騫翮遠翥拓新路 篤信精勤譜華章

陳曦

他，睿智嚴謹，取得了至高榮譽。在復雜結構的振動分析和振動設計領域優秀科學家的奧林匹克競技場上，他勇奪一“金”。他提出的汽輪機整圈連接長葉片振動設計的新方法和葉片調頻的“三重點”理論，解決了我國自行設計大容量汽輪機中的一個技術關鍵，促成了新中國成立初期我國新一代主力機組的批量生產。隨后又連續在振動診斷技術和動力學拓展領域不斷刷新國內外記錄，成為引領該領域創新發展的一代楷模。

他，循循善誘，作風樸素低調。在動力學及振動工程學科領域這方熱土上，他培養了一批骨干和精英。他甘愿做動力學技術領域的一捧春泥，用豐厚的學養和高尚的品德言傳身教，培育著我國該領域的科技新苗。

他，就是我國著名機械動力學與振動專家、中國工程院院士黃文虎教授。

預拓荒者砥礪前行

1949年畢業于浙江大學電機系電訊組的黃文虎，有幸與新中國共同成長，后因工作需要被抽調改行學習力學并任力學教師，而在哈爾濱工業大學研究生班學習時的結業論文指定研究振動問題，更讓他明確了一生的專業研究方向。他作為工科大學的教師，一生密切關注結合生產實際的應用基礎理論及其應用研究，解決了若干生產中的關鍵科學技術問題。

從上世紀50年代到70年代初，黃文虎一直從事振動理論的研究和教學工作，但還未和實際的工程問題相結合。直到1972年，他來到哈爾濱汽輪機廠，恰逢我國“五年計劃”經濟的迅速發展時期，他們發現建國初期仿照蘇聯技術自行設計的20萬千瓦主力機組已經無法滿足國家經濟發展的需求，為此，哈爾濱汽輪機廠承擔起了自行研制大容量的60萬千瓦汽輪發電機組的重點工程項目，希望為我國研制新的主力機組，擺脫國外的技術壟斷，提高國內自主創新能力。

在這一重點工程中，黃文虎憑借著在振動研究領域的豐富經驗，主要負責汽輪機葉片振動設計理論和技術問題的探索和研究，這也是大容量機組研制過程中的一個關鍵技術難題。因為按氣動力要求，該機末級葉片長達1米，葉片所承受的離心力近萬噸，如果汽輪機轉子上葉片的頻率與氣流激振力的頻率重迭，將發生危險的“共振”現象。葉片的激烈振動可能導致葉片斷裂，巨大離心力下的斷葉片將造成重大事故，嚴重的甚至機毀人亡。

為了提高葉片動剛度和強度，黃文虎決定采用拱形圍帶和松拉金整圈連接方案。但這一方案結構復雜，調頻原則不明，當時國內外尚未見到有關設計方法，這樣，長葉片設計就成了60萬千瓦機組設計的一個關鍵問題。

黃文虎在困難面前迎難而上，展開深入的調查，并與工廠設計人員一起構造力學模型，推導振動方程，在沒有國外資料的情況下，他利用自己長期積累的振動知識，提出了一種全新的理論與計算方法。緊接著，他與設計人員一同編排程序，一起計算，一起作振動模型試驗，結果證明他們所提出的被稱之為“三重點”調頻理論是正確的，使得長葉片設計工作得以順利進行。利用這一方法，設計的長葉片既輕巧，又安全，節省了大量的合金材料，和法國同類自由長葉片相比，約輕1/3左右。廠方決定采納，用于60萬千瓦機汽輪發電機組的設計，黃文虎創造性地解決了這一關鍵科學技術問題，促成了我國新一代主力機組的批量生產。當時這一理論在國內外是首創，填補了中國汽輪機長葉片振動計算中的空白。有關這方面的文章《整圈連接葉片組的自由和受迫振動》、《具有隨機參數的周期結構的振動》分別于1981年和1982年發表在美國的權威雜志《美國航空航天學報》上，多次被國內外檢索引用。

值得一提的是，同類型的葉片結構不限于電廠的汽輪發電機組，還廣泛應用于航空發動機、火箭的液氧泵及化工流程機械等多種旋轉機械結構。該創新理論和方法廣泛應用于國內有關廠所，是我國在該領域自主創新的典范，而黃文虎院士以卓越的貢獻成為我國該領域的拓荒者。

強強聯手共同劍指

隨著科學技術的發展，機械設備越來越復雜、自動化水平越來越高、機械設備在現代工業生產中的作用和影響越來越大，機器運行中發生的任何故障或失效不僅會造成重大的經濟損失，甚至還可能導致人員傷亡。通過對設備工況進行檢測，對故障發展趨勢進行早期診斷，找出故障原因，采取措施避免設備的突然損壞，使之安全經濟地運轉，在現代工業生產中起著重要的作用。開展故障診斷技術的研究具有重要的現實意義。黃文虎團隊則是國內故障診斷技術研究的先行者，先后在學術上發展了模糊診斷、人工智能、神經網絡、專家系統等診斷技術，他們提出的模糊診斷等新概念和方法，把人工智能專家系統理論及新一代計算機的神經網絡理論和方法引入故障診斷。這些開創性的工作為故障診斷開辟了新路。

