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北京航空航天大学空气动力学专业和教研室发展简况
本文由《航空学报》前任主编朱自强于2021年3月撰写，并发表在北航张华教授在美篇的个人账户“张华-BUAA”上。在这里特别感谢张华教授提供的美图及美化工作。
一．空气动力学教研室历史的变迁与发展
1952年，全国高等学校进行院系调整，由清华大学、北洋大学、厦门大学、四川大学、云南大学、西北工学院、华北大学工学院和西南工业专科学校的航空系科合并建立了北京航空学院（以下简称北航）。建校初期共设立了飞机、发动机两个系， 内又各有设计、工艺两个专业。全校共建立了12个教研室，5个专业实验室。空气动力学教研室是建校时首批建立的教研室之一。1954年正式成立飞机系，下设飞机构造与设计、飞机工艺、空气动力等三个专业教研室。1955年学校正式公布教研室名称为空气动力学及水力学教研室（简称气动教研室，代号为103教研室）。该教研室组建初期的教师来源于上述八所院校航空系。他们对教研室、实验室和以后空气动力专业的建设和发展都起了非常重要的作用。他们有沈元、伍荣林、陆士嘉、张桂联、曹金涛、赵世诚、徐华舫、凌云沛、连淇祥、王宝舆、黄公明、潘建民、张炳暄等先生，以及在教研室成立之初即参加教学工作的研究生顾高墀、忻鼎定。此后又陆续从院内外调入了吴礼义、靳式根、马恩春、刘谋佶、郑玉麟等先生。教研室正副主任分别由陆士嘉和张桂联先生担任，实验室主任由伍荣林先生担任。建校初期援建北航的苏联专家组中先后有格鲁蒙兹和斯特拉日娃专门指导了气动教研室的建设工作。
1956年1月，全国十二年科学规划会议建议北航成立空气动力学、结构强度和发动机3个研究室。1958年国防部五局和我院商谈协作事宜，决定建立空气动力学研究室，陆士嘉先生兼任研究室主任。
1960年各航空院校根据大发展精神进行了扩展，我校也进行了教学机构调整，成立了数学力学系，由空气动力学、飞机结构力学及强度计算、应用数学等三个专业组成。空气动力学专业内又划分为高速空气动力学、空气动力学实验技术、电磁流体力学和化学流体力学等四个专门化。原气动教研室也相应地划分为三个教研室，即空气动力学实验技术（102）教研室、高速空气动力学（103）教研室和电磁流体力学和化学流体力学（105）教研室。教研室主任分别为凌云沛先生、张桂联先生和陆士嘉先生。
a）左起：沈元、陆士嘉、徐华舫
b）左起：伍荣林、陆士嘉、张桂联
c）1979年合影，右起：连淇祥、张炳暄、马恩春、刘谋佶、靳式根、陆士嘉，左起第五位吴礼义 图1 部分老先生合影
1962年为贯彻“调整、巩固、充实、提高”的方针和《教育部直属高等学校暂行工作条例（草案）》等精神，全校压缩规模缩减专业和专门化。空气动力学专业也撤销了专门化，105教研室并入103教研室。1963年，为了加强G-3中型超声速风洞的建设和气动力的科研工作，经航空工业部批准，由102教研室中的超声速实验部分和103教研室的部分人员一起，成立了空气动力研究室，即第一研究室（主任陆士嘉先生），102教研室的低速实验部分合并入主任为张桂联先生的103教研室。撤销102教研室。
“文化大革命”期间，103教研室和第一研究室合并，同时由于原火箭系（六系）撤销，导弹飞行力学教研室（即608教研室，教研室主任是赵震炎先生）也并入，成立了空气动力学与飞行力学教研室，即506教研室。1970年10月，工、军宣队、革委会决定全校各系改为大队，下设中队，于是506教研室成为506中队。1972年全校又恢复系的建制，506中队恢复为506教研室，归属于五系——飞行器设计和应用力学系。
