楊南生(中國火箭事業的開創者)

楊南生——中國火箭事業的開創者。火箭專家、塑性力學專家。主要從事火箭的研究與設計工作。晚年從事彈塑性斷裂力學的教學與研究工作。擅長於運用力學的基本原理解決火箭研製中的技術難題。

基本介紹

• 中文名：楊南生
• 出生地：緬甸仰光市
• 出生日期：1921年12月29日
• 逝世日期：2013年3月5日
• 職業：科學家
• 畢業院校：西南聯合大學、曼徹斯特大學
• 主要成就：中國火箭事業的開創者
• 祖籍：福建海澄縣(今龍海縣)

生平

楊南生，其父任仰光中學校長。楊南生1歲多隨父母回國，因父親求職無著，長期顛沛於北京和福建兩地之間，直到1929年上國小後，才在北平（今北京）安定下來。七七事變前夕，父母又南遷福建，為不影響他的學業，留他在北平就讀，寄居在舅父家中。

父親的華僑生涯和留日學經濟後報國艱難的人生體驗，給予他兩點可貴的影響，一是愛國，二是學“實學”（指科學）；加之受二舅父當時清華大學物理系知名教授薩本棟的薰陶，他中學時期就立志要學好科學，為祖國效力。他的數理化，尤其是物理成績在學校一直拔尖。有一次物理考試，全班大多數人不及格，而他獨得100分。他還在全北平市高中生數理化會考中得了第二名。七七事變後，北平日偽政府令學校開設日語課，楊南生極力抵制，不參加日語學習；還退出參加多年的校排球隊，以表達民族恨。在漢口失守後，北平的漢奸政府組織“慶祝”遊行，他拒絕參加。學校給他記大過懲處，他嗤之以鼻，不屑一顧。

1939年，北平已完全被日軍統治。他即將高中畢業，大舅父力勸他留北平升學，楊南生則決意去大後方。高中一畢業，他立即離開北平去上海，費盡周折取得一份英國護照，才得以通過日軍封鎖，從海路到越南，再輾轉進入昆明，考入西南聯合大學航空系就讀。

楊南生愛科學，尤迷航空，所以擇航空為志願。但是，當他了解到國民政府航空委員會的腐敗內幕，進而對當時那種只修不造的航空業有了清醒的認識，意識到學成之後仍然報國無門，於是他痛苦地終止了對航空的迷戀，轉入聯大機械系學習。

1943年暑期，他修完了機械系課程，受聘到昆明中央機器廠任工務員。1945年，回母校任材料力學助教，逐漸對這一學科產生了興趣。抗日戰爭勝利後，他於1946年夏隨清華大學遷回北平，為剛回國的錢偉長開設的現代套用力學問題新課程當助教，由此獲益匪淺，堅定了他從事力學研究的志向。1947年，楊南生考取庚子賠款公費留學，赴英國曼徹斯特大學深造。出國前，他徵詢了錢偉長的意見，選定了塑性力學為研究方向。經過三年的刻苦學習，於1950年暑期，以《各向同性金屬的塑性應力應變關係》的優秀論文，獲取博士學位。

在昆明求學和工作期間，他參加過一二一運動和“反飢餓”遊行。1947年到英國後，積極參加了左派學生的反蔣活動，開始接觸馬列主義，了解中國共產黨。1949年中華人民共和國成立後，他與支德喻等同學發起成立了“中國科協留英分會”（簡稱留英科協），旨在介紹新中國，促進留英學生學成回國參加建設。1950年，他在曼徹斯特大學理工學院“社會主義者協會”主辦的活動中，作了“新中國概況”的報告；在留英中國學生會曼徹斯特分會為介紹中華人民共和國而主辦的“中國藝術展覽”活動中，作了報告，用幻燈片介紹了北京。

1950年暑期，學業剛一結束，他便立即準備回國。經過鬥爭，他與妻子及同學數人，才得以持一份“無國籍人士”護照離英，幾經周折，轉經香港，於1950年10月回到祖國。　回國以後，他一心一意要參加實際建設工作，謝絕了幾所院校的聘請，選擇了重工業部汽車實驗室的工作，並被任命為汽車材料試驗科科長。1953年10月又轉到長春第一汽車製造廠，任中央實驗室主任，為中國汽車工業的創建，為第一台“解放”牌汽車的製造，作出了貢獻。在此期間，他被光榮地選為吉林省第一屆人民代表大會代表，並於1956年9月被接納為中國共產黨黨員。

