劉千剛,空氣動(dòng)力學(xué)與飛行動(dòng)力學(xué)專家,航空教育家。長(zhǎng)期從事航空教育及科研工作。在格林函數(shù)方法的基礎(chǔ)理論、數(shù)值計(jì)算研究及亞、跨、超聲速飛機(jī)的氣動(dòng)彈性及動(dòng)態(tài)特性的研究方面做出了貢獻(xiàn)。
劉千剛 - 生平
劉千剛,1925年4月19日出生于安徽省蕪湖市一個(gè)普通職員家庭。父親劉莊伯是當(dāng)時(shí)蕪湖市私立盧和小學(xué)的校長(zhǎng)。劉千剛小時(shí)候就在這所小學(xué)讀書。1936年他小學(xué)畢業(yè)后,考入該市一所教會(huì)中學(xué)——內(nèi)思中學(xué)。1938年只身離開父母,隨一批流亡學(xué)生來到湘西所里(今吉首市),進(jìn)入當(dāng)時(shí)的國立第八中學(xué)。1944年畢業(yè)后,他考入當(dāng)時(shí)設(shè)在所里的國立商學(xué)院,就讀了一年。1945年他奔赴重慶,考入當(dāng)時(shí)的國立中央大學(xué)化學(xué)系。抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利后,1946年他又轉(zhuǎn)入中央大學(xué)航空工程系學(xué)習(xí),直至1950年畢業(yè)。
劉千剛在中學(xué)及大學(xué)讀書期間,由于戰(zhàn)爭(zhēng)影響,家庭遭受重大變故,父親在1939年逃避戰(zhàn)禍途中去世,母親生活無著落,不得不靠打工縫衣為生,并在1945年底去世,劉千剛本人則靠學(xué)校微薄的公費(fèi)及半工半讀維持學(xué)習(xí)。生活的磨難促使他刻苦學(xué)習(xí),在中學(xué)及大學(xué)學(xué)習(xí)成績(jī)一直優(yōu)秀。由于對(duì)當(dāng)時(shí)社會(huì)的不滿,他在讀書期間,積極參加當(dāng)時(shí)一些進(jìn)步的學(xué)生運(yùn)動(dòng),并在1947年參加南京“反饑餓,反內(nèi)戰(zhàn)”游行時(shí),被前來鎮(zhèn)壓的軍警打傷。中華人民共和國成立后,1950年8月,劉千剛由南京大學(xué)(原中央大學(xué))航空工程系畢業(yè),經(jīng)華東軍政委員會(huì)教育委員會(huì)分配至華東軍區(qū)司令部軍事科學(xué)研究室從事國防科研工作。1953年該研究室并入哈爾濱軍事工程學(xué)院,劉千剛成為軍事工程學(xué)院空軍工程系一名教師。1955年他加入中國共產(chǎn)黨,1956年晉升為講師。1970 年,哈爾濱軍事工程學(xué)院空軍工程系并入了西北工業(yè)大學(xué)。在西北工業(yè)大學(xué)工作期間,1978年他晉升為副教授,以后又晉升為教授、博士生導(dǎo)師,曾擔(dān)任飛機(jī)工程系主任,研究生部主任等職。1995年退休后,他仍然繼續(xù)工作,承擔(dān)了一些國防科研課題。他現(xiàn)在是翼型翼柵國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任,航空學(xué)報(bào)編委,中國空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)會(huì)第三屆常務(wù)理事、第四屆名譽(yù)理事等。
劉千剛 - 簡(jiǎn)歷
1925年4月19日 出生于安徽省蕪湖市。
1944-1945年 在湖南所里(今吉首)國立商學(xué)院銀行系學(xué)習(xí)。
1945-1946年 在四川重慶國立中央大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí)。
1946-1950年 在南京國立中央大學(xué)(后改為國立南京大學(xué))航空系學(xué)習(xí)。
1950-1953年 在南京華東軍區(qū)司令部軍事科學(xué)研究室任實(shí)習(xí)研究員。
1953-1970年 任哈爾濱軍事工程學(xué)院助教、講師。
1970-1995年 任西北工業(yè)大學(xué)講師、副教授,飛機(jī)工程系副主任、主任,研究生部主任,教授。
1995年 退休。
劉千剛 - 技術(shù)成就
論證了格林函數(shù)方法的基本方程具有惟一解
半個(gè)世紀(jì)的教學(xué)科研生涯中,劉千剛除了培養(yǎng)大批的本科生、碩士生、博士生外,還以大量的精力從事中國的國防和航空科研工作。他的研究領(lǐng)域涉及到空氣動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)彈性力學(xué)、飛行動(dòng)力學(xué)及飛行器優(yōu)化設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科,并在很多方面做出了創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)。1976年,在進(jìn)行氣動(dòng)彈性力學(xué)問題的研究過程中,劉千剛采用了理論嚴(yán)謹(jǐn)、適用范圍廣且計(jì)算量較小的格林函數(shù)方法作為計(jì)算飛行器定常及非定常氣動(dòng)力的主要方法,于70年代末及80 年代初,首次在國內(nèi)完成了整機(jī)非定常氣動(dòng)力及計(jì)入結(jié)構(gòu)彈性變形的整機(jī)壓力分布的計(jì)算。