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朱森元

朱森元,著名航天专家,1930年10月26日生,江苏溧阳人。国立南京大学航空系肄业校友 (1949-1952),1995年当选中国科学院院士。长期致力于液体火箭发动机的理论研究和研制工作。主持完成了液体火箭发动机冷却剂超临界传热计算方法和沸腾换热临界热流计算方法的研究。是我国液氢液氧火箭发动机技术的主要开拓者之一。在高科技航天领域大型运载火箭和天地往返运输系统的概念研究、火箭发动机及大型运载火箭方案论证等方面做了大量卓有成效的前瞻性工作,为我国航天事业的进一步发展作出了贡献。

姓名:朱森元

国家或者地区:中国学科:火箭发动机专家。

发明创造:“长征三号”运载火箭的设计师。

人生格言:科学试验失败最多的时候,往往是将要突破的时候。

朱森元(1930.10.26- )中国火箭发动机专家,院士。江苏省溧阳县人,他1952年南京大学航空系肄业,后去前苏联留学,1960年在莫斯科国立鲍曼技术大学获技术科学副博士学位。1961年回国,被分配到国防部五院十一所(现中国运载火箭研究院)工作。先后参加了液体火箭发动机相关的多项研究工作。其中《超临界传热计算方法》和《管内流动沸腾换热的临界热流计算方法》两项研究结果被广泛应用于液体火箭发动机的冷却选择和推力室冷却方案设计中。1970年后,负责液氢液氧火箭发动机的研制工作,为中国首次发射地球同步定点轨道的通信卫星提供了高性能先进的动力装置。1984年4月8日,中国首次用“长征三号”氢氧发动机的液体火箭发射一颗通信卫星成功。发射关键如何将卫星准确地送到36000千米的地球同步轨道。中国地理位置处于北半球,纬度倾角大,这就意味着发射的运载火箭至少有3级,而且第3级需要具有第2次启动的功能。为此则必须采用新型大推力的氢氧火箭发动机。这种火箭发动机研制的成功,使中国在国际航天领域占有一席之地。

朱森元,著名航天专家,1930年10月26日生,江苏溧阳人。

1949年考入国立南京大学工学院航空系学习。

1952年三年级时被派去苏联留学。

1957年在莫斯科汽车机械工程学院毕业后转为莫斯科包曼高工(现国立莫斯科科技大学)研究生。

1960年获副博士学位。

1961年回国后被分配到国防部五院工作,历任研究室副主任、主任、主任设计师、中国运载火箭技术研究院科技委员会常委,国家高技术研究发展计划(863计划)航天领域863-204专家组成员、火箭发动机和大型运载火箭专家组组长、国家高技术航天领域专家委员会技术咨询专家、国防科技图书出版基金评审委员会委员,中国宇航学会理事,运载火箭分会常务理事,中国工程热物理学会常务理事等。朱森元现任中国运载技术研究院科技委员会顾问、研究员,博士生导师,兼任国家计算流体力学实验室学术委员会副主任,国防工业出版社科学技术顾问。

1961年他从苏联回国后,参加了“两弹结合”运载火箭的主发动机研制,并完成了管内流动沸腾换热的临界热流和超临界换热的重要课题研究。超临界换热的设计原则和临界热流计算方法,都成功地应用于液体火箭发动机的再生冷却方案设计中。以后他又参加了各种近程、中程和洲际导弹上用的液体火箭发动机的研制工作。