1979年，为了适应新的教学科研形势，恢复第一研究室，因而506教研室又一分为三，即：以气动专业本科和研究生教学为主，兼顾科研，并包括低速实验室部分的506教研室（主任徐华舫先生）；以飞行力学教学、科研为主，由原608和原103教研室中从事飞行力学教学科研的教师组成飞行力学教研室，称509教研室（主任张桂联先生）；以及以科研为主，兼顾部分气动力教学，并包括超声速实验部分的第一研究室（主任李志芳）。
为了适应全面改革，特别是教育、科研体制改革的需要，同时也为了有利于拓宽专业，扩大面向，更好地把航空科技推广应用到民用领域，也便于组织人力从事国家需要的重点科研项目。1985年3月，在飞行器设计和应用力学系（五系）的改革方案中决定撤销506教研室和第一研究室，将两者合并，成立统一管理教学和科研的流体力学研究所（以下简称流体所）。
流体所包含五个研究室和一个实验室。它们是：旋涡、分离流研究室；湍流边界层及尾迹流动研究室；计算流体力学研究室；空气动力学研究室和工业流体力学研究室；和由低速实验组、高速实验组和测试技术研究组三部分组成的实验室。 上述研究室和实验室除担负科研任务外，还同时需承担所有气动专业本科生和研究生的教学任务及为外专业、外系开设的空气动力学课程。
流体所这一阶段的科研方向主要围绕飞行器大迎角气动特性，旋涡和分离流动，湍流边界层和流动减阻，计算流体力学和测试技术等方面。
流体所第一任所长是1980年由美国回国定居的李椿萱（任期为1985-1993），副所长为周伯诚（常务）、潘杰元、申功忻、邓学蓥。各室主任分别是吕志咏、夏雪湔、陈晏清、赵鹤书和王振羽。
随后担任过所长的有：吕志咏，孙茂，王晋军，潘翀。副所长为沈志刚，刘旺开，吴颂平，张华，吴宗成，兰世隆，赵小虎，马宝峰，郭辉，屈秋林，高振勋，高琪，潘翀等。
流体所名称一直保持至今没有变，由于经历时间较长，只能概要地简述下列几个重要的事项和相应的时间节点。
（1）教学管理与科研架构及学术发展方向的变迁
进入20世纪80年代后期，本科生和研究生的教学仍由所统一管理和组织，但至90年代后我国经济和科研态势的发展变化，研究生的培养和科研工作的展开已由流体所的研究室架构逐渐过渡并发展成以博士生导师为主导的课题组架构形式，后者也决定着流体所的学术发展方向。下面以三位典型的教授课题组工作加以说明。
孙茂自90年代后期开始瞄准了流体力学学科发展中的新方向之一，站在国际生物流体力学发展的前沿，围绕昆虫飞行的运动，将数值模拟与实验测量相结合，带领研究生不断开拓，培养出不少高质量的博士生，其中一位的博士生论文被评为2005年全国优秀博士论文的提名（现在流体所工作的兰世隆），另一位（现在交通学院工作的吴江浩）的博士论文被评为2006年全国优秀博士论文。 他在国际学术刊物上发表了不少优秀论文，在国际学术界取得了很好的反映，经过16年的潜心研究，其科研成果“昆虫飞行的空气动力学和飞行力学”也于2013年获得了国家自然科学奖二等奖。
王晋军1990年来流体所做博士后，师从连淇祥先生。连先生专注地研究方向之一是湍流流动的结构，并较广泛地开展国际合作与交流。王晋军延续并发展了连先生的研究。他十余年来坚持从事基础研究，例如他为学生选择的“钝体绕流尾迹引起边界层旁路转捩的机理和控制”论文题目，在他指导下学生在实验研究中发现了横向圆柱尾迹影响下边界层旁路转捩的新路径等创新性成果，流体力学界顶级的Journal of Fluid Mechanics 刊物刊登了学生作者第一次投稿即被录用的论文，此博士论文被评为全国优秀博士论文的提名奖（该生后留校，现为流体所所长潘翀）。王晋军在研究中十分重视关注学科前沿与国际交流，他与俄罗斯科学院西伯利亚分院、英国诺丁汉大学等保持着十余年的合作交流关系，并尽量让学生多参加国际会议。他学生的毕业论文大多是学校的优秀博士论文，其中两名获全国优秀博士论文的提名。