而與此同時(shí),美國的氣動(dòng)專家,板塊方法的創(chuàng)始人J.L.霍斯(Hess)卻發(fā)表文章認(rèn)為氣動(dòng)力計(jì)算中的格林函數(shù)方法的基本方程不具備惟一解,因而不宜用此方程作為氣動(dòng)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ);羲沟倪@一意見無論在國內(nèi)還是國外,均對(duì)格林函數(shù)方法的發(fā)展及應(yīng)用產(chǎn)生了十分不利的影響。國內(nèi)一些同行專家勸劉千剛放棄這一方法,改用其他方法去進(jìn)行氣動(dòng)力的計(jì)算。個(gè)別專家甚至說,霍斯是國際知名專家,他的意見不可能是錯(cuò)的,等等。面對(duì)輿論種種壓力,劉千剛繼續(xù)堅(jiān)持他對(duì)格林函數(shù)方法的計(jì)算和研究,在深入分析霍斯文章的基礎(chǔ)上,他認(rèn)為霍斯關(guān)于格林函數(shù)方法的基本方程不具備惟一解的意見是錯(cuò)誤的。1978年他所寫的論文“關(guān)于用格林定理建立的物面速勢(shì)積分方程解的惟一性問題”在全國第二屆宇航氣動(dòng)數(shù)值計(jì)算會(huì)議上宣讀后,得到與會(huì)的一些著名專家,如莊逢甘、谷超豪等人的大力支持。1982年該文被美國STAR摘要轉(zhuǎn)載。劉千剛這些工作,對(duì)格林函數(shù)方法的發(fā)展起到了重要的作用。使用格林函數(shù)所進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算,建立在更牢固的基礎(chǔ)之上。由于上述的工作,以及他十幾年來帶領(lǐng)其課題組所做的大量的非定常氣動(dòng)力及氣動(dòng)彈性的計(jì)算和研究工作,1992年他作為“格林函數(shù)方法研究及在氣動(dòng)彈性載荷計(jì)算中的應(yīng)用”項(xiàng)目的第一完成人獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
航空工業(yè)建設(shè)
劉千剛在從事理論研究和數(shù)值計(jì)算工作的同時(shí),十分重視中國的航空工業(yè)和國防建設(shè)事業(yè),他經(jīng)常深入到國內(nèi)的一些飛機(jī)工廠、研究所和部隊(duì),研究和解決實(shí)際工作中出現(xiàn)的一些工程技術(shù)問題,在這一方面他也做出了突出貢獻(xiàn)。他是成都飛機(jī)工業(yè)公司的技術(shù)顧問,在教學(xué)科研工作十分繁忙的情況下,他抽出了大量時(shí)間和精力,積極參加該公司新型飛機(jī)總體方案、氣動(dòng)布局等技術(shù)問題的討論和研究,并具體承擔(dān)了該機(jī)在各種設(shè)計(jì)狀態(tài)下氣動(dòng)載荷、前后緣機(jī)動(dòng)襟翼鉸鏈力矩的計(jì)算等任務(wù)。在飛機(jī)初步設(shè)計(jì)階段,該機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)及前后緣機(jī)動(dòng)襟翼操縱系統(tǒng)助力器設(shè)計(jì)所需的外載,就是根據(jù)這些計(jì)算確定的。后來的風(fēng)洞試驗(yàn)及飛行試驗(yàn)均表明,劉千剛及其課題組所給出的氣動(dòng)外載及舵面鉸接力矩完全符合設(shè)計(jì)要求。這一工作對(duì)縮短飛機(jī)研制周期,保證研制工作的質(zhì)量起到重要作用。由于在上述工作中的突出貢獻(xiàn),他兩次榮立部級(jí)個(gè)人二等功。該機(jī)于1997年獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
在近代飛機(jī)非線性氣動(dòng)彈性力學(xué)中的創(chuàng)新
近代高速飛機(jī),在跨聲速或大迎角飛行時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些嚴(yán)重的氣動(dòng)彈性問題。如跨聲速操縱面嗡鳴、大迎角機(jī)翼的抖振等。這些問題有的與激波在操縱面上的移動(dòng)有關(guān),有的是由于大迎角飛行時(shí)翼面上旋渦的破裂及氣流的分離造成的。這一類問題的研究,對(duì)改善高速飛機(jī),特別是新一代飛機(jī)的飛行性能有著重要的意義,但由于問題的非線性性質(zhì),難度也較大。90年代,在國家自然科學(xué)基金及國防科工委預(yù)研經(jīng)費(fèi)的支持下,劉千剛帶領(lǐng)其課題組開展了“近代高速飛機(jī)非線性氣動(dòng)彈性問題的數(shù)值分析”的研究,在此期間他曾多次深入到有關(guān)工廠、研究所及試飛單位收集資料,并親自找試飛員交談、討論;匦:筮M(jìn)行深入的分析研究和計(jì)算。他不僅親自制定研究方案和計(jì)劃,還經(jīng)常親自上機(jī)算題。經(jīng)過日以繼夜的工作,他在國內(nèi)首次完成了用Hopf分叉的方法確定跨聲速操縱面嗡鳴邊界的計(jì)算,以及機(jī)翼大迎角抖振的數(shù)值研究等。這些工作,受到國內(nèi)同行及有關(guān)專家高度重視,并給予了很高的評(píng)價(jià)。他所發(fā)展的一些方法,已被國內(nèi)有關(guān)單位所采用,成為新機(jī)研制工作中,分析非線性氣動(dòng)彈性問題的重要手段之一。