70年代后期朱森元负责研制长征三号运载火箭第三级液氢液氧火箭发动机,不仅要攻克许多液氢超低温技术的关键,而且要攻克失重条件下空中二次启动发动机的重大关键。

1984年长征三号运载火箭成功地发射了我国第一颗同步定点轨道的通信卫星。从而中国成为世界上第二个掌握空中二次启动技术的国家。

由于先进的高能氢氧火箭发动机在运载火箭上的成功应用,1984年航天部授予朱森元“航天部劳动模范”称号,国家人事部授予他“中青年有突出贡献专家”证书。

1985年氢氧发动机获国家科技进步一等奖。

1987年1月在中南海受到中央领导人的亲切接见。

1990年4月7日长征三号火箭首次成功地将美国休斯公司制造的同步定点通信卫星送入轨道,从此开始了中国运载火箭进入国际发射市场。

1991年起他享受国务院发给的政府特殊津贴。

1995年在总结十多年研制氢氧火箭发动机经验的基础上出版了《氢氧火箭发动机及其低温技术》专著。同年朱森元当选为中国科学院院士。

朱森元1960年获苏联莫斯科包曼高等工业学院副博士学位。毕业回国后,到原国防部第五研究院工作,长期致力于液体火箭发动机的理论和实际应用研制。由他主持完成的我国液体火箭发动机冷却剂超临界传热和沸腾换热临界热流计算方法等重要课题研制成果成功应用于我国各种地地导弹(火箭)液体火箭发动机研制工作中,促进了相关型号的发展。

20世纪70年代后,他负责研制长征三号运载火箭的液氢液氧火箭发动机,攻克了在失重条件下空中二次起动技术等许多超低温火箭发动机特有的关键技术,成为我国液氢液氧火箭发动机技术的主要开拓者之一。该火箭于1984年成功发射了我国第一颗同步定点通信卫星,使中国成为世界上第二个掌握空中二次起动氢氧发动机技术的国家,并使中国的运载火箭顺利地进入国际商业发射市场。为此,朱森元同志被授予了“航天部劳动模范”和“国家中青年有突出贡献专家”荣誉称号。

朱森元同志学风严谨、工作扎实,善于总结经验,指导实际工作。他在总结十多年氢氧火箭发动机研制工作的基础上,整理出版了《氢氧火箭发动机及其低温技术》专著,并指导和促进了相关研制工作。氢氧火箭发动机荣获国家级科技进步一等奖。

1987年以后转而从事863-2航天高技术发展战略研制工作,负责液体火箭发动机及大型运载火箭的发展研究。参加863-204专家组发展途径论证工作,该总结报告为“神州号飞船”国家立项提供了技术支撑,获国防科技软科学科技进步二等奖(排名第二)。在担任“火箭发动机和大型运载火箭专家组”组长期间,朱森元提出中国新一代运载火箭必须是“低成本、高可靠、无污染,进行模块化研制,积木式”发展的建议,结合国内的各种条件,进行了大量的方案计算和分析。这个建议已被863--2专家委员会批准并上报当时的国防科工委。也被列入2000年11月23日中国政府发表的“中国的航天”白皮书的有关内容中。两种火箭发动机在“十五”期内已开始预研。

朱森元同志面对国家新一代运载火箭发展的更高要求,正致力于重复使用的火箭运载器的发展战略研究,制定了低成本、高可靠、无污染的目标,以期“用最小的火箭发动机,成最大跨度的运载任务。”

长期担任硕士和博士生导师,兼任北京航空航天大学和国防科技大学的兼职教授。已培养出3名硕士,2名博士和1名博士后。目前仍带有3名博士生。任国家计算流体力学实验室学术委员会副主任。

朱森元正在从事天地往返运输系统的重复使用运载器和单级入轨运输器的发展战略研究。由于他在国家高技术发展战略研究中取得了一系列成果,曾多次获国家高技术航天领域专家委员会授予的荣誉证书。2001年2月获国家科学技术部和解放军总装备部授予的“国家863计划十五周年先进个人”奖牌和荣誉证书。

2008年3月5日,适逢十一届全国人大一次会议胜利召开。在全国人民喜庆盛会之际,滕州人民也收到了一条振奋人心的喜讯中科院院士提议,拟在墨子的家乡建立一所中国科学史馆,为全世界华人提供一个弘扬墨学、膜拜科圣、传播科技的“精神家园”。这一建议的积极倡导者,就是中华文化标志城最早发起人之一、中科院院士朱森元。

