錢學森的科學名篇

1、錢學森的科學名篇：錢學森的科學名篇：《工程與工程科學工程與工程科學》【按】為了紀念科學大師錢學森先生逝世一周年，這里發(fā)布錢先生的科學名篇《工程與工程科學》，與博友們共享。在這篇發(fā)表于62年前的文章里，錢學森先生第一次系統(tǒng)地論述了工程科學（即技術(shù)科學）的思想。這次趁著審訂《錢學森文集》（中文版）的機會，我再次細讀了此文，獲益匪淺。日后將陸續(xù)發(fā)表讀后感以及一些名家的評論。承譯者談慶明研究員賜寄他的翻譯稿，使此文的中文版可在此奉獻給各位。謹此

2、志謝。工程和工程科學工程和工程科學錢學森錢學森（原文發(fā)表于JournaloftheChineseInstitutionofEngineersVol.61~141948）前言前言人們回顧半個世紀以來人類社會的進步，無不深刻認識到技術(shù)和科學研究對國家和國際事務的有決定性意義的重要性，無不對技術(shù)和科學研究所受到重視程度的巨大提高留有深刻的印象。很顯然，雖然在早期，技術(shù)與科學研究是以未加計劃的、個體的方式進行的，可是到了今天，在任何主要國家，這

3、種研究都是受到認真調(diào)控的。因而，如同長期以來的農(nóng)業(yè)、金融政策或者外交關系一樣，技術(shù)與科學的研究現(xiàn)已成為國家的事情。認真考察為什么研究工作的重要性得到如此重視，自然地會得出這樣的答案，即研究工作現(xiàn)在是現(xiàn)代工業(yè)整體中的一個組成部分，不提到研究工作就談不上現(xiàn)代工業(yè)。既然工業(yè)是國家實力和福利的基礎，技術(shù)與科學的研究就是國家富強的關鍵。人們也許會說，在工業(yè)時代的開創(chuàng)時期，技術(shù)與科學的研究就與工業(yè)發(fā)展有關，那么為什么今天把研究工作說得如此重要？這個

4、問題的答案是，處于國內(nèi)和國際競爭的需要，迫使現(xiàn)代工業(yè)必須以越來越高的速度發(fā)展。要要實現(xiàn)高速發(fā)展，就必須大大強化研究工作，盡快利用基礎科學的發(fā)現(xiàn)。也許沒有什么實例比戰(zhàn)時雷達和核能的發(fā)展更為突出了。雷達技術(shù)和核能的成功開發(fā)為盟軍取得第二次世界大戰(zhàn)的勝利做出了重要貢獻，這是公認的事實。短短數(shù)年，緊張的研究工作把基礎物理學的發(fā)現(xiàn)，通過實用的工程開發(fā)，迅速地變成了戰(zhàn)爭武器，并成功于所攜帶的推進劑的總量，或者依賴于推進劑總量與火箭總重量之比，即推進

5、劑的裝載比?；鸺w行時，要克服的是空氣阻力。于是我們看到，一個工程科學家為了解決長程火箭的可行性問題，他必須掌握三類基本信息：火箭發(fā)動機的性能、結(jié)構(gòu)的效率以及高速飛行時的空氣動力。為了掌握火箭發(fā)動機的性能，他必須依靠火箭工程師以取得試驗數(shù)據(jù)；為了獲得結(jié)構(gòu)的效率，他必須依靠測量應力的人以取得結(jié)構(gòu)載荷的數(shù)據(jù)；為了獲得高速飛行時的空氣動力，他必須求助于高速風洞以獲取試驗數(shù)據(jù)。然后，從事該工作的工程科學家必須對上述信息進行綜合的工作，此刻他需要

6、運用良好的工程判斷力，應用動力學定律以及求解微分方程的技巧，其結(jié)果是算出火箭的射程。假如他能利用最好的火箭發(fā)動機的性能、最低的燃料比耗的實際值；假如他能采用最好的結(jié)構(gòu)以達到最高的推進劑的裝載比；并且假如他能對火箭的外形采用了最好的空氣動力學設計以減小空氣阻力，那么，他將獲得火箭所能達到的最大射程。長程火箭問題的上述表述中假設：最好的發(fā)動機性能、最好的結(jié)構(gòu)效率以及最好的空氣動力學外形對于分析者來說是已經(jīng)知道的，然而實際情況可能并不是那么容

7、易。一個工程科學家將發(fā)現(xiàn)，以往的經(jīng)驗說明，如果采用化學平衡和熱力學平衡的假設仔細計算發(fā)動機燃燒室內(nèi)的燃燒溫度以及排出氣體的成分，再采用氣相流動的動力學計算火箭排氣速度的話，推進劑性能的預測精度在10%以內(nèi)；但是，確實做過試驗的推進劑的種類卻極少。在尋求最好的可能的發(fā)動機性能的過程中，他可能希望知道從未試驗過的高能化學推進劑的可能的比耗值，這意味著工程科學家對這些未曾試驗過的推進劑已經(jīng)進行了理論估算。舉例來說，他可能希望計算液氟和液氫火箭

8、的性能。假如他做了這類計算，他將發(fā)現(xiàn)有關化學火箭推進劑的兩個重要事實，它們是：1）對于諸如二氧化碳和水這類通常的燃燒產(chǎn)物來說，在燃燒室極高的溫度下存在強烈的離解的趨勢，而且這些離解吸收熱量。所以使用低溫量熱計數(shù)據(jù)所計算的推進劑性能是全然不可靠的。換句話說，熱力學和化學平衡在這里起著極其重要的作用。2）不存在“奇跡型”的推進劑能夠使性能增大到現(xiàn)有推進劑的十倍，或者說，使比耗減少到十分之一。這一點很容易從下面的表中看出來（見文獻[1]）。該