此外,1980年以來,他還在彈性飛機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)、飛機(jī)隱身及氣動(dòng)外形一體化設(shè)計(jì)等方面,做了大量深入的研究工作,其中一些研究成果已應(yīng)用于中國的一些飛機(jī)及導(dǎo)彈的型號(hào)設(shè)計(jì)。
治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)教書育人
作為一名高等院校的老教師,幾十年來劉千剛嘔心瀝血,為國家培養(yǎng)了大批高質(zhì)量的專業(yè)技術(shù)人才。特別在指導(dǎo)研究生工作中,一方面強(qiáng)調(diào)理論研究必須與航空工程實(shí)際密切結(jié)合,通過論文研究工作,解決工程中的實(shí)際問題;另一方面,又要求學(xué)生不要僅限于解決具體問題,應(yīng)當(dāng)站在學(xué)科領(lǐng)域的前沿,拓展研究方向,進(jìn)行有創(chuàng)新的研究。在指導(dǎo)研究生的論文時(shí),劉千剛從安排進(jìn)度、理論指導(dǎo)到具體問題的討論等,都耐心細(xì)致,做了大量深入的工作。他培養(yǎng)的11名博士研究生、近20名碩士研究生,目前已在國內(nèi)外各自的工作崗位上發(fā)揮著重要的作用。其中兩名博士生還獲得了國際著名的洪堡獎(jiǎng)學(xué)金。由于他在研究生教育工作中成績(jī)顯著,1993年3月被航空航天工業(yè)部評(píng)為優(yōu)秀研究生導(dǎo)師。他一貫平易近人、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、工作勤奮,經(jīng)常節(jié)假日也不休息。他雖已高齡,仍然承擔(dān)著一定的科研任務(wù),為中國的經(jīng)濟(jì)及國防建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。
劉千剛 - 主要論著
1 劉千剛.關(guān)于用格林定理建立的物面速勢(shì)積分方程解的惟一性問題.西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1978,美國STAR 82-11005
2 劉千剛,吳長(zhǎng)霖,簡(jiǎn)政.繞三維物體亞音速振蕩位流及其在飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)計(jì)算上的應(yīng)用.航空學(xué)報(bào),1982,2(2):1-9
3 劉千剛,吳長(zhǎng)霖,簡(jiǎn)政.準(zhǔn)靜彈性飛機(jī)升力分布及氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)的計(jì)算.航空學(xué)報(bào),1982,3(1):1-11
4 Liu Qiangang, Wu Changlin, Jian Zheng et al. Calculation of load distributions, aerodynamic derivatives and dynamic characteristics of quasi-static elastic aircraft, Second International Symposium on Aeroelasticity and Structural Dynamics. Aachen W. Germany, April 1985
5 Liu Qiangang , Yang Yongnian . The Green’ s function method for fully unsteadyaerodynamics around three dimensional bodies and its application to flutter analysis. Canada UTIAS Report No. 298,1986
6 劉千剛,楊永年,吳武杰.彈性飛機(jī)空氣動(dòng)力及動(dòng)態(tài)特性的數(shù)值計(jì)算和研究.飛行力學(xué),1986(4):17-29
7 劉千剛,楊永年.一種分析彈性飛機(jī)總體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及顫振特性的統(tǒng)一方法.航空學(xué)報(bào),1988,9(9):A409-A417
8 劉千剛,劉群,吳凱等.計(jì)算翼面非定常氣動(dòng)力的Fourier級(jí)數(shù)展開法.航空學(xué)報(bào),1995,16(3):257-262
9 劉千剛.復(fù)雜構(gòu)形的亞、跨、超聲速定常及非定常氣動(dòng)力的Green函數(shù)計(jì)算法綜述.航空學(xué)報(bào),1996,17(2):137-143
10 劉千剛,代捷,白俊強(qiáng).跨聲速操縱面嗡鳴Hopf分叉分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)嗡鳴特性影響的研究.航空學(xué)報(bào),1999,20(6):527-532
劉千剛 - 參考資料
{1] 中國數(shù)字科技館 http://www.cdstm.cn/zhuanlue/persondetails.jsp?personid=164011