力学系 许经民
１９５９年底，我被选调进清华大学工程力学研究班，１９６２年毕业分配到复旦大学力学系的前身数学系力学教研室，１９６３年进力学实验室，开始从事实验室建设、教学和科学研究工作，一直到１９９３年光荣退休。几十年过去了，作为亲身经历者，实验室建设中有几件事是难以忘怀的。
一、建 FD２低速风洞
为了开出更多的教学实验并使学生有更多做实验的机会，１９６４年初，在学校和数学系领导的支持下，数学系力学教研室决定再自行设计建造一台性能更好的低速风洞。低速风洞平面布局采用回流式，工作段采用闭口式，直径定为０。７５m，最大风速定为４５m /s。风洞的气动设计由张文老师负责，结构总体设计、零部件设计、工艺设计和加工安装由我负责。面对繁重的任务、艰苦的工作条件和一大堆的技术难题，我们知难而上，经常不分昼夜的工作，困难一个个被克服，终于在不到一年的时间内建成并投入使用。FD２风洞已使用了４０多年，除后来用半导体整流器代替直流发电机组供电外，在风洞结构上未作大的改动和修理。
风洞结构设计，对第一次独立承担这样一个大项目的我，压力不小。为减小风扇高速旋转所诱发的振动，并避免轴承支架对气流的干扰，在结构设计上我们采取了一些措施：在叶轮的前后设置两个轴承支架，减少因转轴太长引起的振动 ；并将叶轮前支架迎着气流的断面加工成流线形 ；还将叶轮的后支架，整体包在止旋片内，以避免对气流的干扰。
当时设计图纸是用图板丁字尺一笔一笔画出来的。实验室连晒图机也没有，为了向加工单位提供十套完整的风洞图纸，我们土法上马，图纸是在太阳底下曝光，一张张晒制出来的。我日日夜夜加班赶进度出图纸，满脑子想的就是工作，连我的妻子生孩子都不去陪伴在她身边。幸好我的妻子能体谅我，也不责怪我。为了工作，个人的、家庭的事统统可以抛在脑后。这确实是我们这一代人当时真实思想的写照。
零部件设计完成后，又一个问题就是落实施工单位生产厂，最后我们选择了上海新建机器厂。该厂是一家小型造船厂，距学校相当远。为保证施工质量，在施工期间我几乎天天到工厂，和工人一起上班，参加每天的班前会，向施工的技术员和工人说明每一个零件的作用和质量要求，协助解决施工中出现的工艺问题。不管是刮风下雨，从不缺勤、从不迟到。为了给学校节省５分钱的车费，我宁可每天一清早就出门，乘５５路提前一站在南京东路下车，再走到延安东路外滩乘渡轮过江到工厂。当时艰苦奋斗的精神是现在年轻人很难想象的。
风洞采用钢结构，用４mm钢板制作外壳，用角钢弯成圆形来制作段与段之间的连接法兰盘，并用角钢立起来制作整台风洞的支架。外壳好几段是圆锥或更复杂的型面，它们都得按图纸尺寸在放大样平台上，放大成１∶１的展开图，先制作样板，然后下料，卷制成形。外壳最难制作的是收缩段，因为风洞设计中，流道要从较大尺寸的截面收缩到工作段较小截面尺寸，为了使流过收缩段的气流品质更良好，收缩段的曲线采用维托辛斯基曲线。我们群策群力，最后找到了一个巧办法：采用前后两段分开制造，每段先以近似锥台放样下料，制作锥台，然后用热锻造逐渐成形，并按维托辛斯基曲线制作检验样板，边锻打边检验，直至符合要求为止。最后把满足要求的两段收缩段焊接起来，磨光内外壁焊缝，制成形似喇叭口的收缩段。和兄弟院校的同类风洞的收缩段比较，外观上毫不逊色，内部气流品质也符合设计要求。
风洞设计和制造中最关键的部件是风扇段，它的性能好与坏，直接影响工作段的气流品质，如果流经风扇段补充能量后的气流过于混乱，是很难用后面的稳压段和收缩段来纠正的。为了使气流加速过程中尽量减少气流的旋转，并使气流速度沿径向趋于一致，在叶片气动设计中选用了变截面扭转叶片，这给加工带来不少困难。当时离心浇铸技术还不成熟，叶片和叶轮整体铸造困难很大，一时无法解决。最后我们放弃了用铝合金浇铸叶片和叶轮的方案，改用变形小而强度高的泰国柚木来制作叶片。当时这种柚木市场上是找不到的，我们二上上海打捞局，才搞到了柚木。柚木是打捞局在长江口打捞上来的沉船上拆下来的。由于这种木材质地细密，虽然在水中浸泡多年，质地仍然坚实，我们喜出望外。柚木叶片的手工制作工艺也十分复杂，先是沿叶片径向按设计要求分十段按样板用手工雕凿出来，然后用钢制连接件拼制成完整的叶轮，再通过平衡试验进行调整，以减小因高速旋转引起的振动。为提高风扇效率，叶片同风扇段的外壳的径向只允许有３—４mm间隙，这对风扇段的外壳的圆度，风扇段的外壳和转轴的同心度以及叶片的径向跳动量都提出了十分苛刻的要求。风扇段的外壳我们采用厚钢板卷制，预先留有余量，焊接成形后，再加工 （车削）内圆达到所要求的尺寸公差。装配也花了不少工夫。经过４０多个春夏秋冬的考验，高速旋转从没发生碰擦现象。
