【大家】科技之英：郭永怀先生
计算流体力学【大家】科技之雄：郭永怀先生 CFDDJ(2016)1004
郭永怀(1909.4.4-1968.12.5)
摘要：郭永怀，国际著名力学家、应用数学家、空气动力学家，中国科学院学部委员(即中国科学院院士)，近代力学事业的奠基人之一，1999年被追授予研制“两弹一星”有突出贡献的科技专家，并荣获“两弹一星功勋奖章”。他是一位才华横溢、有远见卓识的著名科学家和技术领导人。他理论功底深厚、思维敏捷、思路开阔，而且注重理论联系实际，善于在工作中准确把握科学研究的方向。他是一位优秀的应用力学家，他领导和组织了爆炸力学、高压物态方程、空气动力学、结构力学和武器环境实验科学等研究工作，解决了一系列重大问题。他在关键时刻用自己的生命保卫了国家的最高机密，他无愧为中华科技之英雄！
1. 人物生平
郭永怀，1909年4月4日出生于山东省荣成县。1930年，郭永怀入南开大学预科二年乙组读书，次年8月升入南开大学理科，决心攻读物理学。南开大学当时没有物理系，他打听到电机系有一位物理学教授叫顾静徽，就投到她的门下，成了她唯一的物理专业的学生。顾先生非常赏识这位好学不倦的学生，为他单独开课。曾在南开大学任教的饶毓泰归国后到北京大学任教，郭永怀仰慕饶毓泰，顾静徽推荐他转学北京大学。1933年，郭永怀通过北京大学入学考试，考入北京大学物理系，1935年毕业。1939年考中中英庚子赔款出国留学名额，1940年赴加拿大多伦多大学应用数学系学习，半年后获硕士学位。1941年到美国加州理工学院师从空气动力学权威von Kármá教授研究可压缩流体力学，1945年获博士学位后留任研究员。1946年起在美国康乃尔大学任副教授、教授。
郭永怀和李佩的结婚照
郭永怀和夫人李佩及女儿郭芹
郭永怀在跨声速流领域和奇异摄动论方面有重要贡献；与钱学森共同发表的论文《可压缩流体二维无旋亚声速和超声速混合型流动及上临界马赫数》提出“上临界马赫数”的概念。他还发表了《跨声速流的稳定性》、《可压缩流体二维无旋跨声速流动》、《绕翼型的二维跨声速流》、《论二元光滑跨声速流的稳定性1》等跨音速研究论文。郭永怀还发展了奇异摄动法，即PLK方法（庞加莱－莱特希尔－郭永怀方法）。
受钱学森之邀，1956年10月回国后任中国科学院力学研究所研究员、副所长。1957年任中国力学学会副理事长，同年聘为中国科学院数学物理学化学部学部委员。他是中国大陆力学事业的奠基人之一，在力学、应用数学和航空事业方面有卓越贡献，是科技工作的领导人和组织实施者。1958年，中国科学技术大学创建了化学物理系，郭永怀担任首任系主任、教授。
1960年5月调任第二机械工业部北京第九研究所（1964年2月改为第九研究院）副所长、副院长。在中国原子弹、氢弹的研制工作中，经钱学森推荐，领导和组织了爆炸力学、高压物态方程、空气动力学、结构力学和武器环境实验科学等研究工作，解决了一系列重大问题。
1964年第一颗原子弹试验后场区集体照（前排左起，王汝芝、张蕴钰、程开甲、郭永怀、彭恒武、王淦昌、朱光亚、张爱萍、刘西尧、李觉、吴际霖、程能宽、邓稼先）
1968年12月5日，郭永怀从青海省执行任务返回北京时，在飞至北京上空约400米高度时飞机突然因发动机故障而坠毁。郭和同机警卫当场丧生。在清理飞机遗骸时，人们发现郭永怀和他的警卫牟方东紧抱在一起，两人身体之间紧夹着刚刚获得的氢弹试验数据。他们二人的骨灰埋藏于中国科学院力学研究所中郭永怀的塑像下。1999年被授予“两弹一星功勋奖章”，是该群体中唯一一位获得“烈士”称号的科学家。
2. 科学贡献
郭永怀在中国原子弹、氢弹的研制工作中领导和组织爆轰力学、高压物态方程、空气动力学、飞行力学、结构力学和武器环境实验科学等研究工作，解决了一系列重大问题，是唯一一位为中国核弹，氢弹和卫星实验工作均作出巨大贡献的科学家。
2.1 空气动力学
郭永怀在1946年至1956年间当时康奈尔大学航空研究院的三个主持人（即西尔斯、郭永怀、康脱洛维茨）之一。这10年也是郭永怀从事科学研究的黄金时期。他着重对跨声速理论与粘性流动进行了深入的研究，他与钱学森合作发表了《可压缩无旋亚声速和超声速混合型流动和上临界马赫数》，接下来完成了《关于中等雷诺数下不可压缩粘性流体绕平板的流动》、《弱激波从沿平板的边界层的反射》等重要文章，解决了跨声速流动中的重大理论问题：包括出现激波的条件，激波对于气动力的影响以及连续亚超声速混合流的存在的可能性，为人类突破“声障”做出了重要贡献 。与此同时，为了解决边界层的奇异性，他改进了庞加莱、莱特希尔的变形参数和变形坐标法，发展了奇异摄动理论。为此，钱学森于1955年在《AdvancesinAppliedMechanics》杂志上发表文章，将这一方法命名为PLK方法。值得一提的是，郭永怀在50年代初就注意到离超声速流动这一方向，研究了高超声速激波边界层干扰和离解效应。郭永怀因在空气动力学与应用数学中的研究成果而驰名世界。
