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沈元,1916年4月28日生于福建省福州市;1940年,毕业于清华大学;1945年,获英国伦敦大学帝国理工学院博士学位;1980年,当选为中国科学院学部委员(院士)。空气动力学家和航空工程学家,中国航空航天高等教育事业开拓者和教育家。在北京航空学院的筹建、办学方针确定、专业设置、教学计划制定、师资及实验条件建设、科研教学组织领导以及计算机在航空航天中的推广应用等方面发挥了重要作用,率先在高校中创建了火箭、导弹等方面的新专业,为培养航空航天科技人才作出了重要贡献。他曾任中国科协荣誉委员、中国空气动力研究会名誉会长、中国航空学会名誉理事、中国力学学会和中国系统工程学会名誉会员,还曾任民盟中央科技委员会副主任、欧美同学会常务副会长、国家自然科学奖励委员会委员、航空工业部(后为中国航空工业总公司)科学技术委员会特邀委员、国家自然科学基金委员会顾问、国家教委高等工科力学课程指导委员会主任委员、泰国亚洲理工学院董事会成员。
“在你窗前,西府海棠,满树花蕾,叶摇枝扬,在柏彦庄的土地上,尽吐芬芳。海棠树下,你运筹帷幄,写就空天华章;会议室里,你谋篇布局,名师迭出北航……”又是一年海棠花开,北京航空航天大学(以下简称北航)沈元老校长曾经生活多年和工作过的北航东小院北房外,生长的那棵有百年树龄的西府海棠又是满树芬芳。而如今,东小院早已不复存在,但那棵西府海棠依然枝繁叶茂,见证着北航的发展历程。
少年求学,壮志酬筹
沈元,1916年4月28日生于福建省福州市的一个漆器世家。1935年,沈元从福州英华中学高中毕业。由于经济原因,沈元高中毕业后没有立即投考大学。他跟着父亲到青岛,参加当时在青岛举行的展销会,推销家里生产的漆器。展销活动结束后,父亲给他一些钱,让他到北平(即现在的北京)求学。但是这时已过了大学入学考试时期,他只好到毕业前就已保送他去并已被录取的燕京大学学习。由于当时燕京大学并没有他所想学的工科。1936年夏天,沈元又报考了清华大学机械系学习航空工程。当年,清华大学全校录取新生三百名,沈元入学考试成绩是第三名。很巧合,那年投考清华大学录取的前四名,有三名都是学航空的。
沈元的大学生活是在战乱中度过的。他进入清华大学的第二年,1937年7月7日爆发了“卢沟桥事变”,日本帝国主义开始全面侵华战争。清华大学仓促撤退到湖南长沙。由于6月放暑假时沈元就已回家,他就从福州赶到长沙上学。在长沙,清华大学、北京大学和南开大学三所大学借用岳麓山下湖南大学的部分房子,开课度过了一个冬天。1938年,日本侵略军大举南下,国民党军队一溃千里,战火很快要烧到长沙。沈元又跟着学校三百多位师生,背着简单的行李,跋山涉水步行两千余里,一路风餐露宿,穿越湘、黔、滇三省,来到了未被日本占领的昆明。在这里,清华大学、北京大学和南开大学三所学校的师生,联合成立了一所抗战时期西南最高学府—西南联大。抗战时期的生活是很艰苦的。西南联大的师生们在简陋的校舍里,在仪器设备极端缺乏的条件下,忍饥挨饿坚持教学。沈元就在这样艰难的环境下刻苦学习,于1940年毕业。由于他成绩优秀,毕业后被西南联大留下任航空系助教。
1942年,著名的英國科学家李约瑟博士(Dr. Fosph Needham)受英国文化委员会的委托,来华开展中英科学合作和交流工作。他在重庆建立了一所中英科学合作办事处。这个机构负责推荐中国人员去英国进修、研究。1943年,沈元考取了英国文化委员会提供的奖学金,被推荐到英国伦敦大学帝国理工学院航空系攻读博士学位。沈元到英国后,为了争取在取得学位后留出时间去研究机构工作,取得一年实际工作经验后回国,决定用两年时间获取博士学位。他的导师同意帮助他实现这个很难达到的目标。结果,他真的用两年时间拿到了哲学博士学位。
青年才俊,毅然归国
沈元抵达英国的时候,第二次世界大战进入后期。当时的战斗机,最大时速约700公里。要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题。音障是在气流的速度接近音速时开始产生的,这时飞机受到的空气阻力急剧增加,严重的还将导致机毁人亡的事故。声音的速度在海平面为每小时1,223公里,在11,000米的高空是每小时1,062公里。时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能比700公里大得多。当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。
沈元的研究工作,就是要从理论上探讨处在高亚音速气流中的物体,在什么情况下会出现怎样的局部超音和激波。从事这项研究,为了绘制出流体速度图,要做大量的数学运算。当时电子计算机还未问世,在一年多时间里,沈元依靠手摇计算机,进行了大量繁杂的计算,付出了艰苦的劳动,终于对圆柱体在高速气流中的运动规律得出了很有价值的结果。
1945年夏天,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,在伦敦大学接受了哲学博士学位。他的论文用速度图法证实了高亚音速流动下,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音速流动下,圆柱体表面附近可出现正常流动的局部超声速区。它揭示出只有在气流马赫数增加到一定数值时,圆柱体表面某处流线才开始出现来回折转的尖点,这时正常流动才不复存在。他针对当时高速飞行接近音速时产生激波的问题,从理论上探讨无激波跨音速绕流的可能性,第一次从理论计算上得出高亚音速绕圆柱体流动的流线图,得出速度分布,以及在某一临界马赫数以下,流动可以加速到超音速而不致发生激波的可能性。通过这方面的研究,可以掌握高速气流的规律,了解机体形状和产生激波阻力之间的关系,探索是否可能让飞机在无激波的情况下接近音速,从而为设计新型高速飞机奠定理论基础。这个成果,虽然带有近似性,但在沈元之前,还没有人从理论上算出来,因此是一项首创性的成果。根据这项成果写成的学位论文,获得答辩委员会的很高评价,被推荐在英国皇家航空研究院第9873号报告上发表,沈元本人被接纳为英国皇家航空学会副高级会员。