阎超与上两位教授的情况有所不同。 他自90年代后期开始，根据国家武器发展的要求，参与过“高超声速专项”、“杀手锏”、“探月返回”……等多项我国航天领域重大项目的研究，出色完成了各项任务，多次解决了设计部门的难题。 如某型号由于风洞实验结果和计算结果差距很大，且原因不明，以致试飞推迟了一年，后通过阎超及其学生的研究和分析查明了原因，受到了研制部门的赞扬。 他重视将应用基础研究和为型号服务的研究紧密结合，如在“高超声速内外流一体化计算”项目中由于计算中体现了他们在应用基础研究上获得的独到方法，使计算结果优于其他竞争对手，从而赢得了上千万元的新课题。阎超团队的长期研究成果为我校在航天空气动力学领域中提高了声誉，也为我校赢得了可观的科研经费。更可贵的是，通过学习和研究，学生们提高了处理高超声速武器气动技术问题的能力，受到航天部门的欢迎，据统计在航天有关院所已有近30位师从他的硕、博士毕业生，有人戏称为“阎家军”。
上述三位教授的例子充分体现了流体所研究架构的变化及其效果，以及随之带来流体所学术方向的变迁。
当前流体所主要研究方向有：
1.湍流与转捩及其控制；2.分离流与旋涡运动的机理与控制；3.计算流体力学；4.仿生流体力学；5.应用空气动力学；6.流体物理及多学科交叉等。
（2）国家计算流体力学实验室的创建
随着计算流体力学成为流体力学分枝之一，并发挥着愈益重要的作用的趋势。在张涵信、李椿萱等专家呼吁下，1992年863-2航天领域专家委员会批准进行国家计算流体力学实验室（以下简称实验室）的论证工作，并责成中国空气动力研究与发展中心和北航牵头组建论证小组。1994年实验室可行性论证报告通过专家评审，1995年5月经国防科工委批准后，随即正式立项组建实验室，成立了北航领导成员为首的联合工作组。1996年完成了设备的购置和人员的技术培训。1997年通过了实验室楼基建工程验收。1997年11月国防科工委下文聘任李椿萱为实验室主任、张涵信为学术委员会主任以及16位学术委员会委员。1998年4月在先后通过专家的技术评估和验收后，实验室落地于北航流体所。
实验室的计算和图形仿真能力在当时均达到国内最高水平，使北航在计算流体力学的研究水平上了一个新台阶，在863、973等高科技项目，国家自然科学基金重大项目等研究中取得了一批高水平的成果。国家计算流体力学实验室在北航的建立对促进流体所计算流体力学发展起了重要的推动作用。
参加筹建工作的流体所教师有：李椿萱、朱自强、吴颂平、阎超、丁建中、郑波、潘晓丽、万连等。
a） 朱光亚先生的题字
b）计算机终端室
c）连接原风洞馆的4层实验室楼 图2 国家计算流体力学实验室
（3）1.2米大型水洞的研制和水洞实验室的建设
航空航天研究用水洞（水槽）实验的流动显示通常可以取得比在风洞中更好的效果。大型低速水洞在新歼击机预研、飞行器气动布局优选、旋涡分离流等复杂流动的机理研究等方面都具有低速风洞不可替代的实验能力、经济性和直观等优点，因而愈益受到航空航天领域各技术先进国家的重视。我国却一直没有适应上述实验要求的大型低速水洞设备。北航流体所在国内小型水槽和低速风洞研制上具有优势和有利的条件，于是在1984年5月流体所时任副所长周伯诚及其领导的建设团队提出申请，1988年经由原航空工业部科技司、教育司协同计划司批准拨款由北航流体所在北航风洞馆区负责大型低速水洞的研制。