早在2001年,朱森元院士就与其他68位两院院士一起联合发出倡议,建设中华文化标志城。当时参加“华夏文化纽带工程”组委会的人介绍了江泽民在对台关系“八项主张”中指出的:“中华各族儿女共同创造的五千年灿烂文化,始终是维系中国人的精神纽带。”的精神。

朱森元说儒家文化在国内外影响很大,完全可以做中国人的精神纽带,团结全世界的华人。当时很多院士都很赞同,纷纷签了字。紧接着,组委会的人又去了中国工程院,提议也得到了众多院士的赞成。于是,一份由69位两院院士联合发出的《中国院士发起建设中华文化标志城倡议书》诞生了。

2008年,78岁的朱森元站在新闻发布会的讲台上,代表当年的69位院士,继续为标志城的建设鼓与呼。与上次不同的是,这次朱森元院士特别强调,中国需要树立鲜明的科学文化标志,中华文化标志城是中华文化标志物的集合群,科学文化标志物是其重要的内容,中华文化标志城在总体布局时,务必要把建立中华民族的科学文化标志物考虑在内。

朱森元从中学时代开始,他就认为墨子很了不起。从历史的贡献与影响来衡量,如果说孔子是人文科学的代表,那么墨子就是自然科学的代表。中华文化标志城涵盖宽泛、学派纷呈,不能单纯地展现人文科学,自然科学也应该占据她应有的一席之地,“城里”不能少了墨家,理应把墨子请进去。

“把中国科学史馆建在墨子故里“朱森元再一次亮明了同样的观点。弘扬中华文化,建设中华民族共有精神家园,是海内外同胞共同的愿望。建设中华文化标志城,将会把资源聚拢起来,使齐鲁大地成为名副其实的东方文化圣城。

正在规划中的中华文化标志城坐落在历史悠久、文化灿烂、闻名中外的礼仪之邦、孔孟之乡山东省济宁市。这里是中华文明的发祥地之一,在世界文化地理上具有独特的优势和影响力。中华文化标志城集中体现的是中华文化海纳百川的博大胸怀和其“厚德载物”的精髓。她包括博大精深的儒家文化、史传千年的梁祝文化、价值连城的汉碑汉画像石文化、忠义刚烈的水浒文化、融南汇北的大运河文化、华采无边的才子文化、流艺无声的匠师文化,更少不了以“尚贤”、“兼爱”、“非攻”而闻名于世的墨家文化。

能在“墨子故里”滕州建一座中国科学史馆,让子孙后代全面系统地学习和了解中华民族有史以来的科学技术发展成就。

朱森元说,在人类文化中,科学文化具有举足轻重的地位。迄今为止,人类所取得的每一个进步,都离不开科学技术的推动。改革开放以后,党中央做出了“科教兴国”的战略决策,对科学技术的重视程度提到了前所未有的高度。作为中国古代自然科学代表人物的墨子,早在春秋战国时代就创立了与儒家并列的学派,对当时社会的影响很大,所以华夏文化发展史也是一部完整的科学发展史。在中华民族伟大复兴的时期,应该全面宣传祖国发达的科学文化。

朱森元正与其他院士一道,准备联名上书国务院,倡议在墨子故里建立一所中国科学史馆。朱森元说,把中国科学史馆建在墨子故里,除了与中华文化标志城有着紧密的地缘优势外,更有着一脉相传的文化优势。中国科学史馆建成后,将进一步完善和提升中华文化标志城的功能,同时与之珠联壁合、交相辉映。

一是具备展示功能,建立“中国科学技术成就展示中心”。中国科学史馆将汇集历代有成就的、能代表各个时代特征的重要科学发明及科学人物,赋予其展示科学成就、传播科学知识、培养科学精神的功能,发挥良好的导向作用,让子孙后代全面系统地学习了解中华民族有史以来的科学技术发展成就,有利于培养一代又一代的科学精神和爱国主义热情,增强中华民族的自尊心和自豪感。

