同时,建立了液氧在超临界压力下传热实验系统,准备下一步为传热设计和冷却夹套阻力计算提供有用数据。

在1960年至1964年四年多时间里,林鸿荪为实验室的建设和掌握实验技术,在荒郊野外,经过无数的艰难困苦,相继建立了硝酸-苯胺火箭燃烧室试车台、气氢-液氧火箭燃烧室试车台、液氢-液氧火箭燃烧室试车台和传热实验室,取得大量有价值的实验数据。在硝酸-苯胺燃烧室试验技术及测量技术方面取得重要成果,计划进一步开展燃烧振荡实验研究。多次进行以气氢和液氧为燃料、推力为200kg的燃烧室性能试验,其中最长一次正常运行时间达400多秒之久;取得一批燃烧室性能数据,与理论计算结果十分吻合,是设计推力室时十分宝贵的资料;同时,解决了点火起动、喷注器设计、压力调节、混合比控制、测试技术……等一系列技术问题。1964年11月24日,在林鸿荪指挥下,我国第一次正式以液氢和液氧为推进剂、推力为500kg的火箭发动机地面试车一次点火试验成功,试车时间超过20s,它标志着这种高能火箭发动机研制进程中一次重大的技术突破,尤其是有关低温技术的掌握,也是液态氢从实验室少量使用转到大量工业化应用过程的一次突破。

上述成果的获得为我国研制用于航天运载工具中的第三级发动机(以液氢液氧为推进剂)迈开了第一步,奠定了重要基础。

正因为有了60年代的这些成果,终于在70年代初有可能正式设计研制液氢液氧火箭发动机。1984年4月,这种发动机第一次用于《长征3号》运载火箭,我国首次实验同步通信卫星发射试验取得成功,从此我国开始跻身于世界航天大国之列,为国家争了光。所有尊重历史的人们都会记住林鸿荪和他的同事们为此所付出的辛勤劳动和血汗,赞美他们为国家所作出的重要贡献。

研制超低空地空导弹

在中国科学院的军工史上,曾经有过一曲二十几个单位团结协作研制导弹的颂歌——“541”任务,它使曾经参与过这项任务的同志们终生难忘。

1965年秋开始,中国科学院二十几个单位、1000多名同志在院领导的统一组织领导下,紧密协作、拼搏战斗,研制超低空地空小型导弹(代号“541”任务),只用了一年零三个月的时间就完成了试验弹的研制并进行了两次发射试验和两次飞行试验,取得了重大进展。这些成果后来我国研制成功同类型的地空导弹提供了重要条件。后来科学院的很多科技人员都常常用“541”速度来形容工作进展之高速度。林鸿荪作为总设计师组副组长、总体设计单位(力学所分部)的技术负责人为此任务付出高强度的劳动,作出特殊的贡献。

1965年春,根据中央专委和中国科学院的要求,要以两年左右时间研制出一种能被战士肩扛的超低空导弹。这种导弹类似于当时美国研制的“红眼睛”(Red Eye)超小型地空导弹,美国用了近十年时间研制成功。那时科技人员能找到的资料仅有一张照片,困难之大可想而知。林鸿荪首先和大家一起对这种导弹的作战使用要求和战术技术性能指标进行了深入论证和详细分析,列出了必须解决的关键问题。重量要轻,推进剂比冲要高,导弹一出筒就要咬住目标跟踪追击,要保证战士的安全,要有高效率的战斗部……等等。中国科学院把该项任务作为当年全院第一号任务,并于1965年7月成立了领导小组、总设计师组和“541”办公室,以做好领导与协调工作,郭永怀被任命为总设计师组组长,林鸿荪、屠善澄和顾以健被任命为总设计师组副组长。力学研究所分部负责弹体总体设计,发动机和发射系统研制,空气动力及结构强度的分析和试验,林鸿荪是分部副主任,技术总负责。从此,林鸿荪开始投入了一场“短兵相接”的激战,为了“541”,他不知度过了多少个不眠之夜。

林鸿荪和屠善澄、顾以健等总设计师组成员一起,通过对照片的研究分析、推算、仿真试验的反设计,很快提出了总体和各分系统的技术途径、设计方案及研制任务书,并在科学院的统一领导下按照全国、全院大协作的精神,全面展开了导弹的研制工作。

林鸿荪深知自己身上的重担。力学所怀柔分部实际上是“541”任务的总体部,又是两个十分重要部件(发动机和发射系统)的研究单位。林鸿荪是分部技术总负责兼副总设计师。在林鸿荪的主持下,不到一个月的时间就完成了试验弹总体设计方案,完成了发动机和发射系统的设计图纸资料,提交总设计师会议讨论后付诸实施。工作中林鸿荪紧密依靠群众、依靠组织,集思广益、群策群力。

