钱学森和他提出的“爆炸力学”

“爆炸力学”的诞生

在1958年“大跃进”运动时期,钱学森提出了“爆炸力学”的概念。

钱学森和他提出的“爆炸力学”

钱学森

当时有个叫沈鸿的人造出了一种万吨水压机(沈鸿后来当上了机械工业部副部长),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,譬如火箭和导弹中的喷管。他就把这个任务交给郑哲敏先生,要他利用炸药爆炸产生的冲击波压力来进行材料加工,做出精度要求很高,并且形状复杂的工件来。

钱学森的“爆炸加工设想”是应该怎么做呢?

譬如说做一个钢婉,通常的做法是将薄钢板放在摸具上,用阳模去顶阴模,将其压成所需的形状来。而用爆炸的方法就不需要用到阳模,只需要阴模就够了,我们只要将薄钢板和阴模放在水下,让水中的炸药爆炸,这时会产生很高的压力,随之形成的冲击波通过水介质打到薄钢板上,薄钢板就会被爆炸产生的冲击波通过水介质而压入阴模,因为爆炸产生的冲击波压力比万吨水压机的压力要大的多,而且水介质可以柔顺地适应阴模的形状,所以能加工出各种各样复杂形状的工件来。

在1960年刚开始的研究初期,还专门在研究所的篮球场上进行了一次爆炸成形的演示,当时钱学森对爆炸成形技术非常的重视,亲自主持了演示会,研究人员用一个雷管把一块小钢板炸成了一个小钢碗,钱学森举着这个小碗,在观众面前环绕一周,边走边说:“你们可 不要小看这个小碗,将来在机械工业中是要引发革命的!”

郑哲敏到了第二研究所后,成功地研究出了成形机理和模型律(这里指如何将模型放大到实物的规律)。并与首都机械厂合作,真的做出了火箭喷管。

钱学森和他提出的“爆炸力学”

郑哲敏

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,所以只有下到工厂和农村去做科研,才算走无产阶级的道路,于是郑哲敏带了人到工厂去做爆炸成形,花了一年的时间,可仍做不出产品来,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,到了1961年初,国家实行“八字方针”后,可以回实验室做研究了,他们就回到了力学所,有意思的是,当年他们进工厂时被敲锣打鼓的欢迎,而当离开工厂时却冷冷清清,基本没什么人来送行。

郑哲敏总结了前一阶段去工厂实验时对机理研究不够重视的教训,决定重新组织科研团队,成立三个研究组:水下爆炸载荷组,材料性质组和爆炸成形组。这三个组是密不可分的,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,研制微秒计时仪和瞬态应变仪等,还有炸药工艺组,为研究组提供实验所需要的炸药。

钱学森当时既是力学所所长,又是国防部第五研究院院长,他让首都机械厂专门设了一个车间,让郑哲敏他们到那里去做火箭喷管的成形实验,并把研究出来的规律告诉该厂的工程师们。

郑哲敏他们先做出手掌大小的模型,然后根据量纲分析原理和模型律,试着将其放大十倍至几十倍,因为之前回到研究所做了两三年的研究工作,已经有了丰硕的成果:阐明了爆炸成形机理,并给出了模型律。最终他们成功的制作出了大而薄,形状复杂,精度要求高,一般工艺难以加工的火箭喷管。

钱学森提出一门新的学科诞生——“爆炸力学”

钱学森对火箭喷管的成功研制很高兴,决定在当时北京最好的宾馆——友谊宾馆里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,向大家系统的介绍力学所在爆炸成形模型律,成形机理,成形工艺等方面的研究成果。钱学森还在会议总结时提出,现在出现了一门新的学科——“爆炸力学”。并指出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。

钱学森和他提出的“爆炸力学”

爆炸

在1960年,中国科技大学近代力学系爆破专业改名为爆炸力学专业,由担任教研室主任的郑哲敏先生为爆炸力学专业制定了课程设置,开设了专业基础科,并由解伯民主讲“爆炸力学”,王礼立主讲“应力波”,熊卫民主讲“流体力学”和“水下爆炸”。

“爆炸力学”的研究被叫停

遗憾的是,在1964年开始了“社会主义教育运动”(四清运动),材料性质组的副组长王礼立被调离力学所,该组的研究实力遭到严重削弱。熊卫民被调去承担“爆破堆山技术的研究”新任务,爆炸载荷组遭解散。留在所里的人也不能安心做研究,还经常要开会,批判什么的,再后来干脆把“爆炸力学”的科研都停了下来。其后果是,直到今天我国有关的国防科学研究仍属薄弱环节。



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