二是具备学术性。在中国科学史馆树立“科学文化标志物”,将中国航天科技成果,比如运载火箭、人造卫星和载人宇宙飞船等树立起来,作为当代中华民族的科学文化标志。航天科技成果代表着我们这个时代科学技术的最高成就,而且今后还会不断有新的航天成果产生,用这样的航天科技成果作为中华民族的“科学文化标志物”是恰当的,可激发海内外同胞的爱国热情,增强中华民族的凝聚力。

朱森元院士说他的优点是热爱自己的事业,缺点是生活单调,不爱和人聊天。但他的老同事却说他并不是一个生活单调的人。

一次试验出了意外,强烈的爆炸和燃烧把试验人员的头发眉毛都烧掉了,出差回来的朱森元扔下行李赶到医院,看到受伤的同事,他心疼得泪花在眼里打转。西昌卫星发射中心初建,试验队员生活艰苦没什么娱乐,空闲时别人打扑克,他的爱好却是搬个小板凳坐在电视前,看《射雕英雄传》里的郭靖和黄蓉。被下放到北大荒,他负责喂猪,看到饲料里的黄豆还不错,他就动手磨豆腐给大家吃,百十号人在冰天雪地里吃上了豆腐,朱森元比别人更开心。

他对每一件事都会全心全意地去做,他对同事朋友的情感都是那么朴实,他不爱聊天,更多地是因为他养成了一种平平淡淡的生活习惯。其实,在那么多故事里,一个内心丰富而执著的朱森元早已跃然而出。

1970年的中国,“文化大革命”席卷一切。这年8月,一名40岁的男子从东北边陲北大荒乘火车回到了他阔别一年半的首都北京。虽然插秧劳损和受凉给他留下了风湿性关节痛的毛病,但他的心,却像20多岁的小伙子满怀着希望重新有了工作的机会,对于一个知识分子来说,没有比这更重要的了。

1970年我国第一颗人造卫星“东方红一号”升空之后,有关部门开始对后续的卫星发展进行规划,距地面36000公里的静止轨道通信卫星就是中国航天要发展的重点任务之一。而要发射这样的高轨道卫星,液氢液氧发动机技术就必须取得突破。于是,在北大荒下放的朱森元被调回北京,负责新型氢氧火箭发动机研究。

“文革”期间,液体火箭发动机研究所绝大部分都迁到了陕西秦岭的大山里。北京仅留下一个工作组,力量十分薄弱。在当时,氢氧发动机作为一种新型发动机,大家对其认识很有限。甚至对于液氢和液氧的特点,都要从头学起。朱森元作为氢氧发动机研究室负责人,手下有23个人员供调配。但在当时,这些人多数不是被认为政治上“有问题”,就是身体不太好。本来氢氧发动机就是白手起家的高难项目,偏偏是这样一群“老弱病残”去啃这块硬骨头。于是有人编了顺口溜,说他们是《沙家浜》里胡传魁刚开张的队伍“七八个病号,三五条枪”。朱森元一打听:所谓“七八个病号”是说他手下15个病号和“靠边站”的人,7加8等于15;剩下8个人就是“三五条枪”了。这时的朱森元又好气又好笑,他说:“你们看着,我们会把问题一一解决掉。”

摆在他们面前的是科研生产的“无政府”状态,如何开展预研?朱森元想到试制工厂有些设备可以利用,提出以边设计、边试验、边生产的“三结合”模式搞预研,得到了有关方面的支持。于是在管理人员和工人师傅的共同努力下,氢氧发动机的轮廓一步步清晰起来。

失败与科学研究如影随形,在1971年到1974年的几年间,摸着石头过河的朱森元深切体会到了这一点。他曾多次讲过一句话:“科学试验失败最多的时候,往往是将要突破的时候。”搞氢氧发动机预研就是攻关与突破相随,困难与惊喜相伴的过程。无数“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的事例坚定了他走向成功的信心。

