怀念为铸造核盾牌献身的科学家

中国工程物理研究院

(中国工程物理研究院,绵阳,621900)

郭永怀先生是1968年12月5日离开西北核武器研究基地前往北京时,因飞机失事遇难的,和他同时遇难的还有他的警卫员牟方东同志。我们深切怀念郭永怀先生!同时也向这位为保卫科学家的安全而献出自己青春和生命的警卫员表示崇高的敬意!

郭永怀先生是为中国核武器事业献出宝贵生命的,他用智慧、热血和生命为中国核事业的发展写出了最壮丽的篇章。他在中国发展核武器的秘密历程中,站在科学发展的前沿阵地,是中国核武器事业奠基人之一,也是核弹走向武器化的先驱。

研究院的三大支柱

郭永怀先生是在中国核武器研究艰难起步时来到九院(后更名为中国工程物理研究院)的。当时,霸权主义者企图把新生的中国扼杀在摇篮之中,制造各种事端,并利用手中掌握的核武器对中国实行威胁和讹诈。面对如此严峻的国际形势,为捍卫祖国尊严和维护世界和平,中国开始计划研制核武器,与苏联签订了《国防新技术协定》,但苏联对中国提供研究图纸和教学模型的承诺很快变成了一纸空文,面对苏联的背信弃义,中央决定走自力更生的道路,艰苦创业,研制“争气弹”,并从全国各地调集了一大批高、中级工程技术人员和科研人员前来攻关。正是在这样艰难的情况下,青年时期远涉重洋寻求科学救国真理的郭永怀先生在著名科学家钱学森的推荐下,于1960年加入了铸造核盾牌的行列。这位在跨声速流与应用数学方面取得重要成果而驰名世界的力学家,与实验物理学家王淦昌、理论物理学家彭桓武形成了核武器研究最初的三大支柱。

郭永怀当时担任我院副院长,负责四大部之一的设计部的工作指导,是结构设计、强度计算和环境试验的掌舵人。他一方面为科研人员传授爆炸力学和弹头设计的基本理论,另一方面致力于结构强度、气动特性、振动冲击等方面的研究,组织开展大量的试验,从部件到整体,检验原理设计的可靠性。他不仅看到力学研究、环境试验在原子弹原理突破的重要作用,更看到了武器化对此提出的更高要求。他组织开展设备研究,指引开展包括静力、振动、冲击、离心、温度等各种力学环境和气候环境的实验室建设。

他抽调一批力学研究人员与工程技术人员对导弹核武器所经历的环境进行调研、分析、计算,开展环境实验能力研究,为核武器走向安全、可靠、方便、实用,提高生存能力和突防能力提供依据。在短短几年里,我院建起了一整套可供导弹核武器飞行过程可能遇到的一切环境进行试验的大型地面环境实验室,并开展了一系列的试验研究。

为了搞好内迁四川的环境试验能力建设,郭永怀先生又一次站在学科发展的高度提出大量的建设性意见。他要求打破原基地的框框,不搞重复建设;他要求从设备到实验室都要有长远的眼光,建设要留有余地。 60年代的中国,经济落后与技术落后是当时面临的两大难题,郭永怀先生考虑设备的先进性,又立足国家的实际困难,提出自行设计和进口并行。除了从西方引进一些必要的测试仪器之外,主要依靠国内自己的力量,在自力更生方针政策的指引下自行研制试验设备。他针对美英等国已开展复合试验、高速碰撞试验等进展情况,提出我们的发展战略,他指导科研人员研制高频电磁振动台、低频液压台、离心机等试验设备。

在他的思想指引下,我院的核武器结构强度分析和环境试验后来发展成了一个专门的研究所——结构力学研究所。

既是科学家,又是组织者

在核武器研究只争朝夕的进程中,郭永怀既是科学家,又是科研活动的组织者,除组织力量开展多方研究外,还对一些关键的技术问题与王淦昌、彭桓武、朱光亚等共同探讨,果断决策。如核装置引爆方式的采用,当时在“枪法”和“内爆法”之间难于取舍,为了稳妥起见,他提出“争取高的,准备低的”,以先进的“内爆法”为主攻方向。同时他利用特征线法进行炸药的爆轰理论计算,并与物理学的研究结果相结合,为确定内爆提供可靠的理论依据。

