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陆元九

陆元九,1920年1月出生于安徽省滁州市。1941年毕业于中央大学航空工程系。1949年获美国马萨诸塞理工学院科学博士学位。后任该校副研究员、研究工程师,福特汽车公司科学实验室主任工程师。1956年回国。历任中国科学院自动化研究所研究员、副所长,航天工业部研究员、所长,中国科技大学、哈尔滨工业大学兼职教授,航天部科技委员会常委,航天部总工程师,中科院技术科学部委员,中国惯性技术学会副理事长,国际宇航科学院院士。是第三届全国人大代表,第五、六届全国政协委员。著有《陀螺与惯性导航原理》等。

陆元九(1920-)陀螺、惯性导航及自动控制专家。中国科学院院士,中国工程院院士,国际宇航科学院院士。1920年1月出生于安徽省滁州市。1941年毕业于重庆中央大学航空工程系,获学士学位。1949年获美国麻省理工学院博士学位。曾任麻省理工学院副研究员、研究工程师,福特汽车公司主任工程师。1956年回国,在中国科学院自动化研究所工作,1968年调航天工业部门工作,历任研究员、所长、总工程师、部科技委常委等职。

中国自动控制和航天工程专家。中国科学院院士。中国工程院院士。1920年1月生于安徽来安。1941年毕业于重庆中央大学航空工程系,获工学士学位。1949年在美国麻省理工学院航空工程系获科学博士学位。1954~1956年在美国福特汽车公司科学实验室任主任工程师。1956~1969年任中国科学院自动化研究所研究员、副所长。1969年后历任北京控制器件研究所所长,航天工业部总工程师。陆元九在美国期间从事最优控制、动态系统分析和测试、涡轮机控制等研究工作。1956年回国后,长期致力航天工程控制问题的研究。参加和领导多种航天器控制系统和导航系统的研制工作。著有《陀螺及惯性导航原理》等书。陆元九是中国自动化学会常务理事,中国航空学会常务理事,中国宇航学会理事,1994年当选为中国工程院院士 ,1985年当选为国际宇航科学院院士。他是第三届全国人大代表,第五、六届全国政协委员。

陆元九祖籍滁县附近的来安,于1920年1月9日出生在滁县一个教员家庭。陆元九的父亲作为中学数学教员,已是少有的知识分子。家庭给了陆元九良好的熏陶,他5岁入小学,11岁入安徽省立第八中学读初中。初中毕业后,陆元九考取了有名的江苏省立南京中学。

30年代的中国国力羸弱。当时陆元九报考的志愿是上海交通大学和中央大学。上海沦陷使交通大学开学成为泡影。此时,从南京迁往重庆的中央大学向陆元九发来了开学通知书。在炮火中,陆元九逆江而上,经由武汉、宜昌到达大后方重庆。陆元九初到重庆,在山顶上搭建的平房里上课。不仅如此,为躲避日军飞机的轰炸,他们有时还在防空洞中学习。陆元九和他的同学作为中央大学航空工程系招收的首批本科生,是中国本土第一批系统学习航空技术的大学生。在大学四年中,陆元九学习了发动机专业的必修课,自学了空气动力学、飞机结构设计等课程,为日后深造打下了基础。毕业后,陆元九留校任助教,他广泛接触航空工程的方方面面,这对提高一个科研人员的理论基础有着重要意义。

40年代中期,公费出国留学考试将举行的消息传来,陆元九不愿失去这次机会。他白天工作,晚上努力学习,最终考取了赴美第一批公费留学生。当时,太平洋水雷密布,他只有选择印度洋和大西洋航线,从重庆飞到昆明,再从昆明飞到印度加尔各答候船,等船就等了两个月。环绕半个地球的航行自然少不了磨难,但与陆元九执著理想的胸怀相比,这些只是人生路上的小插曲。 其父是一位中学数学教员。陆元九从小得到良好的家庭教育,先后在安徽省立第八中学和江苏省立南京中学学习。当时,正值日本侵略我国东北、华北、并爆发了战争。日本侵略者的狂轰烂炸激起了陆元九抗日救国的热情,他参加了南京市学生抗日救国运动并立志要学习航空。1937年考入了已由南京迁往重庆的中央大学航空工程系学习。大学毕业后就任该校航空系助教。在任教期间,陆元九利用学校的良好条件,边工作边学习,从而掌握了更为扎实的基础理论和专业技术知识。1945年,陆元九以优异的成绩考取了公费出国留学,进入美国麻省理工学院航空工程系进一步深造,并于1949年获博士学位。陆元九在美国学习的时期,正值第二次世界大战刚刚结束之际。当时自动控制技术得到了迅速的发展,惯性技术已在航空和地地导弹上开始应用,但作为导航则尚处于萌芽阶段。

