陈予恕:科学研究光喊口号不行,要持之以恒努力|“致知100人”21期

原标题:陈予恕:科学研究光喊口号不行,要持之以恒努力|“致知100人”21期

搜狐财经联合《经济》杂志“致敬建国70年”系列访谈——“致知100人”第21期(点击进入专题)

本期嘉宾:中国工程院院士 陈予恕

年近九十,仍奋斗在一线,近两年承担了航空发动机“973”课题和两机专项任务,并取得重大进展。

从教60载,带出了120多位研究生、近百位博士生以及难以计数的本科生。在这些学生中,已经有5位获得国家杰出青年科学基金。

他是我国著名工程非线性振动领域的专家、中国工程院院士陈予恕。

上世纪60年代,陈予恕率先将非线性动力学引入中国,在他的努力下,解决了国际非线性振动界长期存在的难题,推动了我国非线性振动理论的发展和我国航空发动机的研究深入。

作为一名研究人员,多年来,陈予恕一直不遗余力地呼吁国家加强航空发动机核心技术的突破和振动力学学科的建设。陈予恕说,将来我们要使用自主设计生产的飞机发动机。

作为一名教授,陈予恕强调经世致用。他常说,科学研究光喊创新不行,需要对创新的难度有所认识。在这个过程中,需要与实践结合,他建议承担科研任务的学校与工厂、设计院进行紧密、长期的合作,只有这样,理论才能真正起作用。

搜狐财经:您研究的非线性振动力学,其主要作用是什么?

陈予恕:振动是最常见的一种物理现象,大家熟知的刮风,船在海中漂流,甚至地震时房屋晃动都是振动的一种表现,汽车、火车、飞机、火箭等运载工具依靠动力运转时也会引起大小不等的振动。

振动给人们带来很多影响,在日常生活中,如果振动较大,会引起噪声,影响人们居住生活的舒适度。从工程角度来看,如果振动较大,会破坏零件,使零件的寿命减少,进而增加成本影响公司的经营效益。

我们发现振动不可避免,但是可以人为进行减小。目前,为了减小振动、找到控制振动大小的因素,人们已经对它进行了理论和实验研究。

将来我们要自己设计生产自己的飞机发动机,就需要研究非线性振动问题。另外,高速火车超过350公里后的晃动范围以及如何在波浪中将海上采油平台固定在海底,都需要研究非线性振动问题。

我从60年代开始进行非线性振动研究,70年代开始带研究生,目前已经培养了100多位研究生、博士在全国各地做振动的研究工作。随着国家经济建设的发展,工程建设的需要,这个队伍越来越大。

搜狐财经:当时为什么开始做非线性振动的研究?

陈予恕:60年代振动在理论界还处于线性阶段,我在苏联留学的时候,我的导师就是研究线性振动的。当时我觉得线性振动理论已经很成熟了,没有延伸的空间,所以我就开始学习当时国际研究的前沿发现——非线性振动问题。

当我回国后,党委书记让我去厂里调研,看看工厂有什么问题,很碰巧地将该理论带回国内。当时我来到一家纺纱厂调研纺纱锭子,当时天津的生产力是每分钟8000转,上海是每分钟12000转,生产力差50%。天津想学上海,于是我们在理论指导下提高了天津的生产力。

搜狐财经:您在1963年回国引入了非线性理论应用,在您引用之前,我国在这个领域是什么情况?

陈予恕:其实,在大家重视非线性理论以前,都是用线性振动理论来分析解决问题的。解放初期,我国的工业发展比较落后,能自主设计的东西少,主要是引进苏联的技术,并按照苏联的设计图纸发展,不需要我们去解决一些科学问题。

但是随着国家经济建设的发展,工业技术、科学技术向高精尖技术迈进,就需要通过创新驱动发展,需要自主设计新机器、新产品。

而且当时我们所设计出来的产品有时候符合国家关于振动的标准要求,有时候不一定符合。所以当时对非线性动力学学科的需求非常迫切。

搜狐财经:在您50多年的研究与应用中,是否遇到过困难?如何克服的?