1956年9月，楊南生奉命調到剛成立的中國科學院力學研究所任副研究員，從事高溫塑性力學研究，曾發表《三七黃銅的塑性應力應變關係》等論文。

1958年秋，中國科學院遵照毛澤東主席“我們也要搞人造衛星”的指示，組建衛星研製機構，楊南生被委任為1001設計院負責人之一，負責運載火箭的設計。1958年11月，該院南遷上海組成中國科學院上海機電設計院，楊南生任副院長。幾年中，他率領廣大科技人員和生產工人，先後研製成T5探空火箭模樣彈和T7M、T7、T7A探空火箭，與飛彈研製部門並行地開創了我國的火箭事業。

1964年8月，楊南生再次接受調動，到國防部第五研究院第四分院（今航空航天工業部第四研究院）任副院長，擔任固體火箭發動機研製的技術領導工作，直至1983年3月，改任該院科技委員會主任，1984年任技術顧問。1991年5月，他兼任航空航天部科技委員會顧問。在這20餘年中，他南北轉戰，埋頭苦幹，領導研製成功10餘種用於武器的固體火箭發動機；以及“長征1號”運載火箭末級發動機、返回式衛星回收制動發動機、通訊衛星遠地點發動機等多種航天固體火箭發動機；還開展了大量固體火箭推進技術預研課題和幾種大型試驗發動機的研製，為我國固體火箭事業的創建和發展作出了突出的貢獻，也為研製第二代固體火箭打下了堅實的技術基礎。他的成就、才學、強烈的事業心和艱苦奮鬥的精神，以及他的平易近人、關心民眾、同民眾同甘共苦打成一片的作風和剛直不阿的品質，在四院廣大民眾幹部中留下了深刻的印象，人們有口皆碑。他曾被選為第五、第六屆全國人民代表大會代表；1978年榮獲全國科學大會先進個人獎；1984年榮立航天工業部一等功；1985年被國際宇航科學院選聘為院士，成為國際知名的火箭專家。

1978年，楊南生接受了西北工業大學的邀請，開設了塑性力學、彈塑性斷裂力學等課程，先後被批准為碩士、博士研究生導師和博士後工作站導師，以彈塑性斷裂力學研究為方向，培養了近20名碩士、博士生和博士後。他在國內外學術會議、學術雜誌上發表了10多篇論文，成為西北工業大學彈塑性斷裂力學學科的學術帶頭人；1984年正式被聘為兼職教授，1989年又授予他名譽教授稱號。

楊南生曾出任中國宇航學會第一屆副理事長，中國力學學會第一、第二、第三屆理事，陝西省科學技術協會第二屆委員，陝西省航空學會第一屆副理事長，陝西省宇航學會第一屆理事長等職務。

國產汽車材料的開發者

1953年10月，楊南生滿腔熱情地投入了長春第一汽車製造廠中央實驗室的創建工作。他給實驗室和設計處的工程技術人員講授金屬材料機械性能、試驗數據處理的數理統計等課程，並自編了10萬餘字的講義。為了備好課，他常常通宵達旦地苦幹。同時，為適應當時向蘇聯學習的需要，他還利用業餘時間上夜校，突擊學習俄文，並曾參加了《蘇聯大百科全書·汽車工業》卷的翻譯工作。

在工廠基本建設時期，他除了實驗室的自身建設工作以外，還配合開展全廠基建用材選配工作。工廠投產後，他領導中央實驗室全體人員投入生產第一台“解放”牌汽車的緊張工作，千百種材料都需由他們試驗分析，決定取捨，或者確定代用材料；或者提出性能指標去試製。他們從材料方面保證了這第一台汽車的順利誕生。