陆元九的导师、著名惯性技术科学家、麻省理工学院教授博士力主将自动控制的理论和方法应用于惯性测量技术领域,即依靠控制技术来提高惯性测量系统的精度。为此设立了仪器学专业的博士学位,陆元九是该学位的第一位获得者。由于种种原因,新中国成立时,陆元九和其他许多科学家一样,未能立即回到自己的祖国而滞留海外。他先后被聘任为麻省理工学院副研究员和研究工程师。后来又在福特汽车公司科学实验室任研究工程师和主任工程师。优越的科研条件和陆元九的努力钻研,其学术水平和实际工作能力都得到了很大的提高。在动态测量仪器及设备、涡轮发动机自动控制和自寻最优点控制等方面进行了大量卓有成效的工作。1956年6月陆元九满怀建设祖国的抱负从大洋彼岸回到了自己的祖国。当时正值组建中国科学院自动化研究所之际,他先后担任该所研究员兼室主任和副所长。主持开展了飞行器自动控制方面的大量研究工作;惯性器件及测试设备研制;稳定系统研究;惯性制导系统研究;液压、气动执行机构和红外光学敏感技术研究等。

惯性技术是对飞机、舰船、火箭等载体进行导航与控制的关键技术之一,在军事和民用领域有着广泛的应用。二次世界大战以来,惯性导航技术得到了迅速的发展。在我国,惯性导航技术已在航空、航天、航海和陆地车辆的导航和定位中得到了应用。

惯性导航是完全自主式的导航系统,它利用陀螺和加速度计这两类惯性传感器的测量信息直接计算出载体的姿态、速度、位置等导航参数。它既不向外界发射能量,也不依赖外界的任何信息,具有不受干扰、可在任何地方使用、动态性能好、导航输出信息丰富等独特的优点。目前世界各国都把发展惯性技术放在很重要的位置。近几十年来,陀螺仪的性能不断提高,出现了液浮、气浮、动力调谐和静电陀螺仪。另一方面,利用物体旋转物理效应,激光、光纤、核磁共振陀螺仪也相继问世,其中激光、光纤陀螺正在航空、航天领域中得到广泛的应用。

陆元九(1920-)陀螺、惯性导航及自动控制专家。中国科学院院士,中国工程院院士,国际宇航科学院院士。1920年1月出生于安徽省滁县。1941年毕业于重庆中央大学航空工程系,获学士学位。1949年获美国麻省理工学院博士学位。 曾任麻省理工学院副研究员、研究工程师,福特汽车公司主任工程师。1956年回国,在中国科学院自动化研究所工作,1968年调航天工业部门工作,历任研究员、所长、总工程师、部科技委常委等职。

在国外主要从事自寻最优点控制技术、动态测量仪器及设备、汽车用涡轮发动机的测量和控制等研究开发工作。回国后,参加筹建科学院自动化所和中国科技大学自动化系的工作,参加中国科学院早期的工业自动化、探空火箭、人造地球卫星及一些战术导弹的控制系统的研制和开发。在航天部门的主要工作:采用自动控制的观点和方法对陀螺及惯性导航原理进行深入论述,并利用自动控制技术,改善惯性器件及导航系统的性能;在国内首先开展液浮惯性技术的研制工作,并参加了有关基地的建设;参加、组织或领导液浮、气浮、挠性等多种陀螺、加速度计、平台及捷联惯性导航系统的研制,解决动态误差等关键问题;参加、主持人精密离心机、单轴及三轴转台等大型测试设备的研制以及惯性测试中心的建立;参加多种运载、导弹和卫星的方案论证以及飞行数据分析和故障分析等。此外,在航天系统中,协助建立起研究生培养体系。