陈予恕:举个例子,2005年,我调研发现航空发动机振动问题非常突出,但是我不是航空界的,所以直到2014年我才拿到项目,用了差不多10年。

在这期间,我先找了相关领域的院士朋友交流,提高理论基础;然后我和我的博士生全部投入航空发动机的研究,干出成果后向他们汇报。最终,在航空发动机方面我拿到两个项目。

我们有可能经过十年八年的努力,真正做出在国际上领先的航空发动机。

搜狐财经:在您的理论研究与实践相结合的过程中,有没有典型的案例?

陈予恕:1965年,平顶山新华第一洗煤厂恢复生产,在炼钢的时候先要清洗掉煤炭中的石头、硫等杂质,为此工厂按照国外杂志中的图纸设计了一个30平米的双层共振筛。

按照计划,筛子的使用寿命是一年,结果使用了一两个月筛子就断裂了。于是对筛子进行修复,更换筛子的制作材料,最开始是采用中碳钢,随后改成不锈钢并且加厚,但是并没有解决问题。

1978年,筛子的制造公司第一机械工业部和煤炭部联合发文,找人研究这个问题。我正好是这个领域的,就接了任务,组织了一个团队做实验。当时在现场做了两次实验,一次两三个月,全厂都停下来配合我们做实验。

进行理论分析和模型实验后,我们发现了筛子寿命短的原因。举个例子,比如弹簧,本来设计的需求是每毫米10公斤,但是主要的弹性元件参数没有选对,结果设计成每毫米3公斤,或是每毫米20公斤,所以就特别容易坏。

共振筛容易坏的原因也是如此,于是我们分析了这个共振筛适合的刚度和尺寸,经过两年左右,就彻底解决了这个问题。这是改革开放初期,我国应用振动理论解决重大工程问题的一个典型案例。

搜狐财经:您的研究主要应用在航空发动机的什么方面?

陈予恕:航空发动机是一个非常高精密、高速旋转的机器,结构非常复杂。飞机的整个大系统、燃气零件的系统,本身是一个非线性的动力系统,我们现在做的主要是利用非线性理论来分析解决一些问题。

所以我建议承担科研任务的学校和工厂或者设计院应进行紧密的、长期的合作,这样理论才能真正起作用,现在这种趋势在逐渐发展。

搜狐财经:是什么信念支撑您一路求学,并以80多岁的高龄始终奋战在第一线?

陈予恕:首先是受我父亲的影响。小时候,家里七八口人都靠父亲做小商贩维持生活。他做小商贩的时候早出晚归,而且讲诚信,童叟无欺,给我树立了吃苦耐劳、讲诚信的榜样。

其实小时候,并没有太大的雄心壮志,没有想当科学家的想法,但是自己知道,要好好念书,将来才能提高家里的生活条件。

整个人生观的形成是在大学。大二时期我得了严重的胃病,但是家里穷,治不起。最后学校出钱给我做了手术,并给我提供了休养的环境。可以说,我的父母给了我生命,组织、学校给了我第二次生命。怀着感恩的想法,我只能用努力学习来回报。

为什么一直坚守在第一线?第一,国家需要我们这个学科,现在到处都是非线性动力学的问题。到了真正显身手的时候了。

但是我的年龄大了,做研究的时间已经不多了。很遗憾,因此我希望能够培养出更多的学生来做这个事。

第二,对支持我的同志,甚至是不支持我的同志负责。院士有院士的责任,不是说当上院士就可以睡大觉了,在这背后有一股不服输的劲支持我去做出更多的事,所以我在2017年又获得了天津市的“科技重大成就奖”。

搜狐财经:您培养出了近百位博士生,包括五位国家“杰青”,培养优秀传承人的心得有哪些?

