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宜昌籍中国杰出火箭专家鲁昌鉴(一)

2009-02-13 09:56:14


鲁昌鉴

    鲁昌鉴是我校56届校友,是中国杰出的火箭专家。2009年2月13日《三峡晚报》B10版和荆楚网整版刊登了鲁昌鉴的奋斗历程和事业成就,在此节选,缅怀英灵。

    鲁昌鉴,1934年出生于当阳市,1953~1956年就读于宜昌市第一中学,1960年毕业于西北工业大学宇航工程系总体设计专业。1961年进入中国运载火箭技术研究总体设计部,参与现代化战略导弹和火箭技术的研究工作。鲁昌鉴不仅是成绩卓著的科学家,而且是一位才华横溢的文人,他一生作诗94首,计1720行,他将一生的所见所闻、成长过程和事业的成就全部化作了诗的语言。


儿时记忆


    1940年夏天,侵华日军占领家乡宜昌,已经记事的鲁昌鉴跟随父母逃难躲进了深山老林。他在《逃难》诗中写道:
    百年人生第一课,
    刚有记忆就亡国。
    日本飞机滥轰炸,
    败退国军蚁一窝。
    父母携儿去逃命,
    躲进山林野炊锅。
    白天躲丁又躲夫,
    夜披星月睡山坡。
    家乡飘着太阳旗,
    鬼子到处吼着“咦”
    烧杀掳掠多作恶,
    民心童心被折磨。
    1945年8月的一个早晨,听说日本投降了,鲁昌鉴写下了“家家户户笑盈盈”的诗句。此后无论是为谋生上山砍柴、到煤窑驮煤、被国民党兵拉夫做苦力,还是宜昌解放,即或是母亲去世,鲁昌鉴都留下了感人的诗作。



艰难奋起


    1962年初,我国自行研制的东风二号火箭没有进行过弹性振动的计算和试验,急于求成,故使发射失败。是年3月,在故障分析期间鲁昌鉴写下了这首《漫漫征程》:
    天之苍苍,科海茫茫。
    年轻的心,疏狂激荡。
    不知路在脚下,
    只知重任肩上。
    写专业于白纸,
    绘彩虹于东方。
    艰难、艰难,荣光、荣光。
    奋起、奋起,自强、自强。
    这种白纸、彩虹的心情,反映了一代年轻人在当时两弹一星(原子弹、氢弹和人造卫星)的征途上艰苦创业的决心,鲁昌鉴正是在这种心情下来进行他的专业建设和工作的。
    当时苏联对我国尖端技术的援助本来就极其有限,撤走专家以后,更是切断了一切信息,连相关资料都见不到一份。鲁昌鉴在大学时学的俄语也没了用武之地。他重新捡起中学时学过的英语,试图从美国航天局公开发表的技术报告中找到有用的东西。为了提高英语水平,鲁昌鉴每天很早就起床到院内的花园里念英语、背单词,上班时就在办公室里“啃”那些美国的期刊杂志,他还经常去情报所查卡片,了解技术信息,将一切能为他所用的东西都拿来进行研究分析,以提高自己的认识能力和技术水平。
    火箭设计常常是大量的计算工作,在当时计算机技术还不发达的年代里完成大量的数据计算,既是复杂的脑力劳动,更是繁重的体力劳动,要靠计算尺、算盘或手摇计算机来完成。一枚火箭飞行过程中的简单静、动力学载荷计算,一般就需要3个人在全室设计任务完成后,再花3个月的时间计算才能完成,这是鲁昌鉴参加火箭设计工作时的技术起点。为了从繁重的体力劳动中解放出来,鲁昌鉴重新推导公式,将原来体力劳动的作业改造为适合计算机编程运算的公式,经过反复推演和试算,终于在1965年的型号设计中,将那些手工作业全部搬进了院内惟一一台简陋的计算机。尽管计算机只有每秒5000次的运算速度,但也使计算周期大大缩短了,原来需要3个人3个月才能完成的任务,现在一个人断断续续地1个月内也能完成了。计算效率的提高给鲁昌鉴以极大的欣慰,他很快向同事们介绍并推广了这一套计算公式,直到现在很多计算公式都还在被继续使用。《计算的计算》这首诗就是鲁昌鉴当时心情的表白:
    载荷传统作计算,
    三人三月作不完。
    今将公式重推导,
    搬上电脑试试看。
    电脑快,精度高,
    一举成功大飞跃。
    昨天计算任务下,
    今天上午把卷交。
    飞行中的火箭常受到大气层各种扰动因素的作用和影响,其中大尺度的风切变和小尺度的阵风扰动,将产生很大作用于火箭上的静态力和动态力,这是火箭设计必须考虑的外力函数的重要来源。但是,这些重要的资料在我国气象测量中却是一片空白,没有根据来建立这种大气扰动的模型。为了制作随面扰动的阵风模型,鲁昌鉴查遍了当时所有的NACA报告,然而这些报告中的阵风模型均是针对水平飞行的飞机建立的,对于垂直飞行的火箭毫无意义。在这种情况下,鲁昌鉴只好利用国外的阵风测量结果所应用在水平飞行的飞机上的模型,在“各向同性”的假设下,应用到我国垂直飞行的火箭上来,利用随机阵风的功率谱密度输入到火箭的传递函数之中,以求得火箭动态的均匀响应,从而确定火箭的受力情况,并取得了满意的结果。
    1975年,根据有关人员的计算,有一批已经生产好的零部件不能满足强度要求,如果全部报废并重新设计和生产,这将造成极大的经济损失,因而引起了有关方面的重视。鲁昌鉴与有关人员撇开计算结果,从飞行的遥测结果中去找和计算工况同样的遥测值(表示重力加速度的G)。经过努力寻找,发现G仅为计算值的1/6,从而挽救了这些零部件。
    鲁昌鉴想,计算值和遥测值产生这样大的差别,肯定是计算中的问题,必须进一步弄清楚。从此,他便只身投入到这个问题的计算之中,由于白天计算机有别的计算任务,他每次都在半夜上机。这样断断续续地经过大约一年的时间,终于发现是原计算者在数学模型的处理中没有考虑到初始条件到边界条件转换的模型,经过纠正以后,得到了满意的结果。鲁昌鉴消除这一疑虑的过程,同样有诗为证:
    疑虑摆了好几年,
    无人问来无人理;
    为求专业得发展,
    我来分析找问题。
    刚刚学过计算机,
    上机自行编程序;
    边推导,边修改,
    日里夜里少休息。
    一年时间已过去,
    心中终于有了底:
    初始条件变边界,
    数学模型没考虑。
    经过考虑再计算,
    头部冲击三个G;
    这与实际很接近,
    从此消除该疑虑。