第一台“解放”牌汽車的問世，標誌著中國汽車工業的誕生。在這份光榮中，有著作為汽車材料開發者楊南生的貢獻。

中國火箭事業的開創者

1956年9月，楊南生奉命調到中國科學院力學研究所工作。

1958年中國科學院以力學研究所為主組建了1001設計院，負責衛星和運載火箭的設計，楊南生被委派為技術負責人。他帶領倉促集合的30多位同志苦幹了一個月，獨立完成了一種可發射100公斤衛星的三級液體燃料運載火箭的設計圖紙。這一火箭模型，在中國科學院1958年舉辦的“自然科學躍進成果展覽會”上展出，毛澤東主席和其他黨和國家領導人都先後參觀過。但是，在當時的國力條件下，這樣的設計是難以變成現實的。

1958年11月，中國科學院與上海市商定，將楊南生為首的1001設計院技術人員遷往上海，組成上海機電設計院，以便利用上海的工業和技術基礎，由小到大地發展我國的空間技術。楊南生被任命為該院副院長，擔負技術指揮的重擔。

1959年1月，中國科學院調整了空間技術發展規劃，決定首先把重點放在探空火箭研製上。上海機電設計院的任務遂轉入探空火箭研製。在楊南生的主持下，先設計了一種有控制的T5火箭，但因條件限制，僅試製出模樣彈，隨後就下馬了。在總結了T5火箭的經驗教訓後，1959年四季度開始研製無控制的T7火箭，並且為了培養隊伍、掌握技術，決定先研製模樣火箭T7M。工作展開後，很快取得了可喜的進展。1960年2月，他們自行研製的T7M這一試驗型探空火箭首次發射成功。它使用液體主發動機、固體助推器，起飛重量190公斤，飛行高度8—10公里。同年9月，又成功地發射了我國第一枚實用型探空火箭T7。它是在T7M的基礎上研製的，也是由液體主發動機和固體助推器串聯成的兩級無控火箭，起飛重量1138公斤，飛行高度約60公里。由T7火箭改進設計後的T7A火箭不久也研製成功。它作為我國液體探空火箭的基本型，成為我國人造衛星上天以前進行高空探測的重要工具。以T7A為基礎改裝的氣象火箭於1963年12月發射成功，其起飛重量1145公斤，飛行高度在60—115公里範圍內變動，攜帶探測儀器重量最大可達40公斤。1964年7月，用T7A改裝的生物試驗火箭又發射成功，其飛行高度達70公里，並回收成功，邁出了我國宇宙生物試驗研究的第一步

在上海機電設計院期間，為了培養人才，楊南生利用研製工作空隙，對技術人員講授塑性力學課，前後達1年之久。他還為此編寫了10多萬字的講義。在傳播塑性力學知識的基礎上，他帶領幾位助手，運用塑性力學理論，對於工作時內外壁溫差很大的探空火箭液體燃料主發動機燃燒室壁，進行了應力分析研究，解決了液體發動機燃燒室設計的技術難題。這一研究成果以《再生冷卻式燃燒室內壁應力分析》為題，發表在國防部五院內部刊物《研究與學習》1964年第10期上，引起了同行的注意。

1964年8月，楊南生離開上海，到當時地處大西南的國防部五院第四分院主持固體火箭發動機的研製工作。當時，固體火箭發動機還處在探索技術、奠定基礎階段，中心任務是通過研製直徑300毫米的小型發動機，摸清技術規律，突破基礎技術關鍵，獲得研製全過程的經驗。他率領科技人員先後解決了藥柱裂紋、不穩定燃燒等關鍵技術問題，使發動機研製工作進展順利。1965年夏，用這一發動機組裝的火箭進行飛行試驗獲得圓滿成功，證明了其結構可靠、性能穩定。以後該發動機經過改進，被用作一種戰術飛彈的助推器。

1965年，該院建制改為第七機械工業部第四研究院，從大西南搬遷到塞外，展開了大中型固體火箭發動機的研製。在研製過程中，又發生了藥柱加大後發生裂紋的技術難題，楊南生帶領有關技術人員，運用粘彈力學理論，結合試驗數據，提出一種經驗的計算方法，把固體複合推進劑藥柱看作粘彈體，進行了它的受力分析計算，確定推進劑力學性能不良是藥柱發生裂紋的根源，從而由提高推進劑力學性能著手，很快攻克了這一技術難關。於是，不但縮短了研製發動機由小到大的發展過程，而且提高了科技人員對理論指導實踐的重要性的認識。有了這樣的思想基礎，楊南生在研製實踐中更加有意識地推動理論的套用。在藥柱應力分析和發動機殼體應力分析中套用有限元法就是一例。

