沈元：中國大飛機事業的推動者

辛文

熟悉中國大飛機發展史的人都知道“航空四君子”。1986年，北京航空學院名譽院長沈元、南京航空學院副院長張阿舟、西北工業大學名譽校長季文美與原航空工業部飛機局局長胡溪濤，聯名向鄧小平同志上書《千方百計盡早提供和使用國產干線飛機》，此后又多次向中央建言大力發展國產大飛機，四位老專家因此獲得了“航空四君子”的雅稱。

2016年，在沈元誕辰100周年之際，北京航空航天大學將作為本科生最高榮譽的“金質獎章”更名為“沈元獎章”，將高等工程學院更名為高等理工學院，并冠名“沈元榮譽學院”，以此表達對老校長沈元的深深懷念與尊敬。

戰火中的青春

1916年4月26日，沈元出生于福建省福州市一個制作脫胎漆器的手工業者家庭。他天資聰颕，三歲識字，六歲上私塾讀四書五經。令人稱奇的是，沈元沒有上過小學和初中，而是直接上了高中，且學業優異。

1935年，沈元從福州英華中學高中畢業，被保送到燕京大學化學系學習，但他想學的是航空工程。因此，第二年夏天，沈元又報考了清華大學機械系航空工程專業，最終以第三名的佳績如愿以償踏進了航空王國。

1937年7月7日，“盧溝橋事變”爆發，日本軍機到處狂轟濫炸，清華大學被迫撤退到湖南長沙，借用岳麓山下湖南大學的校舍上課。1938年，沈元又跟著300多位師生，跋山涉水步行1000多公里，輾轉到了昆明。

在昆明，清華大學、北京大學和南開大學三所學校聯合成立了名揚四方的西南聯合大學。在極其艱苦的條件下，沈元刻苦攻讀，學業優異。1940年，沈元畢業并留校任航空系助教。

求學英倫

1943年，沈元獲得了英國文化委員會的獎學金，到倫敦大學帝國理工學院航空系攻讀博士學位。在校期間，沈元在空氣動力學領域取得了豐碩成果。

20世紀40年代，航空技術面臨著重大革命性變革：活塞式螺旋槳飛機獨霸天空的時代即將被終結，噴氣式飛機嶄露頭角。其標志性事件是德國人歐海因與英國人惠特爾分別研制出噴氣發動機，并且裝在軍用飛機上試飛成功。

有了噴氣發動機，飛機的速度將由亞聲速向超聲速發展。沒有噴氣式發動機的出現，飛機不可能達到超聲速（當時，安裝活塞式發動機的飛機速度最快只能達到每小時700千米左右），而如果沒有外形設計方面的重大改進，光靠噴氣發動機，飛機也無法突破聲障。沈元敏銳地把握了世界航空技術發展的趨勢，他選擇的研究課題，就是著眼于解決飛機從亞聲速向聲速逼近時的空氣動力問題。

1945年夏，沈元的博士論文《大馬赫數下繞圓柱的可壓縮流動的理論探討》通過了答辯。在研究中，他用速度圖法證實了高亞聲速流動下，圓柱體附近極限線的存在，從理論上和計算結果上證實了高亞聲速流動下，圓柱體表面附近可出現正常流動的局部超聲速區。這一研究結果啟示了在繞物體（如機翼）的高亞聲速流動中，如馬赫數不超過某一定值，就可能保持無激波的、含有局部超聲速區的跨聲速流動。也就是說，沈元從理論上探討出飛行器上無激波跨聲速繞流的可能性。

沈元的研究成果讓人們了解了機體形狀和激波阻力之間的關系，為設計新型高速飛機提供了理論基礎。根據這項研究成果寫成的學位論文，獲得答辯委員會高度評價，并以英國皇家航空研究院第9873號報告發表。這篇論文受到國際空氣動力學界的重視，沈元因此被接納為英國皇家航空學會副高級會員。

沈元取得博士學位后，又到以生產航空發動機特別是噴氣發動機著稱的羅羅公司進行技術考察。

羅羅公司創立于1906年，是世界著名的發動機制造商，總部在英國威斯敏斯特市。1942年，羅羅公司根據惠特爾的研究成果，開始研發渦輪噴氣發動機，從而開啟了噴氣式飛機新時代。

在羅羅的考察經歷對沈元的影響很大。1973年8月16日，時任北京航空航天學院副院長的沈元主持儀式，聘請倫敦大學帝國理工學院校友、羅羅公司技術董事、發動機專家胡克博士為名譽教授。后來，胡克促成了羅羅公司與中國的深度合作。

參與創辦北航

1946年夏，已到而立之年的沈元謝絕了英國一些大學的聘請，回到了朝思暮想的祖國，在清華大學航空系任副教授，一年之后升任教授。

在此期間，沈元一面教書育人，一面繼續做科研。1948年，沈元將他在英國取得的研究成果加以擴展，從圓柱體推進到對橢圓柱體在高亞聲速氣流中的運動規律的研究，對于飛機速度從亞聲速到超聲速的過渡，在理論研究上更接近于機翼外形的實際。同年4月，他在《清華大學理科報告》第5卷第1期發表了《高亞聲速下可壓縮性流體繞似橢圓柱體的流動》，在航空界引起了很大反響。