为了确立核装置的结构设计,他让设计人员直接参加爆轰物理试验,深入了解实验要求,与试验人员共同学习,分析试验数据,并结合日后武器化的需要开展设计。并在两种可供试验使用的方案中,提出“两路并进,最后择优”的办法,确定最佳方案,这一方案不仅为第一颗原子弹采用,整个第一代武器都一直沿用。

为了攻克氢弹、核航弹和导弹核武器,身为力学家的郭永怀先生为科研人员安排了大量的课题,包括外形的计算、实验稳定性分析、结构设计、外形设计、飞行弹道、物理引信、场外试验、数据分析、环境试验等,组织他们学习空气动力学的大量知识,指导大家结合已有的一点资料和图片进行分析研究,探讨核航弹的外形设计。郭永怀副院长有着严谨的工作作风,每次核炸弹气压引信汇报,他都要参加听取,利用他渊博的空气动力学知识,对弹上静压孔布局、管路汇流系统设计和引信误差计算都一一提出他的具体意见,对计算数据都是一一核对。

为了加强结构设计的力量,他请北京航空学院的王德荣教授做顾问,给科研人员讲结构设计方面的理论,并结合科研实际进行指导。

航弹外形结构最初采用的是钢板卷压焊接的办法,这种设计的弊端是强度指标分配不合理,且十分笨重。为此郭永怀先生提出参照飞机外形的桁条蒙皮结构,从而实现了薄壁新型。

第一颗原子弹成功以后,核试验急速向大威力方向发展,航弹研究针对的不仅是原子弹,更重要的是氢弹。体积和重量都大大增加,飞机投下航弹后如何才有充裕的时间躲过冲击波和光辐射的威胁,对于这一问题的解决,他通过理论计算与模型空投试验结合,进行严格的计算与分析,他提供用降落伞增阻使核弹缓慢降落这一方法,并开展核炸弹携带降落伞的研究课题,指导科研人员建立伞弹系统在空中的运动方程。这一课题当时在国内还是空白,国外专刊和公开资料更没有可借鉴之处。经过大量计算,同时开展一系列伞-弹结合的弹道性能和阻力伞鉴定试验,降落伞增阻方式的可靠性得到充分肯定。

他常常告诫科研人员:成功的关键不在最终现场,每个正式产品,从其部件到整体都必须经过一系列试验的充分考验。正是这种一丝不苟的科学精神,激发着九院人代代相传,才能使我国核试验有非常高的成功率。由于当时试验条件差,试验设备能力有时达不到所需的要求,郭永怀先生又给大家介绍相似原理,教科研人员通过运算,推出相似准则,以多种相关联的低级试验来满足某一高级的试验要求。核航弹的整体振动试验是第一次大型的环境试验,目的是要检验产品能否经受汽车、火车以及飞机运载过程的振动环境。从试验方案制订、动力分析、理论计算和测试操作等,每个细节,他都亲自过问。由于航弹的重量远远超过了设备所能承受的静负荷,他又提出采用弹性连接件支承航弹,由振动台提供激振力进行试验。

从原子弹、氢弹装置,到成为战斗力的核航弹、导弹核武器,每一步都凝聚了郭永怀先生大量的心血和汗水。

科学研究的三步棋

搞科研要有预见性,这是郭永怀先生的一贯主张,他经常给科研人员讲,搞科研要有三步棋:一是手上要干着;二是眼睛要看着;三是脑子里要想着。结构力学研究所材料研究是从强度计算分支出来的,当时郭先生就指出:强度离不开材料,尤其是我们需要的特殊材料,搞化工材料的人不会对材料的力学特性下太大的功夫,只能靠自行研制。他要求科研人员不仅对材料的静态性能进行测试,还要对材料的动态性能进行测试;他提出开展非金属材料、复合材料的研究,并将研制的复合材料应用于产品,走在了国内材料研究的前沿。