陆元九曾任全国人大代表、全国政协委员、中国惯性技术学会副理事长、国际宇航联合会副主席等社会职务。

1964年他的主要著作《陀螺及惯性导航(上册)》一书出版。这是我国惯性技术方面最早的专著之一。作者一改过去有关陀螺方面的著作都是以力学的观点和方法进行论述的情况,而采用自动控制的观点和方法对陀螺及惯性导航原理进行了深入的论述。他明确指出:1)在普通的垂直陀螺及陀螺罗盘等陀螺仪表中,已经采用了闭路反馈方法或随动系统的方法;2)在稳定平台系统中,则采用了力平衡式反馈方法来提高系统的精度;3)惯性平台系统中的休拉摆理论相当于自动控制系统中的不变性原理;4)在飞行器控制系统中、陀螺、平台、加速度表都是姿态控制和制导系统中的主要部件。他用自动控制技术的传递函数、拉氏变换、方块图、动态及稳态误差等常用的概念和方法,详细地阐明了陀螺的基本特性。

在讨论两自由度进动陀螺的应用时,他指出用摆或磁针与陀螺结合在一起,组成闭路随动系统,在一定范围内可以提高仪表的性能。但是由于摆是垂直陀螺的反馈部件,磁针是陀螺磁罗盘的反馈部件,而这两个反馈部件都存在着一些缺点,是没有办法通过上述的反馈回路而得到改进的。进一步提高指示方向陀螺仪表精度的方法是利用陀螺组成平台系统。他进一步明确指出:用单自由度陀螺另加力平衡式反馈回路所组成的稳定平台,其功用与一个内、外两个框架所支承的陀螺相同,但稳定平台的性能远比陀螺的性能要好。在稳定平台上安装加速度计并按休拉摆条件组成修正回路而构成惯性平台,则惯性平台亦就成为指示铅垂线方向的仪表了。但它的精度非常高,而且还可以在任意加速度运动的飞行器中使用。陆元九详细阐述了浮子式积分陀螺及其应用原理。介绍了振动陀螺、粒子陀螺、超导陀螺、流体转子陀螺、静电陀螺、静压气浮陀螺和动压自由转子陀螺等的工作原理。《陀螺及惯性导航原理》一书对我国惯性技术的发展起了重要的推动作用。它把当代最新的惯性技术原理揭示给年轻的科研人员并在型号研制及其工程应用方面发挥了重要作用。

陆元九被分配进麻省理工学院航空工程系,面临专业的选择。当时多数留学生根据国内的学习基础通常选择理论方面的专业。但陆元九觉得既然到了美国,就要学习一些新东西。他看到在专业名录中有一个仪器学专业,这还从来没有听说过。经了解,这个专业是著名自动控制专家CS德雷伯教授开设的。二战后,自动控制技术得到了迅速发展,惯性技术已在航空和地地导弹上开始应用,但作为导航则尚处于萌芽阶段。德雷伯教授力主将自动控制的理论和方法应用于惯性测量技术领域,即依靠控制技术来提高惯性测量系统的精度,创立了惯性导航技术。这项技术十分关键,美国政府将其列为重要军事研究项目。仪器学专业,学习的其实就是惯性导航。这个专业需要学习新课程,完成论文前还要进行合格考试,它的难度使得报名者寥寥。这时,喜欢尝试挑战的陆元九选择了仪器学,成为德雷伯教授的首位博士生,在这位世界惯性导航技术之父的引领下,他走进了前沿技术的前沿。