為了開展教研工作，沈元克服經費困難，為清華大學設計并建造了一座低速回流式風洞。這是當時國內高等院校中最先進的風洞，它的試驗段截面是橢圓形的，可以進行模型尺寸較大的吹風試驗。

1951年11月4日，教育部和重工業部決定成立航空工程學院。為此，國家將清華大學、西北工學院和廈門大學等學校的航空系合并，成立清華大學航空學院，沈元任院長。

1952年5月18日，中央軍委出臺《關于航空工業建設的決議案》，對航空院系進行進一步調整，將清華大學航空學院和四川大學、北京工業學院等學校的航空系合并，成立北京航空學院。

1952年10月25日，這是中國人民志愿軍赴朝參戰兩周年的日子。這一天，在北京工業學院禮堂舉行了北京航空學院成立大會，36歲的沈元被任命為北京航空學院副院長。

當時，學院校址選定為元大都“薊門煙樹”城門以北至柏彥莊湧壽寺小廟之間的約1平方公里的一片土地。國家有關部門迅速調集了清華大學、云南大學、西北工學院等8所院校的航空系教師，組成了最初的創業隊伍。開學時，全校共有本科生737人（包括495名新生）、研究生26人、教師108人。

沈元深知，建院任務繁重，從基建計劃到專業設置、課程安排、師資培養和師生生活，一切都要從頭開始。這一段時間，他致力于推進學校建設工作——從落實籌建方案到制定教學大綱，從組織大批青年教師向蘇聯專家學習到建立教學組織和制度，沈元傾注了大量精力，使學校各項工作很快走上正軌。

1956年4月4日，國家科學規劃委員會召集會議，討論研究科學發展規劃問題。會議將國防工業系統航空部分編為第九組單獨活動，由張愛萍直接領導。沈元與會，和錢學森、王弼、徐昌裕、昝凌、黃志千、梁思禮、王裕齊等國內知名專家一道研討。

這次會議著重討論了火箭與飛機的關系問題。會上提出了三種意見：第一，全力投入火箭的研究試制；第二，火箭與飛機應同時進行，但主要力量放在火箭方面；第三，前五年先搞火箭，五年后火箭有了一定基礎，再回過頭搞飛機研制。經過討論，大家基本同意第二種意見。會議結束后，沈元預見到航天事業的發展需要大量人才，他和學校其他領導一起，采取果斷措施，率先在全國高校中創建了火箭、導彈等方面的一整套新專業。這些專業的大批畢業生后來成為我國航天事業的棟梁之才。

1958年，在沈元的組織指導下，北京航空學院開展了“北京一號”旅客機、高精度陀螺以及測試技術等方面的研究和設計試制工作，設計制造了超聲速風洞、高空實驗設備、液體火箭發動機和沖壓發動機試車站等重大教學科研實驗設備，填補了多項國內空白。

1978年，全國恢復研究生招生制度，北京航空學院首次一年招收了128名研究生。沈元對研究生培養擬出了“精選苗子，寧缺毋濫，打好基礎，嚴格要求，能力培養和科研任務結合”的方針。此后，沈元還親自指導培養了四屆研究生。

1980年，在副院長崗位上辛勤工作了28年之久的沈元被任命為北京航空學院院長，他牢記初心，大力開展教育教學改革，提出既要把學校辦成教育中心，又要辦成科研中心。

力推大飛機

作為老一代航空航天資深專家，沈元對我國大飛機的研制十分關注。1983年，他受邀從事我國交通運輸戰略決策問題的研究，為我國干線飛機的立項研制起到重要作用。

1986年7月30日，中國科學院學部委員、北京航空學院名譽院長沈元聯合中國航空學會理事長、西北工業大學名譽校長季文美，中國航空學會副理事長、南京航空學院副院長張阿舟，原航空工業部飛機局局長胡溪濤給中央寫了一封信。信中說：“由于支線飛機只占航空運輸的極少一部分，所以發展對中國來說仍是空白的干線飛機應當優先。干線飛機市場廣闊，《美國航空》1986年1月測算，到1995年中國需要噴氣式飛機200～400架。西方飛機工業公司預估中國民航運輸周轉量將以每年平均20%左右的速度增長，我們豈能讓中國市場全部被人占去……上飛機項目以抓干線大運輸機最為有利，因為它的帶動作用是其他民用飛機難以比擬的，且工作量大，產值利潤高。”

老專家們的呼吁，得到了中央領導的高度重視，經過充分論證后，國家作出了發展大型客機的重大決策。如今，我國自主研制的ARJ21新支線飛機已經投入航線運營，C919大型客機已經成功首飛，中國人的大飛機夢就要實現了！