整个研制工作过程像一次团结协作的大合唱,林鸿荪就是合唱队的指挥。由于任务分散在二十几个单位干,常常是一个舱段甚至一个大部件都是由几个单位共同完成,这就要求相互间配合默契、紧密合作,更重要的是有一个有效的协调和调度机构,有一名称职的总指挥。经过短短三个多月的努力,发动机地面试验进行了300多次,达到了预定设计要求,其它分系统和各项工作也都按时或提前完成。林鸿荪还组织分部有关科技人员用了40天时间就在怀柔建立了一个达到相当水平的小型导弹发射试验场。1965年12月~1966 年1月,在林鸿荪指挥下在怀柔试验发射场进行了多发试验弹的发射试验,得到了重要试验资料,1966年3月至4月又在国家靶场进行了飞行试验。这两次试验,全面检验了试验设计方案,取得重大进展。根据试验结果作了一些改进后又进行了一次发射试验和一次飞行试验,从而为进一步设计提供了重要依据。通过这一段工作,肯定了发动机、发射装置以及气动力、结构设计方案的可行性,下一步重点将转向制导方案的改进上去。

在这一段非同寻常的日子里,林鸿荪为“541”任务呕心沥血、日夜操劳,为任务的顺利推进付出辛勤的劳动,同时也充分表现出他博学多才的创造力与善于协调的凝聚力。他对研制过程中的每一个比较重要的问题都是亲自过问或亲临第一线指挥,不放过一个细小的疑点、漏洞,严格把关。通过短短几个月的时间,在林鸿荪、屠善澄和顾以健等的主持下,在5个技术问题方面有了重要突破。

1.选定了一种高比冲而又比较成熟的固体推进剂,经数百次热试车证明工艺可靠,性能参数完全达到设计指标;

2.解决了发动机壳体加工的一系列技术难关(包括轻质高强度合金钢薄板的焊接工艺、喷管防热设计、发动机内壁防热方案及工艺等),保证了工作可靠性并达到预定的较轻的重要指标要求;

3.气动力理论分析与飞行试验实测数据相当一致,为弹道计算与精确可靠制导方案的确定提供了十分重要的依据;

4.超小型红外导引头初步研制成功填补了国内空白;

5.发射系统设计和二次发射方案已达到预定要求。

“541”任务虽然因“文化大革命”的冲击而中途停下来,但是这些重要研究成果都为后来的工作打下坚实基础,有关资料都转给有关部门并为以后研制成功同类的低空导弹提供了基础。因此人们都不会忘记60年代中期在中国科学院二十几个单位联合作战的战绩,不会忘记“541”精神的含义,更不会忘记林鸿荪、屠善澄、顾以健和其他参与这一工作的同志们所做的重要贡献。

人物评价

林鸿荪是一位博学多识、才华横溢的科学家,他对新事物极其敏感,富于开拓精神,他论述问题条理分明、有很强的说服力,凡是听过他讲课或报告的人都留下深刻的印象。但在他的品质中最使人感动的是对祖国无比热爱、甘当无名英雄、无私奉献的精神。在1959年纪念“五四”青年节的一次座谈会上,林鸿荪讲了一段感人肺腑的话,给与会者留下深刻的印象。他说:“全国解放后,青年人不再有机会在硝烟迷漫的战场上经受考验,但是在和平环境中同样存在着考验。比如在科研战线,一些开拓性工作、社会工作、科技管理工作都要求有同志去参与,他们一时甚至永远出不了成果,是科研战线上的无名英雄,可是这些工作都是不可缺少的。我们纪念五四青年节,要学习革命前辈的爱国精神,善于摆正个人与集体的关系。”林鸿荪不仅这样讲,而且在实际行动中也是这样去做的。50年代初,林鸿荪回国后就一直在钱伟长领导下,从事固体力学方面的理论研究工作,由于他有深厚的数学基础,不久就发表了若干研究论文。如果能继续努力下去,必将会培育出丰硕的成果。但不久,力学所成立后,钱学森要求他开辟化学流体力学新学科,这是整个科学事业发展的需要,他就毫不犹豫地投身于开拓新领域的事业中去。

林鸿荪那本反映他理论研究成果和水平、但未出版的专著虽然没能和世人见面,但他为开创化学流体力学所作的贡献是不可抹杀的,将载入我国力学发展的史册。

主要论著

1 林鸿荪.具复连通截面柱体的扭转问题的变分解法.物理学报,1953,9(2):221~237.

2 林鸿荪.片流边界层中气流及热转移.物理学报,1954,10(1):71 ~88.

3 林鸿荪.轴对称塑性变形问题.物理学报,1954,10(2):89~104.

4 钱伟长,林鸿荪,胡海昌,叶开源.弹性圆薄板大挠度问题.北京:科学出版社,1954.

5 (苏)库兹澳佐夫著.林鸿荪等译.流体动力学.上海:高等教育出版社,1955年.

6 钱伟长,林鸿荪,胡海昌,叶开源.弹性柱体的扭转理论.北京:科学出版社,1956年.

7 林鸿荪.任意横向载荷下弹性圆形及圆环形薄板的弯曲.物理学报,1956,12(4):360~372.

8 林鸿荪.产生热的多孔介质中的吹气冷却问题.第一次全国力学学术报告会,1997年2月.

9 林鸿荪.固体流化的几个基本问题.第一次全国力学学术报告会,1997年2月.

10 洛强斯基著.林鸿荪等译.液体与气体力学(上、下册).北京:高等教育出版社。1958~1959年.

11 林鸿荪.火箭发动机燃烧室高频燃烧振荡燃烧.中国科学院力学研究所内部资料。1962年.

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