冯 卡门与清华大学早期的航空工程学科

 

朱克勤

（清华大学？ 航天航空学院 北京 100084）

 

摘要：今年是力学大师冯 卡门 (1881-1963) 逝世五十周年，本文结合他于二十世纪上半叶对清华大学的两次访问，回顾冯 卡门对我国早期航空学科创建和人才培养的支持和贡献。

关键词：冯 卡门；华敦德；钱学森

清华大学始建于1911年，初名“清华学堂”，1912年更名为“清华学校”，1925年设立大学部。1928年正式更名“国立清华大学”后，罗家伦为首任清华大学校长。为了开展国际学术交流，当时清华大学曾邀请泰戈尔(Rabindmnath Tagore)、维纳(N．Wiener)、哈达玛(J．Hadard)、郎之万(Paul Langevin)、冯 卡门(Theodore von K rm n)等学术大师来校讲学。他们的来访对于清华的学科建设和人才培养起到了积极推动作用，并一直被传为佳话。比如，1935年美国著名数学家、控制论的创始人维纳访问清华大学，他大力推荐并促成华罗庚赴英国剑桥大学为期两年的进修访问，从而与熊庆来教授一起为只有初中文凭的华罗庚最终成为世界著名数学家创造了条件。
1929年，受清华大学理学院院长叶企孙教授的邀请，冯 卡门首次访问清华大学。当时中国的近邻日本已经开始发展航空工业，他们在河西机械公司建造的第一台风洞于1928年竣工，并成立了一家飞机制造公司。在随后的第二次世界大战中，河西公司成为日本水上飞机和战斗机的主要生产部门。冯 卡门在清华大学访问的过程中，向校方阐述了发展航空工业和航空学科的重要性，建议在清华大学尽快创办航空工程专业和设立航空讲座，培养这方面的人才，以便与邻国日本保持军事上的平衡。由于历史条件和种种原因，他的建议没有得到时任校长罗家伦的重视。
1931年九一八事变后，梅贻琦出任清华大学校长。当时侵华日军凭空中优势狂轰滥炸，给中国军民造成极大伤亡。1932年一二八事变，倭寇的飞机更是驰骋于上海空中，如入无人之境，闸北犹在无空防的情形下，变成了瓦砾之场，引起全国震惊。从舆论界到学术界，从社会到政府，“航空救国”成为当时震撼全国的呼声。同年，清华大学组建工学院，梅贻琦亲自兼任工学院院长。在机械工程系内设 “动力工程” 和 “航空工程” 两个专业组，成为中国大学创办航空学科的发源地。1933年顾毓绣及庄前鼎等教授在清华开始筹建航空馆与飞机库房、自制实验风洞、购买实习飞机。[1]
为解决清华初建航空学科阶段人才缺乏的问题，1934年清华校长梅贻琦曾函聘冯 卡门教授来清华任教，协助筹备设计空气动力学实验设备。此时冯 卡门已赴美国在加州理工学院任古根海姆航空实验室主任，无法来清华应聘。1935年8月17日他致函梅贻琦校长，推荐他的得力助手华敦德(Frank L. Wattendorf？ 有译为瓦登道夫)博士来清华任教。他在信中指出：华敦德博士毕业于麻省理工学院航空系。1926下半年在哥廷根与普朗特一起研究湍流，1927年到亚琛工学院研究空气动力学。1933年获加州理工学院博士学位，目前在加州理工学院古根海姆航空实验室工作。华敦德博士绝对是风洞与飞行实验方面的第一流的研究人员，也是一名优秀教师。他具有调整自己适应任何外国环境的出色能力。他相信华敦德博士一定能在清华做好工作[2,3]。
冯 卡门在德国亚琛工学院空气动力学研究所担任所长时，华敦德是他研究室中第一个来自美国的研究生，后来成为他最亲密的同事和得力助手。对此，冯 卡门在他的自传中写道：“1927年，华敦德和他的母亲一起来到亚琛。从那时候起，我一直把他当成我的家庭成员。我们合作研究了许多课题，他始终是我最亲密的同事。现在他是北约航空顾问团主席。[3]”对于冯 卡门推荐华敦德来清华工作一事，梅贻琦校长于1935年9月26日、11月23日两次复函感谢冯 卡门的支持和推荐，表明清华发展航空工程学科并迫切需要人才的心情，并欢迎华敦德博士来清华任教。[2]
经冯 卡门的大力推荐，华敦德博士于1936年2月12日抵达清华大学，任空气动力学教授。到达当天就开始工作，他仔细观察了清华建成的5英尺风洞，当即表示十分满意。2月20日，华敦德致函冯 卡门，对于在清华一周来的工作环境表示满意，信中指出“没想到，中国能建造如此精确的风洞，已经达到国际水平。” 华敦德博士此封写自北平国立清华大学的信件如今仍展示在加州理工学院冯 卡门纪念室的显著位置，已经成为力学大师冯 卡门当年大力支持清华大学发展航空工程学科的最好见证。

图1 清华大学航空研究所，前排左三起顾毓琇、庄前鼎、华敦德(1936)

 

在抗日战争的大背景下，1936年国立清华大学航空研究所正式成立(见图1)，工学院院长顾毓琇教授任所长，机械系主任庄前鼎教授任副所长，华敦德博士任空气动力学教授。在积极开展航空工程教学和研究的同时，为了进行准确模型的空气动力学试验，华敦德博士建议由清华大学在南昌建造一座远东最大的大型风洞，试验段口径为15英尺。经过反复论证，最终政府同意了他的建议和方案。1936年6月，华敦德、冯桂连、殷文友3位教授担任主设计，用了不到一个月的时间，便完成了此大型风洞的初步设计，其中风洞的空气动力学设计由华敦德博士完成。
1937年，冯 卡门第二次访问清华大学，当时正值七七事变的前夕。冯 卡门从莫斯科横穿西伯利亚乘火车进入中国，华敦德博士到山海关车站迎接，并全程陪同他的中国之行。7月6日，在北平饭店，冯 卡门与有关政府官员和清华大学领导开了一个秘密会议，这时他才发现此次访华不但是学术交流，而与中国空军的发展战略有关。会后冯 卡门到清华参观，并受聘为清华大学名誉教授。在南京与中国空军司令周至柔将军会面后， 7月9日，冯 卡门赴南昌参观空军基地和清华大学15英尺风洞的建设，当时该风洞主体的施工基本完成，已进入装配和调整阶段。关于南昌风洞，多年后冯 卡门在回忆录中写道：“1937年夏末我到达南昌时，风洞已快竣工。主体混凝土外壳已经浇注好，发动机和螺旋桨也已经定了货，平衡设备正在制造。这座风洞比加州理工学院的那一台要大50%，是当时世界上最大的风洞之一。” 7月14日，冯 卡门由华敦德、梅贻琦、顾毓琇等陪同前往庐山面见蒋介石，冯 卡门就如何发展中国航空工业和航空学科，提出了看法和建议。对于冯 卡门的这次中国之行，在他的回忆录中以“中国航空发展初期”为题，用整整一章的篇幅进行详细的描述[3]。
华敦德博士对清华的贡献不只限于航空学科的建设。1937年清华沦陷，他受叶企孙、吴有训教授密托，不畏艰险，利用美国公民的身份，避开日本军队的盘查，将一大笔校款及镭等贵重物