陆元九聪明刻苦,再加上他扎实的功底,成绩相当突出。在两年内,他一直是这门学科唯一的博士生,导师对这位来自中国的学生十分喜爱。从1945年到1949年间,陆元九埋头学习,并担任助教,开展了大量工作,取得丰硕成果。 1949年,大洋彼岸的陆元九迎来了两桩喜事:一是获得博士学位,二是与留美硕士安徽同乡王焕葆喜结良缘。获得博士学位后,29岁的他被麻省理工学院聘为副研究员、研究工程师,在导师的科研小组中继续从事研究工作。这时,新生的祖国百废待兴。陆元九知道,到了为祖国贡献本领的时候了。他一边工作,一边参加了进步组织,为回国作准备。但此时一道道难关横在陆元九和祖国之间:第一,中美没有外交关系,不能办理回国手续;第二,他从事的研究属于重要机密,美国当局强迫他办绿卡永久居留,放他回国更是无从谈起。为了摆脱对回国的限制,1950年他退出了科研小组,转到一个研究原子弹爆炸破坏效应的实验室,密级降低了。然而,很快抗美援朝战争开始了。美国规定中国人作为“交战国”的公民必须每三个月到移民局报到一次,证明这三个月没有任何“不法活动”。三年中,陆元九有了两个孩子。为了家庭,他被迫办了绿卡,但对于当局提出的加入美籍的要求,他仍然置之不理。

1954年,为了彻底扫清回国的障碍,陆元九离开实验室,到福特汽车公司研究所进行民用科技研究。此间,陆元九参加了多项先进科技项目的探索,其中包括世界上第一辆气垫车。后来苏联领导人赫鲁晓夫访美,就曾乘坐过这种车。

事业的成功,并不能减弱陆元九的思乡情怀,他仍然强烈感觉到寄人篱下的压抑和歧视。机会终于来了,中美达成了协议,用战争中的美国俘虏换取中国留学人员回国。著名科学家钱学森借此机会于1955年10月返回祖国。不过即使有了协议,回国手续还是相当麻烦。中美没有建交,只有让印度大使馆帮忙。几经周折,陆元九才办好了回国手续,准备登船。但在这时航运公司通知,为防天花,小孩必须接种牛痘,可他最小的孩子还太小不能接种。这样又拖了一段时间,陆元九和妻子、三个孩子才从旧金山登上了返回祖国的轮船。

在20世纪50年代,惯性导航堪称世界一流技术。陆元九带着这一先进技术和炽热的爱国心回国了,准备大干一番。

当时,中国科学院正在筹建自动化所,国家分配在这方面有专长的陆元九到自动化所,任研究员、研究室主任,后任副所长,参加筹建和惯性导航技术的研究开发。那时陆元九除了总体规划,一些杂活也亲自过问。在自己的祖国工作,再苦再累他都觉得是快乐。不久,陆元九还请他之后归国的留美人员杨嘉墀、屠善澄同到自动化所工作。陆元九对我国的自动化研究起了开拓性的作用。这期间,陆元九除进行工业生产自动化研究外,还主持了飞行器自动控制研究、稳定系统研究等,都取得了成果。 1958年,毛泽东发出“我们也要搞人造卫星”的号召。陆元九提出:要进行人造卫星自动控制的研究,而且要用控制手段回收它。这是世界上第一次提出“回收卫星”的概念。与此同时,我国第一个探空火箭仪器舱模型在陆元九和同事们的手中组装出来。有一张照片航天人都很熟悉,那是1958年国庆节后,毛泽东、周恩来等国家领导人参观探空火箭模型的情景,陆元九荣幸地担任了这次展览的讲解工作。

20世纪60年代初,陆元九在中科院、中国科技大学同时负责多项工作,每天都要工作十几个小时。这期间,他还坚持撰写专著,把自己在陀螺、惯性导航方面的所学所用编撰成书。1964年,他的著作《陀螺及惯性导航原理(上册)》出版。这是我国惯性技术方面最早的专著之一。此书一改过去著作都以力学的观点和方法进行论述的情况,而采用自动控制的观点和方法对陀螺及惯性导航原理进行了论述。这本书对我国惯性技术的发展起了重要的推动作用。1965年,陆元九主持组建了中科院液浮惯性技术研究室并兼任研究室主任。主持开展了我国单自由度液浮陀螺、液浮摆式加速度表和液浮陀螺稳定平台的研制。在长春,我国第一台大型精密离心机也在他的主持下诞生了。

提要正当陆元九准备以更高热情投入到工作中时,十年浩劫开始了。造反派给他编造出“特务”的罪名。那些“小将”们问陆元九:“美国的条件那么好,你干嘛还回来?不是做特务还是做什么?!”听到这些,陆元九不说什么。他的爱国之情源自从旧中国到新社会的亲身经历,对于那些挨批斗、蹲牛棚的日子,陆元九只是一笑了之。在1966年到1978年的12年间,陆元九被剥夺了一切工作。令他遗憾的不仅是这12年时光,他最珍贵的《陀螺及惯性导航原理(下册)》手稿因抄家而遗失,造成了无法挽回的损失。

