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钱学森手稿精选

  钱学森先生为了求取圆柱壳屈曲失稳的临界载荷,围绕寻找壳体可能发生的位形,进行了大量的推导和演算,手稿长达800多页。正式发表的文章却只有10页。这里展出的是存放手稿最后部分的信封。信封上写的“Final”(最后的定稿)和“Nothing is final”(没有什么认识是最后的)的字样,内赋深刻的哲理,说明了真理的相对性,科学家追求真理是永无止境的。

  这是钱学森先生的博士论文的第三部分,题目是“Application of Tschapligin’s Transformation to Two Dimensional Subsonic Flow(将恰普雷金变换应用于分析二维亚声速流动)”,这部分的内容在1939年和Th. von Kármán联名发表在 Journal of the Aeronautical Sciences, vol. 5上。

  他们沿用了恰普雷金提出的近似方法,即在状态平面上,用切线近似绝热曲线,但是把切点改取在未扰动状态,而不是恰普雷金所取的驻点状态,从而得到了极好的效果。实验证实:这样的近似可以在相当大的马赫数范围内,应用于亚声速机翼的设计,解决了当时高速飞机发展急待解决的问题,而被大家称之为卡门-钱近似。

  钱学森和郭永怀在1949年合作撰写的美国航空委员会的技术报告的封面。报告的题目是“Two-dimensional Irrotational Mixed Subsonic and Supersonic Flow of a Compressible Fluid and the Upper Critical Mach Number(可压缩流体的二维无旋亚声速和超声速混合流动和上临界马赫数)”当飞机速度增大到声速附近,流场中既有亚声速流动又有超声速流动,如何求解机翼的绕流问题并计算何时出现冲击波(这时的马赫数称之为临界马赫数),是国际公认的难题。钱学森和郭永怀通力合作,借助于解析的方法彻底解开了问题的难点。他们证明,前人预报的临界马赫数并不正确,因为流场中没有出现冲击波,速度还可提高。他们求得了比那更高的真正的临界马赫数,被称为上临界马赫数。这样,从低亚声速直至超声速,只要马赫数不超过上临界马赫数,机翼的平面绕流问题就得到完全的解决,采用卡门-钱近似在亚声速范围得到的解与这个严格解互相连接。当时飞机设计正朝着声速前进,这项研究成果起了引领航空工业的作用,自然得到学术界和工业界的重视和很高的评价。

  1947年,钱学森先生建议美国麻省理工学院建造一个中间规模的高超声速风洞,为设计更大型的高超声速风洞积累经验。以下是几张他的设计图,从中可看出作者高超的工程设计的能力。