各部件制成后，我们先在工厂预总装，然后分成四大件运回学校安装。经测试，和设计技术指标相当一致。建成不久，力学实验室的老师就在新风洞中新开了经典的空气动力学实验 ———圆球的临界雷诺数测定实验。当风洞在装有堵塞度较大的模型的工况下，顺利达到设计风速，使圆球绕流达到超临界状态时，喜悦的心情是无法用言语来表达的。最近听说，FD２风洞又增添了六分力天平和变攻角机构，能更好地为飞行器设计专业的教学和科研服务了，这对参加这项工作的人是最大的安慰。
二、建“７０８ ”实验室
上世纪７０年代初，毛主席提出 “我们也要有大飞机 ”，周恩来总理说，有了国产大飞机，我就乘坐国产大飞机去参加国际会议。１９７０年８月，国家计委、军委国防工业领导小组向上海市下达了大型旅客机及其发动机的研制任务，这就是运十客机，代号 “７０８工程 ”。当时我教研室很多教师参与了 “７０８工程 ”。
１９７４年校系领导终于从上海国防工办争取到在复旦筹建 “结构静强度 ”实验室。把拟建的实验室规模定为能做运十飞机水平尾翼，垂直尾翼以下中小型零部件试验基地，并落实筹建经费３０万元。数学系领导把筹建 “结构静强度 ”实验室的任务交由我来负责，这对我又是一个新的机遇和挑战。
当时我系只有材料力学实验室，对 “结构静强度 ”实验室没有一点感性认识，我们只能 “从战争中学习战争 ”。系领导首先组织我们参观陕西耀县的某飞机厂和江西３２０厂的飞机强度试验室。通过参观使我们对飞机静强度试验的目的、要求、试验方法、所需设备以及实验厂房的结构有了初步认识，不久便开始实验室筹建工作。
１。实验室基建
任务明确后，我们就开始实验室土木工程的总体方案设计。其中核心部分 ———承力地板面积要求为１２m×２０m，每平方米承力１０吨：承力墙高６m、宽７m，能承受３０吨米弯矩。此外还要有办公室，电测实验室，振动实验室，动力间，烘房 （用于按工艺要求烘干传力件———帆布带与试验件蒙皮的黏结胶水 ）和加工实验所需的工夹具的机械加工车间 ；要有可吊装试验件和承力龙门架的行车 （３吨）；以及试验所必需的工夹具。由于我们是学校，是培养人的地方，必须要有可供参观的地方，又考虑到试验时具有一定的危险性，我们将办公室二楼走廊用来作为参观平台。经过周密考虑，我们向建筑设计单位提出了实验室的总体设计方案。
设计单位落实在华东建筑设计院，负责外形及布局设计的是一位韩姓工程师，负责构件强度设计的是张大笑工程师。设计期间我们密切配合，关系甚好。按照我们的要求，承力地板和承力墙的设计都是按飞机地面设备的设计规范，安全系数取６m进行强度设计的。我们还打破承力墙设置于承力地板的端部的常规，用承力墙将承力地板分成大小两部分，大的一部分足够做Y１０的平尾和垂尾试验，小的一部分可同时做小零部件实验和教学实验。承力地板近承力墙部分的钢筋混凝土厚度达２m，远离承力墙部分也有１m的厚度，总共用钢量达６０吨。也算是学校的一个大工程了。建筑施工的难度也比一般厂房大得多，我边学边干。为保证质量，承力墙和承力地板混凝土必须连续浇注。当时没有混凝土搅拌站和专用的运输车，我们在现场用小型搅拌机足足花了三天三夜，才把承力地板和承力墙浇注完成。承力地轨是同下面的地基受力钢筋焊接成一体的，由长２０m的槽钢构成。对于２０m槽钢的运输就成了大问题，截成两段吧，安装后要出现焊缝影响强度 ；弯曲后运输到工地再校直吧，也很难保证原有的平整度，必须用长于２０m的平板货车来装运。但当时上海这种特种车辆极少，很难租到。最终我们用真诚感动了上帝，平板货车抽出时间，为我们跑了一趟。承力地轨装配也很有讲究，先得安装工艺支架，并用水平仪调整水平，然后吊装承力轨道，再用水平仪调整整个承力轨道处于同一水平面之后，才焊接固定。承力墙的四根立柱的钢筋、角钢、钢板及钢管也是先焊接成一个整体框架，然后吊装，用经纬仪校正其垂直度和平面度，符合设计要求后焊接固定的。建成后的承力地板和承力墙，其平面度和垂直度比我们所见到的由前苏联专家设计和主持建造的要好得多。６m高的承力墙，屹立在厂房的一侧，横梁上面是王荣华同志书写的自“力更生，奋发图强 ”八个大字，颇为壮观。