超低温液氢高速轴承是一个关键性的部件。根据国外资料分析,为了保证轴承保持架工作的稳定,要遵循内环引导的原则。然而在实际中一试验,这招就不灵了,不是保持架碎裂,就是滚珠烧伤。经过仔细分析,朱森元怀疑国外资料上的内环引导原则是错误的。他做了个试验,反着来,将超低温的液氢从外环引导到内环去,这下滚珠冷却改善了,再也没有被烧伤过。后来据了解,当初他们看到的国外资料在该国也不是最终的确定方案。从此,我国氢氧发动机使用的液氢高速滚珠轴承都采取了外引导保持架方案。

1975年1月,预研型氢氧火箭发动机全系统试车成功,接着又连续4次发动机全系统试车成功。仅仅4年时间,中国人就在低温高能发动机这一世界前沿课题取得突破性进展。即使在30年后的今天看来,他们的效率也是领先的。

搞氢氧发动机预研的几年,他背着很大的压力。知识分子被说成“臭老九”,下工厂搞研制的他也始终被扣着接受“再教育”的帽子。那时他的爱人同样下放回京不久,在北京西北郊工作,一周回一次南郊的家。平时朱森元又当爹又当妈,早上5点起床捅蜂窝煤炉子做早饭,6点半要赶到3公里外的车间参加“早请示”和“军训”。儿子生病就更狼狈不堪,天不亮就要去医院挂急诊打针。

1960年12月,前苏联莫斯科包曼高等工业学校研究生院。在这所全苏著名的工科学府里,一位中国学生面对副博士学位答辩的21位评委对答如流,表现出色。 朱森元获得了21票,全票通过,这在学院历史上是不多的。

20世纪50年代,一大批中国学生被派到前苏联学习。而朱森元作为其中的一员在那里学习了7年。

朱森元在国内的求学历程截然分为两段,解放前的中小学教育在动荡中完成,而解放后的大学教育让他感觉到焕然一新,因此,在学业上他如饥似渴,其它各项活动他也积极参加,从不落后。他就读的中央大学虽然在解放前是国民党政府的直属大学,但学生里有很多地下党员,他们的身份很隐蔽。直到解放后很久,朱森元才知道他同屋的一位同学就是地下党员。朱森元学习成绩好,要求进步,就被同学推荐为学生干部和团干部。1951年,他被选派到北京参加全国学生代表大会。在北京的一个月里,他有机会聆听许多知名人士的讲话,眼界大为开阔。1952年,国家挑选“又红又专”的学生进入留苏预备部,为留学苏联做准备。朱森元有幸成为大学同级学生里唯一被选中的人。此后的一年,他再次来到北京,专门进行了俄语学习。

1953年,他来到苏联首都莫斯科。当时中国在筹建第一汽车制造厂,急需汽车人才,于是朱森元就进入莫斯科汽车机械学院学习。当时苏联人对中国国内的学历不以为然,要他从大学一年级学起。朱森元通过考试测验使得苏联人同意他跳入大学二年级。苏联高等教育注重基础的传统使得朱森元受益匪浅。他高水准地完成了课程的学习,同时对力学、热力学、材料力学、流体力学等课程产生了浓厚兴趣。兴趣加上刻苦,使得苏联老师十分赞赏朱森元。一次期末考试,老师看见朱森元走进教室,就说:“你不用参加考试,我现在出个问题,你说一说就可以了。”

1957年,朱森元从莫斯科汽车机械学院毕业。他的毕业论文被苏联教育部评为优秀毕业论文,于是他有了继续攻读副博士学位的资格。学校的一位老师听朱森元说对热力学感兴趣,这位老师就把他推荐到著名的莫斯科包曼高等工业学校研究生院,老师的一位朋友是这所学校研究传热和工业炉的专家。