由于研制工作正处于由计划经济向市场经济转轨时期，材料和加工价格变动频繁，加上经费不能一次到位等因素，水洞的研制一直处于困难状态。
在上级领导和校领导支持下，最终保证了设备研制所需经费（共557万元）。研制团队在组长周伯诚、主要成员韩建魁、王海文、虞孝生等12位成员的共同努力下，于1997年完成了总装调试，1999年5月通过原国防科工委和航空工业总公司联合组织的工程验收，2000年12月又完成了流场品质的校测任务， 2001年3月其测量结果通过了测试专家组的评审。
我校1.2米多用途低速水洞为串联水平回流式，全长85.6米，为亚洲规模最大的低速水洞。洞体包括动力系统、安定段、收缩段、试验段等几个主要部分。采用两个收缩段，第一、二收缩段的收缩比分别为2和3，收缩比n=6。实验段有2个，辅助实验段位于第一、二收缩段之间，高2.0米，宽1.8米，长4.4米；主试验段高1.2米，宽1.0米，长16.8米。主实验段流速范围0.1--1.0米/秒，相应的单位长度雷诺数为1.0×103--1.0×106/米。与国内外同类设备比较，其综合实验段尺寸和流场品质，不仅在国内领先，且达到国际先进水平。
自1997年5月该设备建造完成至2001年4月，团队已完成了十项正式实验研究项目，涉及“863”高科技、国家自然科学基金、国防基金和型号任务等，既有流动显示（如染色液法和氢气泡法），又有定量测量（大攻角动态测力和PIV定性定量流动显示），表明该设备具备开展多种实验研究的能力。1.2米大型水洞的建成是流体所成立后的一项重大的设备建设，填补了国内的空白。在此基础上建成的水洞实验室对促进流体力学重点学科的建设具有重要的意义。
图3 1.2米大型水洞
（4）教育部批准流体所为流体力学教育部重点实验室
1990年1月流体力学实验室被国家教委批准为“国家开放实验室”，1991年5月被国家教委和国家计委联合批准为“重点发展项目国家专业实验室”。1999年时任流体所所长孙茂率领全所向教育部申请成为教育部重点实验室。2000年5月完成可行性研究报告，提出重点实验室将实行实验室主任负责制和学术委员会评审制。由学术委员会确定实验室研究方向、制定实验室发展和近中期目标、指导研究项目实施、开展学术活动；实验室主任根据学术委员会确定方向具体组织研究项目的实施和管理。报告具体提出了复杂流动的机理与控制、湍流及流动的稳定性、先进气动布局及高超声速流动、计算流体力学等四个实验室研究方向及五年预计达到的目标、水平，以及实验设备进一步建设的计划等。2000年8月教育部批准了流体所为“北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室”。中国科学院院士庄逢甘教授担任学术委员会主任，流体所所长孙茂任实验室主任。重点实验室运行正常，完成了原定的目标与计划。
（5）力学基地（流体力学部分）和实验教学平台的建设
在接近50年发展的优良基础上，我校于1996年开始加强力学基地的建设。通过近7年的努力，我校（全国力学唯一参评单位）力学基地于2004年4月6日通过全国工科基础课教学基地的验收评估。力学基地（流体力学部分）的建设工作由时任流体所教学副所长张华领导和主持，实验室大部分同志积极参与。
