范绪箕(1914—2015),力学家,航空教育家,曾任上海交通大学校长。1935年毕业于哈尔滨工业大学机械系,1936年留学美国加州理工学院,攻读航空工程博士学位。
1940年归国后一直致力于航空领域的教学、科研和管理工作,创建了浙江大学航空工程系;1952年负责筹建了华东航空学院;1956年调任南京航空学院,主持建院改制工作;1980年担任上海交通大学校长,推动中国高等教育体制改革。曾任国防科委航空专业教材委员会副主任委员,中国航空学会第一届常务理事,中国力学学会第一、二届理事,长期从事热弹性力学的理论和应用研究,为中国热应力学科发展作出了贡献。
无论是作为航空教育家还是科学家,范绪箕超过百岁的人生都与航空结下了不解之缘。航空是他最初的梦想,也是他始终无法放弃的事业。
上世纪三四十年代,他与钱学森一样,师从航空航天界的科学泰斗冯·卡门。回国后,他创建了一个航空工程系,筹建一所航空院校,为另一所航空院校改制,使它们走上平衡发展的道路。他是最早提出研制中国自制无人机的科学家,90多岁撰写专著,有人称他将自己活成了一部“中国航空航天教育发展史”。
冯·卡门的第一位中国学生
范绪箕1914年出生于北京的一个书香门第家庭。父亲范其光早年就读于京师同文馆,因学业优异被清政府选派为第一批留俄学生,回国后参加了中东铁路的测量和修建工作。母亲李国奎,门第显赫,出身李鸿章家族,为其长兄李瀚章长孙女,从小接受中西教育,提倡西学,对子女的教育颇为严格,注重培养他们的动手能力。
范绪箕5岁进入私塾读书,从认识“方块字”到诵读四书五经,接受了良好的传统国学教育,打下了坚实的中文基础。1923年,9岁的范绪箕进入崇德中学开始接受西式教育。崇德中学是由英国中华圣公会创办的一所教会学校,该校对国文、数学和英语等课程的教学十分重视,对于学生学习、自修的管理和督促也非常严格,百年来培养了众多杰出人士,如科学家杨振宁、邓稼先及建筑学家梁思成等。年少的范绪箕逐渐适应了新式学堂的学习,在此度过了一段美好而快乐的时光。
1924年10月,因父亲被调往哈尔滨任中东铁路中苏理事会理事,一年后他们全家搬至哈尔滨。当时成立不久的哈尔滨中俄工业学校(哈尔滨工业大学的前身,以下简称“哈工大”)正好为招收中国学生而开始设立预科,范绪箕和哥哥范绪筠的教育问题迎刃而解。除了在学校里学习俄文、数理化等课程外,母亲还安排了家庭教师为他们补习英文、国文等,同时学习小提琴、交际舞以及网球等文体技能。1929年,15岁的范绪箕从预科学校毕业,进入哈工大学习。
范绪箕就读于电机系机械组,与同系电机组的孙运璇在预科学校结识、成为挚友。在校期间,两人合作完成了毕业设计“某城市的发电厂设计”,其中孙运璇负责发电机设备、电网输配电等设计,范绪箕承担锅炉、涡轮机等设备的设计。合作过程中,两人不断磨合意见、修改图纸,精益求精,这一经历让范绪箕增长了知识,增加了他的全局意识和合作意识。
也是在哈工大读书期间,一件意外的事影响了他,不仅让他确定了学习目标,甚至因此改变了人生轨迹。
1933年,抗日战争已打响。范绪箕和家人接治病的母亲回家,火车在长春开往哈尔滨的途中遭到劫持,倾覆出轨。事发后,日本的飞机在列车上空盘旋、轰鸣、猛地俯冲下来并飞掠而过,如此傲慢的示威与欺凌令范绪箕愤怒不已,他暗下决心要学习航空,造出中国自己的飞机。
自此,航空梦便在范绪箕心中生根发芽。他的一生也与中国航空紧密联系在一起。
1935年,范绪箕从哈工大毕业。范绪筠为他联系了美国普渡大学机械专业,并愿意用自己的奖学金资助弟弟出国深造。然而,范绪箕已经坚定了学习航空的意愿,并把想法告诉了哥哥。