撞击力学的发展在九院如今已与国际接轨,这同样缘于郭永怀先生的科学预见和前沿研究。早在1965年,郭先生就弹头撞击的试验和计算,提出要搞空气炮和火箭橇,进而提出对“触地引信”进行理论分析,并由此提出开展对弹头穿地问题进行研究。他还与朱光亚等一起组织专门人员调研海军核武器、反潜核武器、空军战术飞机机载武器等特殊问题;提出反潜核武器水中爆炸力学、水洞试验、出入水弹道、特殊外形的水动力研究及环境条件等。

为核事业贡献全部心身

郭永怀先生深深感到祖国需要科学,需要像他那样的科学家。他 1956年回国,1961年加入了中国共产党。他把对祖国、对党的感情紧与繁荣祖国的科技事业紧地联系在一起。在郭先生致力核武器发展的短短 8年时间里,他以杰出的贡献成为中国核事业的奠基人之一,他严谨的治学态度和献身事业的精神是留给九院人的一笔宝贵财富。在他身上,我们同时看到了一个科学家对待科学的冷静严肃和投身事业的忘我执着这两种精神和力量。

为了便于技术攻关,九院当时成立了4个尖端技术委员会,其中一个就是郭永怀先生负责的场外试验委员会。他深入试验现场,指导工作,开展试验,出入帐篷。基地地处北国戈壁,海拔3800多米,气候环境十分恶劣,夏季酷热难耐,冬天寒气逼人,但郭永怀先生以他亲临现场的一贯作风和年轻的科研人员一起风餐露宿。

他在中国科技大学任教,在中国科学院力学研究所、九院、空气动力中心任职。他兢兢业业地为新中国传播科学知识,指导科研实践。他说:“我作为一个中国人,特别是作为革命队伍中的一员,衷心希望我们这样一个大国早日实现现代化,早日建成繁荣富强的社会主义国家,来鼓舞全世界的革命人民。”

九院的事业是振国威、壮军威的事业,是为中国人争气的事业,为此,他经常奔波于北京和青海之间,听取汇报,指导研究,开展试验。他经常深入科室、车间,亲临现场指导把关,对一些关键问题开展技术讨论,课题设置、方案制定、装置建立、实验设施、结果分析等,他无一不亲自过问。他很有远见,在武器的原理还在试验阶段,就强调“武器化”需要做的许多工作,提出有关环境试验的许多题目。

他注重对年轻科技人才的培养,针对当时的科研人员多是刚从学校毕业的大学生,搞科研精神可嘉,精力旺盛,但基础不深,缺乏经验的实际情况,他亲自为他们上课,传授科学的思维方法,帮助推荐学习资料,他还告诫他们一定要学好两门课——数学和外语。

时间对他来说太宝贵了。尽管为了保护像他一样的科学家的生命安全,中央特地采取了保护措施,其中之一就是不让乘飞机。但郭永怀先生却坚持要乘,还尤其选择夜航,他说:“乘飞机节约时间,夜航打个盹就到了,第二天可以照常工作。”正是在夜航中,无情的事故夺去了郭永怀先生宝贵的生命,也留给了九院人深深的遗憾。

几十年过去了,郭永怀先生当年苦心经营的力学环境研究队伍已经发展成国家级实验室,不仅在军品研究,而且在发展经济、服务社会中发挥着重要作用。中国工程物理研究院也已经发展成为了集多种学科、多个科研领域于一体的现代化的科学城。中国核事业也早已担负起了捍卫祖国尊严和维护世界和平的神圣使命。

郭永怀先生学识渊博、治学严谨,站在科学研究的前沿,处处体现杰出科学家的优秀品质。他热爱祖国、艰苦奋斗、无私奉献的高尚品德和谦虚质朴、平易近人、清正廉洁的工作作风,深受全院职工的尊敬和爱戴,是我院科技工作者学习的楷模。历史将永远铭记郭永怀先生对中国核事业的杰出贡献!九院人也将永远铭记这位为事业献身的科学家、副院长、导师、朋友——郭永怀先生!

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