隨後，在楊南生的主持下，相繼開展了多種大中小型實用固體火箭發動機的研製，其中重要的有發射我國第一顆人造衛星的長征1號運載火箭末級發動機、返回式衛星回收制動發動機、水下發射固體火箭的兩級發動機。

長征1號末級發動機1967年展開研製。楊南生奔波在科研生產第一線，和大家“爬摸滾打”在一起，先後解決了藥柱脫粘、燃燒中氧化鋁沉積等關鍵技術問題，多次試車獲得成功。1970年4月24日，中國第一顆人造衛星發射成功，該院交付的末級發動機勝利完成了使命，為我國的首次航天活動作出了貢獻。

1971年8月，開始研製返回式衛星回收制動發動機，1974年底完成。這種發動機需在高空超低溫條件下圍繞地球運行數天后才點火啟動，以推動回收艙準確地降落到預定落區，因此，對其可靠性、總重和總沖精度都有很高的要求。楊南生主持確定的方案是，採用球形燃燒室、能量較高的推進劑、裝填密度較大的新藥型裝藥、潛入式噴管、尾部環形點火器。研製中攻克了點火器設計、真空可靠點火、頭部外壁溫度控制、總重與總沖精度保證等技術難關，勝利地按計畫交付了發動機。自1975年首次使用以來，該發動機多次提交返回式衛星使用，全部獲得成功，由此證明其性能穩定，可靠性高。

1967年，國防科委下達水下發射固體推進劑火箭研製任務。楊南生主持兩級發動機的研製。這兩級發動機均採用超高強度鋼殼體、新型複合推進劑、新型耐燒蝕金屬噴管喉襯、帶保險機構的新型點火系統、擺動噴管推力向量控制機構（一級）和液體二次噴射推力向量控制系統（二級），二級發動機還採用了反向噴管推力終止裝置。由於一些單項技術尚未過關，不少原材料要由其他工業部門同步研製，現有的研製設施不能完全滿足大型發動機研製需要，尤其是“文化大革命”的干擾，使得初期的研製工作步履維艱。楊南生對此憂心如焚，日夜操勞，數年中未曾休過一次假。1970年4月，第一發模樣兩級發動機終於雙雙全程試車成功，證明了所定技術方案是可行的。後來相繼解決了藥柱脫粘等一些重大技術問題，只是擺動噴管因未進行過單項預研而遲遲未能很好解決密封和控制力矩這對矛盾問題，影響了研製進度。直到1980年底，才開始向總體部門交付產品，水下發射固體火箭兩級發動機獲得成功。

1975年初，楊南生轉入地處秦嶺山麓的三線基地。主持開展了大批預先研究課題，例如：複合材料殼體、柔性全軸擺動噴管、新型材料大喉襯、新藥型設計等等。1978年，他承擔了通訊衛星遠地點發動機研製任務。由於用途的特殊性，對這種發動機提出的性能和精度要求比以往高得多，特別是它需

在36000公里的高空環境裡運行較長時間後，能可靠地點火工作。因此，楊南生主持制定了採用多項新技術的方案。其中包括有：高強輕質的玻璃鋼殼體，高能量、易點燃的複合推進劑，裝填係數高的先進藥型，以及適應真空點火的點火系統和適應真空工作的高空噴管。開展研製後，陸續解決了玻璃鋼纏繞工藝、裝藥脫粘、總沖與比沖精度控制、地面試車推力測試精度等技術難題，於1983年9月完成研製，開始交付產品。1984年4月8日，我國第一顆試驗通訊衛星發射成功，在太空運行了數天的遠地點發動機按地面發出的指令點火工作，成功地把衛星送入精確的準同步軌道，為我國又一次大型航天活動作出了貢獻。這一遠地點發動機，在以後年月的多次通訊衛星發射中，都勝利地完成了使命，無一失敗，這在世界航天史上是少有的記錄。

