錢學森和他提出的“爆炸力學”

“爆炸力學”的誕生

在1958年“大躍進”運動時期,錢學森提出了“爆炸力學”的概念。

錢學森和他提出的“爆炸力學”

錢學森

當時有個叫沈鴻的人造出了一種萬噸水壓機(沈鴻後來當上了機械工業部副部長),錢學森知道這個萬噸水壓機還不能加工出很大,很薄,精度要求很高的工件,譬如火箭和導彈中的噴管。他就把這個任務交給鄭哲敏先生,要他利用炸藥爆炸產生的衝擊波壓力來進行材料加工,做出精度要求很高,並且形狀複雜的工件來。

錢學森的“爆炸加工設想”是應該怎麼做呢?

譬如說做一個鋼婉,通常的做法是將薄鋼板放在摸具上,用陽模去頂陰模,將其壓成所需的形狀來。而用爆炸的方法就不需要用到陽模,只需要陰模就夠了,我們只要將薄鋼板和陰模放在水下,讓水中的炸藥爆炸,這時會產生很高的壓力,隨之形成的衝擊波通過水介質打到薄鋼板上,薄鋼板就會被爆炸產生的衝擊波通過水介質而壓入陰模,因為爆炸產生的衝擊波壓力比萬噸水壓機的壓力要大的多,而且水介質可以柔順地適應陰模的形狀,所以能加工出各種各樣複雜形狀的工件來。

在1960年剛開始的研究初期,還專門在研究所的籃球場上進行了一次爆炸成形的演示,當時錢學森對爆炸成形技術非常的重視,親自主持了演示會,研究人員用一個雷管把一塊小鋼板炸成了一個小鋼碗,錢學森舉著這個小碗,在觀眾面前環繞一週,邊走邊說:“你們可 不要小看這個小碗,將來在機械工業中是要引發革命的!”

鄭哲敏到了第二研究所後,成功地研究出了成形機理和模型律(這裡指如何將模型放大到實物的規律)。並與首都機械廠合作,真的做出了火箭噴管。

錢學森和他提出的“爆炸力學”

鄭哲敏

受“大躍進”運動的影響,當時認為,科學研究如果是在實驗室做,那麼走的就是資產階級的科研道路,所以只有下到工廠和農村去做科研,才算走無產階級的道路,於是鄭哲敏帶了人到工廠去做爆炸成形,花了一年的時間,可仍做不出產品來,原因很簡單,爆炸成形的科學規律還沒找到,當然也就炸不出想要的形狀,到了1961年初,國家實行“八字方針”後,可以回實驗室做研究了,他們就回到了力學所,有意思的是,當年他們進工廠時被敲鑼打鼓的歡迎,而當離開工廠時卻冷冷清清,基本沒什麼人來送行。

鄭哲敏總結了前一階段去工廠實驗時對機理研究不夠重視的教訓,決定重新組織科研團隊,成立三個研究組:水下爆炸載荷組,材料性質組和爆炸成形組。這三個組是密不可分的,前面兩個組具有基礎性質——只有研究清楚了爆炸載荷和加工對象的材料特性,才能探索爆炸成形的機理,並建立指導工藝實踐的模型律。此外,還在二室裡面成立了測試組,研製微秒計時儀和瞬態應變儀等,還有炸藥工藝組,為研究組提供實驗所需要的炸藥。

錢學森當時既是力學所所長,又是國防部第五研究院院長,他讓首都機械廠專門設了一個車間,讓鄭哲敏他們到那裡去做火箭噴管的成形實驗,並把研究出來的規律告訴該廠的工程師們。

鄭哲敏他們先做出手掌大小的模型,然後根據量綱分析原理和模型律,試著將其放大十倍至幾十倍,因為之前回到研究所做了兩三年的研究工作,已經有了豐碩的成果:闡明瞭爆炸成形機理,並給出了模型律。最終他們成功的製作出了大而薄,形狀複雜,精度要求高,一般工藝難以加工的火箭噴管。

錢學森提出一門新的學科誕生——“爆炸力學”

錢學森對火箭噴管的成功研製很高興,決定在當時北京最好的賓館——友誼賓館裡組織召開由中國力學學會與中國機械工程學會聯合舉辦的爆炸成形學術報告會,向大家系統的介紹力學所在爆炸成形模型律,成形機理,成形工藝等方面的研究成果。錢學森還在會議總結時提出,現在出現了一門新的學科——“爆炸力學”。並指出它是力學的一個分支學科,研究爆炸波的傳播規律及其效應和應用,力學不僅要為工程設計服務,還要為工藝服務。

錢學森和他提出的“爆炸力學”

爆炸

在1960年,中國科技大學近代力學系爆破專業改名為爆炸力學專業,由擔任教研室主任的鄭哲敏先生為爆炸力學專業制定了課程設置,開設了專業基礎科,並由解伯民主講“爆炸力學”,王禮立主講“應力波”,熊衛民主講“流體力學”和“水下爆炸”。

“爆炸力學”的研究被叫停

遺憾的是,在1964年開始了“社會主義教育運動”(四清運動),材料性質組的副組長王禮立被調離力學所,該組的研究實力遭到嚴重削弱。熊衛民被調去承擔“爆破堆山技術的研究”新任務,爆炸載荷組遭解散。留在所裡的人也不能安心做研究,還經常要開會,批判什麼的,再後來乾脆把“爆炸力學”的科研都停了下來。其後果是,直到今天我國有關的國防科學研究仍屬薄弱環節。



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