同時，黃文虎團隊致力于故障診斷設備的研制和開發工作，在國內較早和成功地將微機應用于汽輪發電機組和振動監測與故障診斷上，開發了幾套具有中國特色的振動監測與故障診斷系統。這些系統可將大量機組運行資料儲存起來，隨時通過人機對話查閱歷史運行資料。在旋轉機械故障診斷領域，開發了故障診斷系統產品，裝備于國內多家電廠和石化企業，取得了重大的經濟效益和社會效益，產品已列入《1995年國家科技成果重點推廣計劃項目》。

黃文虎團隊針對當時全國電力供應嚴重短缺，多家發電廠機組故障頻發的情況，選擇了與專業研究所及清華大學、上海交大、華中科技大學等高校強強聯合，在國家“六五”、“七五”、“八五”計劃期間，連續在國家科技攻關項目支持下，系統地開展了發電系統機組故障診斷技術和產品開發的研究。應用于若干電廠，取得了系列的成果，有效緩解了國內電力供應的窘境，也進一步增強了他們在故障診斷技術方面的研究信心。

在這之后，黃文虎團隊還將故障診斷技術引向航天飛行器，在衛星等空間飛行器故障診斷技術方面取得重要成果，為故障診斷技術在我國航天領域的應用開拓了途徑。針對神舟號載人飛船飛行過程中無法預知的故障，他們提出了“對應于在空間運行的衛星，在地面設置一個同步運行的、并實時與之比對的模擬器的方案”。此設備對空間運行的衛星出現的故障，將可由地面專家進行“實時的”故障診斷，并“實時”給出消除障礙、恢復正常運行的對策。并通過實驗證明了其可行性，得到了設計部門的采納，并獲得國防科工委科技進步獎，是我國故障診斷技術的又一次大跨步前進。

動力學界譜寫新章

動力學的反問題是70年代以來科學發展的前沿問題，有極其廣泛和深遠的前景。而黃文虎是在中國率先提出研究動力學反問題的人之一。他將自動控制理論中的系統辯識理論應用于振動參數的辯識中，并把研究重點放在還不成熟的時域方法上，得出了振動參數可辯識性條件的若干結論。他發展了結構振動參數的辯識方法，提出了一些計算方法，在提高識別精度、抗干擾能力、鑒別虛假模態等方面作出了重大改進。因而在結構動力學的反問題研究方面取得了較系統的成果，在“結構振動參數識別的理論基礎研究”方面獲得航天部科技進步二等獎。

在我國航天技術的不同發展階段，黃文虎團隊還開展了相應的研究。包括早期的艙體翼面組合結構振動分析和計算程序研究；捆綁火箭動力學研究；對首次采用三軸穩定體制的東方紅三號通訊衛星的大面積柔性太陽能帆板振動及穩定性研究；航天結構主被動一體化振動控制的研究；航天器多體復雜系統非線性動力學與控制研究等，并取得了一系列可喜成績。

為了改善衛星的力學環境以增加有效載荷，黃文虎團隊開展了整星減振隔振技術的研究，空間飛行器不同于地面設備，它受到質量、空間、電源、電磁兼容等多種條件的嚴格限制，使得減振隔振可采取的手段十分有限，迄今國際上在大型衛星上也尚未能突破。他們以風云一號衛星為背景，積累了多種方案的大量仿真計算和實驗室模型的試驗結果，為航天部門的設計提供了基礎數據。與我國重工集團702所合作，在國內開拓將動力學研究的領域擴展到水下和出、入水面的高速航行體動力學，引領國內動力學研究不斷發展。

行為世范德藝雙馨

作為一位博士生導師，黃文虎教授自上世紀五十年代走上那三尺講臺的時候，便對教書育人有了深深的迷戀和虔誠的使命感。他深知人才對國家發展的重要性，更懂得國家對創新人才的渴求，因此，對學生他總是傾囊相授、毫無保留，先后培養博士生70余人，大部分已成為國內航天、航空及其他領域的技術骨干；對學科建設他更是不遺余力、無私奉獻，籌建飛行器結構強度專業，參與教材翻譯與編寫工作，有效促進了該學科的發展。

學為人師、行為世范，顯大家氣度；著書立說、厚德載物，成高山仰止。相信隨著時間的推移，黃文虎院士對于我國動力學理論的建設和發展所起到的作用，必將日益凸顯。而他培養的高新人才也必將在科技創新打拼出自己的一片天地，為祖國的創新強國夢注入自己的力量！

專家簡介：

黃文虎，浙江永康人，1926年出生，1945年考入浙江大學電機系電訊組，1950年到哈爾濱工業大學研究生班學習。曾任職哈工大航天學院飛行器動力學與控制研究所教授、哈工大副校長、校長，中國振動工程學會理事長，1995年入選中國工程院院士。專業方向是一般力學，又稱動力學與控制。承擔并完成了國家和各部門的應用基礎研究項目共70多項，創造性地解決了若干關鍵科學技術問題，獲國家科技進步二等獎1項，部省級科技進步一等獎6項，二、三等獎10項，在國內外出版專著7部，發表學術論文334篇。