馮 卡門與清華大學早期的航空工程學科

 

朱克勤

（清華大學？ 航天航空學院 北京 100084）

 

摘要：今年是力學大師馮 卡門 (1881-1963) 逝世五十周年，本文結合他于二十世紀上半葉對清華大學的兩次訪問，回顧馮 卡門對我國早期航空學科創(chuàng)建和人才培養(yǎng)的支持和貢獻。

關鍵詞：馮 卡門；華敦德；錢學森

清華大學始建于1911年，初名“清華學堂”，1912年更名為“清華學?！保?span style="font-family: Times New Roman">1925年設立大學部。1928年正式更名“國立清華大學”后，羅家倫為首任清華大學校長。為了開展國際學術交流，當時清華大學曾邀請?zhí)└隊?span style="font-family: Times New Roman">(Rabindmnath Tagore)、維納(N．Wiener)、哈達瑪(J．Hadard)、郎之萬(Paul Langevin)、馮 卡門(Theodore von K rm n)等學術大師來校講學。他們的來訪對于清華的學科建設和人才培養(yǎng)起到了積極推動作用，并一直被傳為佳話。比如，1935年美國著名數學家、控制論的創(chuàng)始人維納訪問清華大學，他大力推薦并促成華羅庚赴英國劍橋大學為期兩年的進修訪問，從而與熊慶來教授一起為只有初中文憑的華羅庚最終成為世界著名數學家創(chuàng)造了條件。
1929年，受清華大學理學院院長葉企孫教授的邀請，馮 卡門首次訪問清華大學。當時中國的近鄰日本已經開始發(fā)展航空工業(yè)，他們在河西機械公司建造的第一臺風洞于1928年竣工，并成立了一家飛機制造公司。在隨后的第二次世界大戰(zhàn)中，河西公司成為日本水上飛機和戰(zhàn)斗機的主要生產部門。馮 卡門在清華大學訪問的過程中，向校方闡述了發(fā)展航空工業(yè)和航空學科的重要性，建議在清華大學盡快創(chuàng)辦航空工程專業(yè)和設立航空講座，培養(yǎng)這方面的人才，以便與鄰國日本保持軍事上的平衡。由于歷史條件和種種原因，他的建議沒有得到時任校長羅家倫的重視。
1931年九一八事變后，梅貽琦出任清華大學校長。當時侵華日軍憑空中優(yōu)勢狂轟濫炸，給中國軍民造成極大傷亡。1932年一二八事變，倭寇的飛機更是馳騁于上?？罩?，如入無人之境，閘北猶在無空防的情形下，變成了瓦礫之場，引起全國震驚。從輿論界到學術界，從社會到政府，“航空救國”成為當時震撼全國的呼聲。同年，清華大學組建工學院，梅貽琦親自兼任工學院院長。在機械工程系內設 “動力工程” 和 “航空工程” 兩個專業(yè)組，成為中國大學創(chuàng)辦航空學科的發(fā)源地。1933年顧毓繡及莊前鼎等教授在清華開始籌建航空館與飛機庫房、自制實驗風洞、購買實習飛機。[1]
為解決清華初建航空學科階段人才缺乏的問題，1934年清華校長梅貽琦曾函聘馮 卡門教授來清華任教，協助籌備設計空氣動力學實驗設備。此時馮 卡門已赴美國在加州理工學院任古根海姆航空實驗室主任，無法來清華應聘。1935年8月17日他致函梅貽琦校長，推薦他的得力助手華敦德(Frank L. Wattendorf？ 有譯為瓦登道夫)博士來清華任教。他在信中指出：華敦德博士畢業(yè)于麻省理工學院航空系。1926下半年在哥廷根與普朗特一起研究湍流，1927年到亞琛工學院研究空氣動力學。1933年獲加州理工學院博士學位，目前在加州理工學院古根海姆航空實驗室工作。華敦德博士絕對是風洞與飛行實驗方面的第一流的研究人員，也是一名優(yōu)秀教師。他具有調整自己適應任何外國環(huán)境的出色能力。他相信華敦德博士一定能在清華做好工作[2,3]。
馮 卡門在德國亞琛工學院空氣動力學研究所擔任所長時，華敦德是他研究室中第一個來自美國的研究生，后來成為他最親密的同事和得力助手。對此，馮 卡門在他的自傳中寫道：“1927年，華敦德和他的母親一起來到亞琛。從那時候起，我一直把他當成我的家庭成員。我們合作研究了許多課題，他始終是我最親密的同事?，F在他是北約航空顧問團主席。[3]”對于馮 卡門推薦華敦德來清華工作一事，梅貽琦校長于1935年9月26日、11月23日兩次復函感謝馮 卡門的支持和推薦，表明清華發(fā)展航空工程學科并迫切需要人才的心情，并歡迎華敦德博士來清華任教。[2]
經馮 卡門的大力推薦，華敦德博士于1936年2月12日抵達清華大學，任空氣動力學教授。到達當天就開始工作，他仔細觀察了清華建成的5英尺風洞，當即表示十分滿意。2月20日，華敦德致函馮 卡門，對于在清華一周來的工作環(huán)境表示滿意，信中指出“沒想到，中國能建造如此精確的風洞，已經達到國際水平。” 華敦德博士此封寫自北平國立清華大學的信件如今仍展示在加州理工學院馮 卡門紀念室的顯著位置，已經成為力學大師馮 卡門當年大力支持清華大學發(fā)展航空工程學科的最好見證。