“在你窗前,西府海棠,满树花蕾,叶摇枝扬,在柏彦庄的土地上,尽吐芬芳。海棠树下,你运筹帷幄,写就空天华章;会议室里,你谋篇布局,名师迭出北航……”又是一年海棠花开,北京航空航天大学(以下简称北航)沈元老校长曾经生活多年和工作过的北航东小院北房外,生长的那棵有百年树龄的西府海棠又是满树芬芳。而如今,东小院早已不复存在,但那棵西府海棠依然枝繁叶茂,见证着北航的发展历程。
少年求学,壮志酬筹
沈元,1916年4月28日生于福建省福州市的一个漆器世家。1935年,沈元从福州英华中学高中毕业。由于经济原因,沈元高中毕业后没有立即投考大学。他跟着父亲到青岛,参加当时在青岛举行的展销会,推销家里生产的漆器。展销活动结束后,父亲给他一些钱,让他到北平(即现在的北京)求学。但是这时已过了大学入学考试时期,他只好到毕业前就已保送他去并已被录取的燕京大学学习。由于当时燕京大学并没有他所想学的工科。1936年夏天,沈元又报考了清华大学机械系学习航空工程。当年,清华大学全校录取新生三百名,沈元入学考试成绩是第三名。很巧合,那年投考清华大学录取的前四名,有三名都是学航空的。
沈元的大学生活是在战乱中度过的。他进入清华大学的第二年,1937年7月7日爆发了“卢沟桥事变”,日本帝国主义开始全面侵华战争。清华大学仓促撤退到湖南长沙。由于6月放暑假时沈元就已回家,他就从福州赶到长沙上学。在长沙,清华大学、北京大学和南开大学三所大学借用岳麓山下湖南大学的部分房子,开课度过了一个冬天。1938年,日本侵略军大举南下,国民党军队一溃千里,战火很快要烧到长沙。沈元又跟着学校三百多位师生,背着简单的行李,跋山涉水步行两千余里,一路风餐露宿,穿越湘、黔、滇三省,来到了未被日本占领的昆明。在这里,清华大学、北京大学和南开大学三所学校的师生,联合成立了一所抗战时期西南最高学府—西南联大。抗战时期的生活是很艰苦的。西南联大的师生们在简陋的校舍里,在仪器设备极端缺乏的条件下,忍饥挨饿坚持教学。沈元就在这样艰难的环境下刻苦学习,于1940年毕业。由于他成绩优秀,毕业后被西南联大留下任航空系助教。
1942年,著名的英國科学家李约瑟博士(Dr. Fosph Needham)受英国文化委员会的委托,来华开展中英科学合作和交流工作。他在重庆建立了一所中英科学合作办事处。这个机构负责推荐中国人员去英国进修、研究。1943年,沈元考取了英国文化委员会提供的奖学金,被推荐到英国伦敦大学帝国理工学院航空系攻读博士学位。沈元到英国后,为了争取在取得学位后留出时间去研究机构工作,取得一年实际工作经验后回国,决定用两年时间获取博士学位。他的导师同意帮助他实现这个很难达到的目标。结果,他真的用两年时间拿到了哲学博士学位。
青年才俊,毅然归国
沈元抵达英国的时候,第二次世界大战进入后期。当时的战斗机,最大时速约700公里。要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题。音障是在气流的速度接近音速时开始产生的,这时飞机受到的空气阻力急剧增加,严重的还将导致机毁人亡的事故。声音的速度在海平面为每小时1,223公里,在11,000米的高空是每小时1,062公里。时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能比700公里大得多。当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。
沈元的研究工作,就是要从理论上探讨处在高亚音速气流中的物体,在什么情况下会出现怎样的局部超音和激波。从事这项研究,为了绘制出流体速度图,要做大量的数学运算。当时电子计算机还未问世,在一年多时间里,沈元依靠手摇计算机,进行了大量繁杂的计算,付出了艰苦的劳动,终于对圆柱体在高速气流中的运动规律得出了很有价值的结果。
1945年夏天,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,在伦敦大学接受了哲学博士学位。他的论文用速度图法证实了高亚音速流动下,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音速流动下,圆柱体表面附近可出现正常流动的局部超声速区。它揭示出只有在气流马赫数增加到一定数值时,圆柱体表面某处流线才开始出现来回折转的尖点,这时正常流动才不复存在。他针对当时高速飞行接近音速时产生激波的问题,从理论上探讨无激波跨音速绕流的可能性,第一次从理论计算上得出高亚音速绕圆柱体流动的流线图,得出速度分布,以及在某一临界马赫数以下,流动可以加速到超音速而不致发生激波的可能性。通过这方面的研究,可以掌握高速气流的规律,了解机体形状和产生激波阻力之间的关系,探索是否可能让飞机在无激波的情况下接近音速,从而为设计新型高速飞机奠定理论基础。这个成果,虽然带有近似性,但在沈元之前,还没有人从理论上算出来,因此是一项首创性的成果。根据这项成果写成的学位论文,获得答辩委员会的很高评价,被推荐在英国皇家航空研究院第9873号报告上发表,沈元本人被接纳为英国皇家航空学会副高级会员。