2.2 人造卫星
郭永怀对于国防工业和科研的贡献是多方面的。从1957年11月4日，苏联发射第一颗人造卫星起，他就参加了中国科学院星际航行座谈会，大力倡导中国要发展航天事业，并就许多技术问题，如运载工具、推进剂、姿态控制、气动力、气动热等发表了许多重要见解和主张。在第四次座谈会上作了“宇宙飞船的回地问题”的中心发言，对气动减速、气动加热、烧蚀防热、回地轨道设计等问题进行了细致的分析，还提出了利用举力面的设想。随后，当研制人造卫星提到议事日程上时，郭永怀参加了负责卫星本体设计的人造卫星研究院的领导工作。
2.3 航天科技
郭永怀创办了《力学学报》和《力学译丛》，并亲任主编，翻译出版了《流体力学概论》等多部学术名著，先后开展了新兴的高超声速空气动力学、电磁流体力学等多项课题的研究，其成果不断引起国际科学界瞩目。在中科院组织的星际航行座谈会上，郭永怀提出中国要发展航天事业，并就运载工具、推进技术等问题发表了许多重要见解。不久，他当选为中国航空学会副理事长。
2.4 核武力学
郭永怀认为应将再入物理现象的研究作为这个项目的理论研究方向，并明确提出建立高温物理所的主张，对实验设备的筹建工作他亦费尽心血；1967年，郭永怀参加了空气动力学研究院的筹建工作，担任了主管技术工作的副组长。他首先就空气动力学研究院的服务对象、研究手段、重点设备、测试方法等提出了建议，并和钱学森一起为该院规划了蓝图，为以后空气动力学研究发展中心的建设奠定了基础；为了发展中国的核武器事业，郭永怀更是呕心沥血，从理论到实践都作出了重要贡献，他多次赴现场参加准备工作。
郭永怀的大部分工作是从事核武器的力学特性，包括结构强度、压力分配和振动等方面的研究。他既是专家又是管理者。他在核武器研制的整个过程中都起到了很大的促进作用。他还向参加此项任务的 新手们传授了有关爆炸力学和弹头设计的许多基本理论。
中国开始研制核武器时，他负责动力项目研究。提出了“铁条包布”的设计思想，为核武器真正武器化做出贡献。郭永怀还负责指导反潜核武器的水中爆炸力学和水动力学等相关技术的研究工作。此外，在潜-地导弹、地对空导弹、氢氧火箭发动机和反导弹系统的研究试验中，他都作出了巨大贡献。在郭永怀的努力下， 1966年10月27日，中国第一颗装有核弹头的地地导弹飞行爆炸成功！1967年6月17日，中国第一颗氢弹空爆试验成功。
3. 科技英雄
1968年10月3日，郭永怀来到青海罗布湖试验基地，为中国第一颗导弹热核武器的发射以及从事试验前的准备工作。1968年12月4日，在青海基地整整呆了两个多月的郭永怀，在试验中发现了一个重要线索。他要急着赶回北京，就争分夺秒地要人抓紧联系飞机。他匆匆地从青海基地赶到兰州，在兰州换乘飞机的间隙里，他还认真地听取了课题组人员的情况汇报。当夜幕降临的时候，郭永怀拖疲惫的身体登上了赶赴北京的飞机。5日凌晨，飞机在首都机场徐徐降落。在离地面400多米的时候，飞机突然失去了平衡，坠毁在1公里以外的玉米地里。
当人们辨认出郭永怀的遗体时，他往常一直穿在身上的那件夹克服已烧焦了大半，和警卫员牟方东紧紧地拥抱在一起。当人们费力地将他俩分开时，才发现郭永怀的那只装有绝密资料的公文包安然无损地夹在他们胸前。
郭永怀飞机失事的消息第一时间传到国务院，总理周恩来失声痛哭，良久不语，随即下令彻查这一事故，并指示《人民日报》发布这一不幸的消息 。此时郭永怀刚满59岁，22天后中国第一颗热核导弹试验获得成功，此前郭永怀这位以空气动力学研究驰名世界的科学家，为准备这次试验在青海整整呆了四十五天。
郭永怀牺牲的第22天――1968年12月25日，中央授予他烈士称号。同日，中国第一颗热核导弹试验获得了成功！
1999年被授予“两弹一星荣誉勋章”，是该群体中唯一一位获得“烈士”称号的科学家。
4. 学术思想
重视发展技术科学是郭永怀和钱学森等老一辈科学家的重要学术思想，也是他建设强大祖国的终身奋斗目标。理论与实际相结合、科学与技术相结合是他的学术思想的核心。他所从事的研究工作就是以发展技术科学宗旨，而技术科学首先是服务于工程技术的，它为工程技术提供新原理、新概念、新目标、新途径、新方法、新技术等系统的理论基础与基础技术。它可以促进和带动新产业和高技术的建立和发展。正如钱学森所说：“应用力学工作，主要方向应为工程技术服务，为工程技术的设计服务，也就是说，力学工作者要直接为社会主义建设服务，为发展生产服务，要做到这一点，就要与工程技术人员密切结合与配合。” 这和郭永怀的学术思想在本质上是一致的。
【参考文献】
百度百科：郭永怀。
【注】鉴于了解到的资料有限，难免出现纰漏望读者谅解。