圖1 清華大學航空研究所，前排左三起顧毓琇、莊前鼎、華敦德(1936)

 

在抗日戰(zhàn)爭的大背景下，1936年國立清華大學航空研究所正式成立(見圖1)，工學院院長顧毓琇教授任所長，機械系主任莊前鼎教授任副所長，華敦德博士任空氣動力學教授。在積極開展航空工程教學和研究的同時，為了進行準確模型的空氣動力學試驗，華敦德博士建議由清華大學在南昌建造一座遠東最大的大型風洞，試驗段口徑為15英尺。經過反復論證，最終政府同意了他的建議和方案。1936年6月，華敦德、馮桂連、殷文友3位教授擔任主設計，用了不到一個月的時間，便完成了此大型風洞的初步設計，其中風洞的空氣動力學設計由華敦德博士完成。
1937年，馮 卡門第二次訪問清華大學，當時正值七七事變的前夕。馮 卡門從莫斯科橫穿西伯利亞乘火車進入中國，華敦德博士到山海關車站迎接，并全程陪同他的中國之行。7月6日，在北平飯店，馮 卡門與有關政府官員和清華大學領導開了一個秘密會議，這時他才發(fā)現此次訪華不但是學術交流，而與中國空軍的發(fā)展戰(zhàn)略有關。會后馮 卡門到清華參觀，并受聘為清華大學名譽教授。在南京與中國空軍司令周至柔將軍會面后， 7月9日，馮 卡門赴南昌參觀空軍基地和清華大學15英尺風洞的建設，當時該風洞主體的施工基本完成，已進入裝配和調整階段。關于南昌風洞，多年后馮 卡門在回憶錄中寫道：“1937年夏末我到達南昌時，風洞已快竣工。主體混凝土外殼已經澆注好，發(fā)動機和螺旋槳也已經定了貨，平衡設備正在制造。這座風洞比加州理工學院的那一臺要大50%，是當時世界上最大的風洞之一。” 7月14日，馮 卡門由華敦德、梅貽琦、顧毓琇等陪同前往廬山面見蔣介石，馮 卡門就如何發(fā)展中國航空工業(yè)和航空學科，提出了看法和建議。對于馮 卡門的這次中國之行，在他的回憶錄中以“中國航空發(fā)展初期”為題，用整整一章的篇幅進行詳細的描述[3]。
華敦德博士對清華的貢獻不只限于航空學科的建設。1937年清華淪陷，他受葉企孫、吳有訓教授密托，不畏艱險，利用美國公民的身份，避開日本軍隊的盤查，將一大筆校款及鐳等貴重物