上世纪30年代,美国加州理工学院大师云集,尤其让范绪箕兴奋的是,学校从德国聘请了航空科学领域的学术巨擘冯·卡门。他进入美国加州理工学院学习后,在1936年攻读机械工程硕士学位时得到冯·卡门的指导,第二年攻读航空工程硕士学位时就跟着冯·卡门做课题,1940年,26岁的范绪箕成为冯·卡门的博士生。他是冯·卡门的第一位中国学生。
就这样,范绪箕在大师的引领下踏上了航空工程的科研之路。冯·卡门推崇理论联系实际,以促进科学和技术紧密结合,用创造性的理念解决实际问题。他给范绪箕的第一个研究课题是用光弹性测定方法来验证卡门的结构“有效宽度”理论。而当时光弹性实验并不普及,缺少专用的实验设备和实验室,许多装置都需要自己动手组装,可参考的书籍又比较少,这锻炼了范绪箕的自学能力和动手能力。
在校期间,范绪箕结识了许多志同道合的留学生,如钱学森、袁绍文、谈家桢、袁家骝等后来的科学大家。他们有着共同的理想和生活环境,结下了深厚的友谊。
1940年夏天,范绪箕因母亲的病情而不得不踏上归程。彼时他正在撰写博士论文,离拿到学位只有一步之遥,导师冯·卡门允许他回国后完成论文寄给自己。但这篇博士论文未能完成,成为范绪箕一生的遗憾。
遵义、成都、昆明,战火中辗转多地
1940年,范绪箕应谈家桢邀请去当时西迁至贵州遵义的浙江大学(以下简称“浙大”)工学院任教。遵义城小,教师交流密切,学校支持发行各种学术刊物,学术氛围十分浓厚,然而范绪箕却感到苦恼。原因是当时的浙大没有航空工程系,范绪箕只能担任外系的教学工作,但这不是他的初衷,他迫切希望能将自己所学到的航空工程知识传授给国内年轻的学子。
1942年,范绪箕前往兰州参加工程师学会联合会,并向大会提交了论文《三边固定一边自由之薄板受中心压力之弯曲》,这是他博士论文的核心内容。因论文的创新性和实用价值备受好评,他获得了优秀论文奖,使国内同行注意到了他的研究成果和能力。
在返回遵义的途中,范绪箕转道成都拜访了航空委员会航空研究院副院长王助。看到冯·卡门的亲笔推荐信后,王助热情地邀请范绪箕留下来,而这里完备的设备和良好的研究环境正是范绪箕梦寐以求的。就这样,他成为了该研究院研究员。
然而,这里的研究工作与范绪箕的设想仍旧相去甚远。由于原材料匮乏,航空器材国产化的研究思路竟是以竹替代铝合金,即将竹子用塑胶黏合,制成“层竹板”代替钢材,范绪箕的任务是计算并试验这种材料的切应力。
本就对以竹代钢的方法颇为质疑,在试验中范绪箕越发确定这样的研究是徒劳的,与此同时,研究院内复杂的人际关系令他无所适从。范绪箕再一次陷入迷茫。
1943年,范绪箕收到清华大学航空研究所所长庄前鼎的聘函,他再一次收拾行囊辗转到了昆明。然而进入研究所后,范绪箕再次感到失望,因为这里的研究设备和航空委员会航空研究院一样——只不过把竹层板换成了木层板。
于是,范绪箕将注意力转向了风洞研究。当时清华大学的低速钢板回流风洞正是冯·卡门的助手华敦德几年前来华工作时帮助设计制造的,那些带有华敦德签名的设计和计算图纸令范绪箕倍感亲切,如同多修了一门新课。研究风洞的经历使范绪箕对航空领域的认知更加全面。
对于人生中这一段彷徨摸索的时光,范绪箕有颇多感慨。当时中国的现实让他明白,物质的匮乏导致没有基本的实验设备,连这个基础都没有,那么航空科研、制造就无从谈起。但这段辗转的经历没有让范绪箕改变初衷,只是作了一些调整,除了风洞研究外,他确定了以教育为自己的终身职业,为中国的航空事业培养更多的航空专业人才。(作者系中国科学院大学人文学院博士研究生)
原标题:范绪箕:冯·卡门的第一位中国学生,托举中国航空梦(上)