２。实验工装设备的设计与制作
做飞机静强度试验需要一大批实验工装设备。首先是用来模拟飞机构件受力情况的液压加载系统的设计与制作。我们大胆革新，自行设计了用于提供高压油源压力的泵站和控制台。控制台设计中，由于当时经费和技术条件限制，还不是用电子计算机控制来实现多点按比例自动加载，而只能采用机械的节流阀和电子液压换向阀，用人工多点协调控制方法来实现多点按比例加载，并自己加工和装配加载设备。为获得工作压力达３２０k g/cm２的长压力软管，我们到上海橡胶厂协同试制，终于试制成功试验压力达４８０k g/cm２任意长度的软管。管接头是由我们设计并由我们师傅加工完成的。加载的执行机构 ———大的液压作动筒是购买军工厂内壁已加工好的炮管来重新设计加工成的，小的作动筒是通过上海国防工办，从浙江军用机场的退役飞机上拆下来的。在以后的强度试验中，这些 “土设备 ”，我们用得得心应手，事实证明我们成功啦。
对试验件施加的力，还必须通过固定在承力地板或承力墙上的钢架来传递。而这些钢架要有一定强度和刚度，还要有一定通用性。当时我们同甘共苦，钢架都是几个教师在夜间自行设计，白天和实验室的师傅一起赶制出来的。电焊的弧光闪闪，身穿厚厚焊接工作服的我们汗流浃背。我们共制作了两付高度６m、跨度６m的大型龙门架和多付中小型钢架和压梁。我们还巧妙地将其中一付设计成可安装于立柱上端的作动筒推动横梁，使横梁升高来对实验件加力，弥补实验室结构大厅厂房高度的不足。据我们后来了解，某航空院校同类型的龙门架是由大连造船厂加工的，每付造价当时就达人民币７万元，而我们只花了材料费。
基建和实验所需的设备到１９７５年底基本配齐，购买了一台多点自动检测的电阻应变仪，电测、光弹和振动实验设备也随之得到了充实。还建了一个附属车间，具有车、刨、洗、钻、电焊、气焊等加工能力，这为我们制作设备和试验工夹具提供了方便，也为实验室的建设节省了时间和金钱。
３。承接实验
实验室于１９７６年建成，并投入使用。当年１０月 “四人帮 ”被粉碎，我们也干得更起劲。那时候，我们固体力学实验室处于鼎盛时期，有教师、实验员、工人二三十人。实验室先后承接的试验项目有：Y１０飞机襟翼操纵轴的强度试验 ；平尾操纵件 A型支架的强度试验：滚珠丝杆组件的强度试验 ；几种型号的航空座椅的强度试验 ；Y１０飞机千斤顶的强度试验：配合龙华７０８实验室做过Y１０飞机的发动机吊挂强度试验。还为大场机场做过某型号苏制轰炸机襟翼操纵杆裂纹问题的实验研究，我们判断出其产生裂纹的原因，提出了修理方法，为轰炸机修理后复飞出了力。还为山东兖州煤矿做过轴向压力达到１２０吨的竖井模型强度实验 ；多次做过重型载重货车、４０吨汽车吊的强度试验等数十项次试验，所得收入全数交给学校。
实验室建成后，我们多次接待来实验室参观的客人，其中包括大连工学院的副院长、力学家钱令希先生和上海大学校长、力学家钱伟长先生等。他们对复旦大学作为文理科大学，只花４０万元就能建成这样规模的实验室表示惊奇。
陕西耀县飞机实验室有几位同行来参观我们做Y１０零部件实验时，认为我们的实验场地完全可以做Y１０机整个尾段的静强度试验，他们还热情地提出了试件加力的具体意见。但遗憾的是我们未承接到Y１０平尾和垂尾等大型部件实验。后来由于 “７０８工程 ”下马等种种原因，从上世纪８０年代后期开始，实验室人员逐年减少，辛辛苦苦搞出来的设备长期搁置不用，最后当废品处理。大部分实验场地也改作他用，国家的资源白白浪费，真使人痛心。
最近，国务院已把研制大飞机项目写进。国家中长期科技发展规划纲要。和“十一五 ”。规划纲要 复旦也有意向进一步发展具有复旦特色的工程学科，更好地服务国家经济建设，服务上海。我衷心期盼上海能争取到大飞机研制任务，让我们的 “７０８ 实”验室再有机会立新功 ！