力学基地（流体力学部分）的建设目标是：建设成“基础性、综合性与扩展性”三个层次的新的流体力学教学实验体系和平台。具体为：优化、整合和建设经典性、基础性实验项目，解决基础性教学实验方面实验场地和实验设备台套数不足的问题，使力学基地“流体力学”的基础实验部分能够成为面向多院系、多学科的开放式实验环节。建设既能反映我校鲜明的航空特色，又能反映出现代测试实验技术和方法的教学实验，尤其是综合性、扩展性实验，解决该方面原有实验室技术落后、水平较低的问题，面向高年级本科生以及研究生，培养高素质复合型具有创新精神的人才。新体系和平台包含8项基础性实验项目；7项综合性实验项目；4项扩展性实验项目。获得的成果多次获得北航优秀教学成果奖。
在取得力学基地建设成果基础上，流体所张华、刘沛清等继续申请并做了多项教学改革和实验项目的建设。如在沙河新校区建设的“航空航天概论——飞行原理”实验室、流体力学基础性教学实验室、1米×1米低速直流风洞、 2006年建成的本科生课外科技实践风洞、D6低噪声回流风洞、2012年建成的低雷诺数旋转机械实验平台、教学科研型水槽设备、低雷诺数流动显示水槽、拖曳水槽、低速低湍流度小型水槽等。 它们的建成形成了流体力学教学实验中心，并于2009年被评为国家级实验教学示范中心。
a） 力学基地部分实验室
b）1米×1米直流风洞 图4：力学基地（流体力学部分）
（6）陆士嘉实验室的建立
新世纪以来，随着我国自行研制大型民航机的迅速发展，航空声学成为发展民航机重要的关键技术之一。 刘沛清瞄准了这种发展方向和趋势，并依托北航流体所空气动力学和气动声学的学科领先优势，借助航空科学与技术国家实验室（筹）建设的有利条件，于2012年申请在北航建设4米×3米的气动声学风洞(BHAW)。 在学校和流体所的大力支持下，其课题组还预先建设了1米×1米的D6风洞和D7气动声学技术验证风洞等模型风洞。BHAW风洞于2014年通过了指标评审，2015年获工业信息工业部正式批准建设，2016年通过总体气动和降噪方案评审，2017年完成可行性报告，并获工业信息工业部的同意批复。总投资为2.34亿人民币。该风洞洞体长100米，宽40米，实验段尺寸为4米×3米，最大风速100m/s，在开口试验段80m/s风速下噪声不超过75dB。定位为航空气动声学机理和应用的研究型风洞，地点位于北航沙河区。目前正在建造中。
在此基础上，综合流体所在沙河区的所有其它相关的实验装置，刘沛清提出组建航空声学实验室，并冠名为陆士嘉实验室。此举得到了学校的批准，并于2017年3月18日陆士嘉先生诞生106周年之际，由校党委书记张军等领导人揭牌冠名。同年9月陆士嘉实验室获批为航空气动声学实验室工业信息工业部重点实验室。刘沛清为实验室主任。
a）实验室大门
b） 验证模拟风洞D7 图5 陆士嘉实验室
（7）北京市粉体技术研发实验室的命名
流体所沈志刚长期从事粒子束与材料相互作用的试验研究和射流粉碎与分级技术及设备研制。在他领导下的团队多年来获得丰硕成果，除发表大量学术论文外，还获得30多项国家专利，团队开发的JFC射流粉碎与分级设备于1995年获“中国专利十年成就展”金奖，1996年被国家科委批准列入“国家级科技成果重点推广计划”。他所领导的实验室成果累累，于2001年被北京市教育委员会和科学技术委员会批准为北京市重点实验室，命名为“北京市粉体技术研发实验室”。
a） 实验室铭牌
b）实验设备组图 图6：北京市粉体技术研发实验室
二． 专业设置与人材培养
建校初期北航基本上按莫斯科航空学院的教育教学体制进行建设，本科未设空气动力学专业。当时空气动力学（103）教研室的任务主要是为飞机设计、飞机工艺和发动机设计等本科专业学生开设专业基础课。既可开设不同学时的理论空气动力学、实验空气动力学、气体动力学和飞机空气动力学等课程，还为全校多数专业开设水力学课程，以及这些课程的教学实验课。1953年北航开始拟定教学大纲工作，选定理论空气动力学课程为典型，以取得经验。上述各课程教学大纲和教材都是从苏联学习引进的。开出的教学实验与学生在实验室进行的教学实习都比较正规，要求比较严格，效果较好。
