谈庆明: 早期的中国科学院力学研究所(第5/8页)

爆炸力学的诞生
谈:除“火钻”外,“大跃进”中还有一个收获——提出了爆炸力学的概念。这是钱学森提的。1958年,有个叫沈鸿的人搞出了万吨水压机——他后来当上机械工业部副部长。钱学森知道,这个万吨水压机还不能加工出很大、很薄、精度要求很高的工件,譬如火箭、导弹中的喷管。他就交代任务给郑哲敏先生,要他利用炸药爆炸产生的冲击波的压力来进行材料加工,做出精度要求很高的形状复杂的工件来。
熊:具体怎么做?
谈:譬如说做一个钢碗,通常的做法是将薄板放在中间,用阳模去顶阴模,将其压成所需的形状。而用爆炸的办法就不需要用阳模,只需要阴模——将毛料放在水下,让水中的炸药爆炸,产生很高的压力而形成冲击波,冲击波通过水介质打到毛料上。毛料下面是空气,只有一个大气压,而上面有几千、上万个大气压的高压作用,毛料自然会被压入阴模。由爆炸而产生的压力比万吨水压机产生的要大,而且水介质可以柔顺地适应阴模的形状而变形,使毛料变成所需要的各种各样复杂形状的工件。
郑先生到了第二研究室以后,领导他的团队,不负所望,成功地研究得到了成形机理和模型律(如何将模型放大到实物的规律),并与首都机械厂合作,真的做出了产品。记得刚开始研究不久,大概在1960年初,专门在研究所的篮球场上进行了一次爆炸成形的演示,用一个雷管把一块小钢片炸成了一个其貌不扬的小碗。钱学森对爆炸成形技术非常重视,亲自主持演示会。他举着这个小碗,在观众面前环行一周,边走边说:“你们可不要小看这个小碗,将来在机械工业中要引发革命的!”
受“大跃进”运动的影响,当时认为,科学研究如果是在实验室做,那么走的就是资产阶级的科研道路,只有下到工厂、农村去做,才算走无产阶级的道路。于是,郑先生带了人到工厂去做爆炸成形,花了一年时间,可仍做不出来产品来。原因很简单,爆炸成形的科学规律还没找到,当然也就炸不出想要的形状。1961年初,国家实行“八字方针”后,可以回实验室做研究了,他们就回到力学所。有意思的是,当年他们进工厂时被敲锣打鼓欢迎,离开工厂时冷冷清清,基本没什么人理。
这个时候,力学所要成立一个电磁流体力学研究室。我是学流体力学出身的,就要求从二室转入这个新室。郑先生请二室的党支部书记找我谈话,希望我留下来。原来的第四研究室已解散,郑先生带了一部分力量并入二室,担任二室的副主任。他总结了前一阶段去工厂对机理研究重视不够的教训,决定重新组织科研团队,成立三个研究组:水下爆炸载荷组、材料性质组(组长郑哲敏,副组长王礼立)和爆炸成形组(组长郑哲敏,副组长郭汉彦)。大概他对我做的“火钻”工作的印象很深,让我当水下爆炸载荷组的组长(没有副组长)。那时候支部书记说话是算数的,我就留了下来。这三个组密不可分,前面两个组具有基础性质——只有研究清楚了爆炸载荷和加工对象的材料特性,才能探索爆炸成形的机理,并建立指导工艺实践的模型律。此外,还在二室里面成立了测试组(组长赵双禄),研制微秒计时仪和瞬态应变仪等仪器;以及炸药工艺组(组长陈维波),为各研究组提供实验所需要的炸药。
钱学森很重视爆炸力学研究。他既是力学所所长,又是国防部第五研究院院长,就让首都机械厂专门设了一个车间,让我们到那里去做火箭喷管的成形试验,把研究出来的规律告诉该厂的工程师们。我们先做巴掌大的小模型,然后根据量纲分析原理和模型律,试着将其放大十倍、几十倍。在此之前,我们已经回到所里做了两三年的研究工作,我们做出了丰硕的成果:阐明了爆炸成形机理,给出了模型律。测试组的范良藻等研制出微秒计时仪,用于成形过程的测量,并发现了成形过程中的二次加载现象。载荷组内,我和刘良吉等研制出测量冲量的压力盒,并和第九研究室的李筱卿等合作,研制出国内第一个测量水下爆炸压力的仪器(至今还在无锡水动力学中心等单位使用);研究给出符合爆速和爆压的炸药爆炸产物的状态方程,并配合成形组推进成形机理的研究。材料组的赵士达、高举贤等研究了高速变形后材料的疲劳和腐蚀性能。成形组的郑哲敏提出了以空化的出现和消失为核心的爆炸成形过程的二次加载的机理;提出了惯性模的新工艺。在郑哲敏等指导下,成形组的成员杨振声、孙同坤、邵丙璜、陆毓均和测试组的赵双陆等进行了系统的模型实验,总结提出了爆炸成形的几何相似律和能量律。有了上述基础,我们最终和首都机械厂合作,运用成形机理和模型律,研制成功大而薄、形状复杂、精度要求高,一般工艺难以加工的火箭喷管。
钱学森很高兴,决定在当时北京最好的宾馆——友谊宾馆——组织召开由中国力学学会与中国机械工程学会联合举办的爆炸成形学术报告会,向大家系统地介绍力学所在爆炸成形模型律、成形机理、成形工艺等方面的成果。他还在会议总结时提出,现在出现了一门新的学科——爆炸力学。它是力学的一个分支学科,研究爆炸波的传播规律及其效应和应用。力学不仅要为工程设计服务,还要为工艺服务。
熊:是哪一年开的会?
谈:1963年。北京航空学院的一位副教授,刚开始不相信可以对爆炸成形的机理进行理论分析,但他看了我们提供给爆炸成形学术报告会的研究报告,并得知首都机械厂的工程师就是运用了力学所的成形机理和模型律而做出了合格产品后,改变了看法。
熊:这是不是意味着爆炸力学诞生于1963年?
谈:在此之前,钱学森已提出“爆炸力学”的概念。1960年,中国科技大学近代力学系爆破专业改名爆炸力学专业。1958年进校的第一批学生念完两年的基础课,进入三年级。担任教研室主任的郑哲敏先生为爆炸力学专业制订了课程设置,开设了专业基础课。由解伯民讲“爆炸力学”;王礼立讲“应力波”;我讲“流体力学”和“水下爆炸”。1962年,第二研究室的骨干分别指导了该专业四年级全部学生的毕业论文。