在遠地點發動機研製過程中，曾遇到玻璃鋼殼體發動機試車中發生所謂“神秘衝擊”的攔路虎，即在發動機點火瞬間出現過大的衝擊載荷導致試車失敗。具有深厚力學理論基礎的楊南生，運用動力學理論對這一現象進行分析研究，作出了合理的解釋，並據此提出了採用尾部大面積人工脫粘層的解決措施，從而順利地踢開了這一攔路虎，避免了重複試驗，促進了研製進展。

在一次新型大喉襯出現裂紋問題的處理上，也顯示了他處處注意運用理論指導工程實踐的思想。這是一種製造周期長達幾個月的大喉襯，出現裂紋便棄之不用，無疑會造成時間與人力物力的損失；但喉襯又是發動機上工作環境最惡劣的關鍵零件，貿然使用又可能導致試車失敗，那將造成更大的損失。楊南生了解了裂紋的確切位置，進行了受力分析，斷定裂紋處於喉襯工作中的壓應力區，並運用熱應力和斷裂力學理論，判定這個裂紋在試車中只會受抑制，而不會再擴展，果斷地決定使用這個帶有缺陷的喉襯。試車結果如他所料，獲得圓滿成功。

楊南生不愧為我國一代火箭專家和火箭事業的卓越創業者。

(作者：廉茂林　高篤學)

簡歷

1921年12月9日　生於緬甸仰光，原籍福建省海澄縣（今龍海縣）。

1943年　畢業於西南聯合大學機械系。

1943—1945年　任昆明中央機器廠工務員。

1945—1946年　任西南聯合大學機械系助教。

1946—1947年　任清華大學機械系助教。

1947—1950年　英國曼徹斯特大學研究生，1950年獲博士學位。

1950—1953年　任重工業部汽車實驗室材料試驗科科長、工程師。

1953—1956年　任長春第一汽車製造廠中央實驗室主任、工程師。

1956—1958年　任中國科學院力學研究所副研究員。

1958—1964年　任中國科學院上海機電設計院副院長。

1964—1983年　任航天部第四研究院（原國防部五院四分院、七機部第四研究院）副院長。

1983—1984年　任航天部第四研究院科技委員會主任。

1984年—　任航空航天部第四研究院技術顧問。

1984—1989年　任西北工業大學兼職教授。

1989年—　任西北工業大學名譽教授。

1991年—　任航空航天部科技委員會顧問。

2013年3月5日4點20分在北京逝世，享年91歲。

主要論著

1　楊南生．各向同性金屬的塑性應力應變關係（英文）．英國曼徹斯特大學博士論文，1950．

2　楊南生．三七黃銅的塑性應力應變關係．力學學報，1958（1）：43一65．

3　楊南生，陶乃堃，洪樹培．再生冷卻式燃燒室內壁應力分析．研究與學習（國防部五院內部刊行），1964（10）．

4　楊南生，張志鎮，官忠信等．塑性力學與彈塑性斷裂．航空專業教材編審組，1984．

5　楊南生，官忠信，張劍英等．LY12CZ薄板鋁材裂紋起裂、穩態擴展和失穩擴展時的抗裂特性．固體力學學報，1984（1）．

6　楊南生，王德民，官忠信．表征裂紋穩定擴展過程的兩個力學參量．第四屆全國斷裂學術會議論文集，1985．

7　楊南生，王德民，官忠信．表征裂紋穩定擴展過程力學量的理論分析和試驗研究．全國首屆電站金屬構件失效分析和壽命管理暨電站主蒸汽管道壽命技術學術會議，1986．

8　楊南生，陳曉明，官忠信．彈塑性狀態下I型裂紋前緣應力應變場的奇異性分析．套用數學和力學，1987，8（7）．

9　楊南生，陳曉明，官忠信．彈塑性I型裂紋端三維應力應變場的結構分析．固體力學學報，1990，11（3）．

10　楊南生，張克實，鄭長卿．裂紋體與無裂紋體的變形和韌性斷裂過程研究模型與分析．錢偉長先生80壽辰紀念文集，1991．