陈予恕:我有一个很大的坚持,就是我想通过我的知识、经验,在我们国家培养一支队伍,打造好我们这个学科。

当前大学本科的力学系、数学系的知识不深,所以我一直严抓教学计划。首先,在理论层面,要让他们能够看懂学科前沿的内容,然后在这个基础上创新。

第二,在这个基础上,严格考核成绩。在培养研究生、博士的时候,我每周都会和他们见面讨论问题,同时批评也会很厉害,不会因为他们很优秀就放松要求。

第三,把我的最新的研究和实验及时地拿到课堂上讲。比如,共振筛是如何做理论分析、实验研究的,把前沿的研究成果贯彻到教学当中。

第四,激发学生的兴趣。比如,让学生们跟着做一些国家专项、重大专项,直接接触最前沿的理论和实践。

搜狐财经:您出资设立了国内动力和控制学的唯一的学科奖学金,为什么要去设立这个奖学金?

陈予恕:2011年,我80岁生日的时候,当时就想为学科做点事情,吸引更多的青年人来我们这个学科学习。

于是,我个人出资40万元,同事和合作伙伴捐了40万元,在天津大学和哈工大成立了一个小的奖学金。目前为止,共有57个博士、硕士生得到这个奖学金。

搜狐财经:对这一学科的未来建设,您有哪些设想?

陈予恕:振动对于力学来说并不是太小,但是从宏观角度来看,力学分为固体力学、流体力学和一般力学。

振动属于一般力学的一个二级学科,现在开学术会的时候,大概有七八百人,按理说也不小。但是从院士的角度来看,一般力学仅有4个院士,固体力学、流体力学的院士都是几十个。当然这与他们的学科发展较早有关,我们这个学科近几年才发展起来。

搜狐财经:如何推动该学科的发展?

陈予恕:当前,社会对这个学科的需求很迫切,比如航空发动机、高铁、海上采油、航空航天都需要该学科,但是难度很大。

要推动学科的发展就要培养更多的人才,得有一些人来真正钻进去做一些工作。

首先,在非线性动力学方面,制定全国统一的教学计划,现在我一直在呼吁这个事情。

第二,培养一批老师,需要有老师给他们讲课,但是这个有相当的难度。

第三,高校应和工厂或设计单位保持长期的、紧密的合作。

第四,做一些普及工作,去宣传,让更多的人了解非线性动力力学。比如,一个高速精密的机床,当它流转很快的时候,效率才会高。但是运转加快后,机床有很多小的振动,时间稍长,就会影响机器的运行。

搜狐财经:平常是否有其他的业余爱好?

陈予恕:我们这一代人很遗憾,我们不会玩,音乐也不会听。我跟我的学生说,我说你们别笑我,我只会工作,不会别的。所以我们不会休息,一有闲暇时间我就要考虑专业上的事情。

更重要的是,我想继续为学科培养一些领军人。一般我的学生都是接班人,但是领军人物不是每个人都可以,需要达到一定的能力。

我今年88岁,还能工作几天?去年11月得了肺炎,本来觉得是小感冒,结果高烧了一周,到现在还没有恢复的太好。这次生病对我的影响特别大,我的脑子不像以前那么清楚了。

所以我迫切的感觉到,我的时间不多了。但学科建设还需要进一步发展,所以我想重点培养领军人。

搜狐财经:怎么保持好自己一开始的心境,继续坚持下去呢?

陈予恕:第一,研究很难,所以需要循序渐进的引导,需要有人领他们进这个门,让学生一步一步的接受。

第二,现在年轻的同志有各式各样的问题,但是做学问要想真正做出成果,没有持之以恒的多年的努力是做不到的。

第三,科学研究,光喊创新口号不行,对创新的难度缺乏认识不行。只有认识到创新的难度,在这个基础上一丝不苟地、孜孜不倦地努力,努力到一定程度就水到渠成,这是一个过程。

搜狐财经:您现在怎么分配自己的时间呢?

陈予恕:我现在的主要的精力就是考虑我们承担的任务,如何把它高水平地完成?然后分析学生的成果,总结出一些创新的东西。

我现在一般是上午到办公室,工作两三个小时,下午休息,准备明天的工作。

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