担任所长期间,陆元九积极参加航天型号方案的论证工作。他根据国外惯性技术的发展趋势和国内的技术基础对新一代运载火箭惯性制导方案的论证进行了指导,即确定采用以新型支承技术为基础的单自由度陀螺构成平台-计算机方案。陆元九一直倡导要跟踪世界尖端技术,并在型号工作中贯彻“完善一代、研制一代、探索一代”的精神。在他的领导下,中国航天先后开展了静压液浮支撑技术等预先研究课题以及各种测试设备的研制工作。陆元九极力主张改善试验条件和设施,以便研制高精度惯性仪表。由于他的努力,国家批准建立了惯性仪表测试中心,为我国惯性仪表研制创立了坚实基础。

1982年他作为全国惯导与惯性技术专业组副组长、技术咨询分组组长,力主统筹规划,明确各研究单位的发展方向,防止低水平重复。他明确提出:应用于运载火箭的惯性器件应突破铍材应用、动压马达等技术关键;应用于战术导弹的惯性器件要解决快速启动、末段导引等技术;应用于卫星的惯性器件则要突破长寿命技术。

陆元九还充分利用对外开放的机会,多渠道聘请专家,组织国际会议,进行技术交流,引进人才,促进了我国惯性技术的发展。

陆元九看重人才培养,这是航天专家里出了名的。在中科院期间,他就组织科研人员进行学习。在航天担任所长期间,他仍亲自给中青年科技人员讲授英语和专业技术课。航天系统培养研究生,也是陆元九积极倡导的结果。他努力使控制器件研究所获得硕士学位和博士学位授予权,在其后的数年中,该所人才不断涌现。1984年,陆元九担任了航天工业部总工程师、科技委常委的职务。在他过问下,航天系统自培高学历人才已成风尚,航天人才断层问题逐步得到解决。

陆元九学识渊博,治学严谨,有一种诲人不倦、孜孜以求的精神。在科研工作中,对送交他审阅的设计报告、计算数据、研究论文等技术文件,他都以极其负责的态度认真审阅。对其中存在的问题,他总是以很多的精力帮助分析和纠正错误。由于他的严格要求和指导,培养了一批讲求真才实学,尊重科学实践,具有良好科研素质的高中级科研人才。经他主持审查的技术方案和主持鉴定的科研成果经得起实践的考验。 陆元九还充分利用对外开放的机会,多渠道聘请专家、组织国际会议,进行技术交流,引进人才,引进先进技术,促进了我国惯性技术的发展。由他主编的《惯性器件》一书出版。在这部著作中,从原理、仪表到系统以及测试技术都进行了全面的论述。是一部三十多年来航天惯性技术研制工作的经验总结。

由于陆元九在惯性导航和自动控制方面的卓越贡献,受到了党和国家的信任和支持,得到了同行专家的称赞以及广大科研人员的爱戴。他先后被选为中国自动化学会常务理事、中国航空学会常务理事、中国宇航学会理事、中国惯性技术学会副理事长、国际宇航联合会副主席、中国科学院技术科学部学部委员和国际宇航科学院院士等。并被选为第三届全国人民代表大会代表和第五、六、七届全国政协委员。

他的愿望很简单:为中国做点实实在在的事,他的追求诠释着科学赋予人格的坦荡之美。20世纪80年代,那些在出国潮中到麻省理工学院留学的年轻人得知:曾有一位中国人在这里获得了世界上第一个惯性导航博士学位,他让美国同行刮目相看。

日常陆元九身边的人都说他好打交道,但他搞学问就是另一回事了。航天科技集团公司的惯导专家谢天怀是陆元九的门生,他说陆老师的严格让人难以置信,自己的毕业论文总共改了九次,整整写了一年。在别人那里轻松过关的事到了他手里,不是文章改个“大花脸”,就是项目卡壳。陆元九的“多重性格”也由此传开。


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