包曼高等工业学校研究生院在苏联工科学府中的地位相当于中国的清华大学,能进入这里学习自己喜欢的课程,朱森元如鱼得水。

按照学校要求,在这期间,朱森元学习了第三门外语德语。他的德语老师现在已经90多岁。当时朱森元和同在苏联留学的妻子已确定为朋友关系,而这位德语老师的邻居正是朱森元妻子的同学,关系还十分要好。一次这位老师偶然在邻居那儿看到朱森元的照片,十分奇怪:“这个人是我的学生啊?”仔细一问,他才恍然大悟。从此以后,通过妻子和俄罗斯友人的通信,朱森元也常附信向这位德语老师问候。

1984年1月29日,西昌卫星发射中心,长征三号火箭第一次执行发射试验通信卫星的任务。所有人最关注的氢氧发动机二次启动出了问题,卫星未能进入预定轨道。压力自然落到了氢氧发动机的技术负责人朱森元头上。

1976年,发射试验通信卫星的长征三号火箭第三级决定采用氢氧发动机为第一方案。从1977年到1983年,经过7年攻关,氢氧发动机从预研型进入到实用型,“长征三号”三子级全系统试车获得了成功。

1984年1月,长征三号火箭已经矗立在西昌卫星发射中心的塔架上。此时,主管国防工业的张爱萍将军坐镇成都,对这次发射寄予厚望。液体火箭发动机方面的前辈航天老专家任新民作为负责人要去成都汇报,出发前向各分系统负责人征求意见。朱森元说,三级氢氧发动机的一次启动可以保证成功,但二次启动没有办法做地面模拟试验,“百分之百”的话现在还不敢说。

确实,在当时的航天界,空中二次启动是个难点。美国历经多次失败才掌握这一技术。1977年朱森元出访法国,欧洲人得知中国要冲击空中二次启动技术,对他很坦白地说:“对于你们,我们表示怀疑。”

担心的事还是发生了,二次启动出了问题。压力,压得氢氧发动机的技术人员二话不说,一个猛子扎进资料堆里,寻找问题的根源。本来就沉默寡言的朱森元更是沉默不语。

发动机涡轮泵烧了,初步分析是涡轮燃气温度太高的问题。是燃料液氢有问题变成气态了吗?有人这样猜测。这时任新民大胆提议:在启动时增加流量,以延长时间,降低温度。朱森元十分赞成,马上进行计算,当晚得出结论,可以按此方案执行。他立刻通知北京,以任老总的方案为主,辅以两项措施进行改进。北京的制造厂和试验站一路绿灯,以最快速度完成了任务。

72天之后,1984年4月8日,成功了!火箭的每个动作都很漂亮!经过72天的苦战,中国终于掌握了空中二次启动技术,中国成为了世界上第三个拥有低温高能氢氧发动机的国家。

|山里的庆功宴并不丰盛,但酒是少不了的。试验队总指挥张镰斧为这72天,向朱森元敬上一碗酒,他一饮而尽。只有几个试验队员知道,朱森元从来不会喝酒,他喝掉的是队员们为他准备的白开水。

中国人的脚步要进一步向太空迈进,大推力发动机、大型运载火箭和天地往返运输系统成为20世纪末中国航天新规划的重点内容。从1987年以来,朱森元参加了国家高技术航天领域有关专家组的工作,他历任专家组成员、专题组组长和专家委员会咨询专家,在上述领域进行方案论证、战略研究,提出了许多真知灼见。

与国外运载火箭相比,中国的火箭必须做到降低发射成本才能在同场竞技中抢占先机。朱森元和专家们提出,模块化和积木式的研制模式是大型运载火箭所需要的。而他们的这种思路,正是21世纪中国航天科学发展模式的体现。

现在,朱森元仍然很忙碌,除了做研究,他还担任着北京航空航天大学和国防科技大学的兼职博士生导师。谈到为之奋斗一生的液体火箭发动机,朱森元笑着说:“在专业上我很放心,因为现在的年轻人做得很好。”


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