为了适应我国自行设计研制航空、航天飞行器对空气动力学专门人才的需要，1956年春由原国防科委五院向有关方面建议在北航建立空气动力学专业，同年秋，正式批准成立，从而在国内航空高等院校中最早设置了空气动力学专业。
首届空气动力学专业（以下简称气动专业）本科生是从飞机设计专业和飞机工艺专业抽调14名四年级学生，转为气动专业的四年级学生（五年制）。三年级学生就由飞机类专业的二年级42名学生升入。此后即与其它专业一样统一招收本专业学生。这样，从1958年开始，国内就有气动专业的本科毕业生了。
由于苏联大学本科不设气动专业，因此该专业本科的教学计划是参照苏联工科院校的原则，根据国内自身需求自行制定的。首批四年级学生已在三年级学过飞机类的空气动力学课，只能对他们开设系列讲座和补充如弹性力学等辅助课程，并在他们的课外学习活动中，加强辅导，提高他们的自学能力，扩充其知识范围。而对三年级学生，主要开设了流体力学、高速空气动力学、实验空气动力学等专业课，补其所缺。因而最初两届学生的教学计划尽管是过渡性的，但由于在教学上，尽力安排了本专业学生应学习和掌握的理论和实践能力的各项课程，总体上达到了专业的培养要求。
大跃进期间，强调结合实际和试行半工半读，曾将1960届（1955年入学）的部分学生抽出成立半工半读试点班。学生用相当多的时间在实验室中参加设备建设、实际操作或科研项目的设计及施工，加强了学生的工程观点、动手能力和解决实际问题的能力，但理论学习有一定削弱。
从1956年成立专业到1962年，教研室和专业的专门化几经变化，教学计划每年也随之变动，直到1963年，根据“教育部直属高等学校暂行工作条例（草案）”以及国防科委“关于国防工业高等院校修订教学计划与教学大纲的精神”，制定了正规的空气动力学专业教学计划。计划规定培养目标是德才兼备的飞行器空气动力学方面的工程技术人才。既要有相当的工程知识和素养，又要有相当的理论基础。学制五年。五年内总的课堂学时是3174，其中公共课（政治、数学、外语、体育）728学时，占22.9%；技术基础课（理论力学、热工学、电工学、机械原理等）724学时，占22.85%；专业课（气动基础、部件空气动力学、粘性流体力学、飞行力学等）794学时，占25%。 此外还有课程设计90学时，最后一学期有毕业设计。实践环节有金工实习四周，生产实习3+3周，毕业实习6周。
“文化大革命”后期，从1971年起招收工农兵学员，学制三年。为适应学制要求和当时学员的情况，教学计划和教材常有变动。
1977年恢复正式高考招生后，北航学制定为四年。气动专业教学计划基本上恢复“文革”前的原则，略向理科靠拢，英语和数学有所加强。但因修业年限减少一年，三、四年级的课程有所削减和压缩，其中尤以技术基础课和带实践性的环节如课程设计、教学实习、教学实验的课时削减较多，但运用计算机计算的能力得到一定的提高。四年必修课的总学时是2185学时，其中公共课589学时，占27%，基础理论课612学时，占28%，专业课407学时，占18.6%。
空气动力学专业所用教材，除部分选用三院校（北航、西工大、南航）统编教材外，绝大多数都是采用自编教材。1960年，由徐华舫先生编著的《空气动力学基础》一书由“北京科学教育编辑室”出版，1979年由“国防工业出版社”再版，向全国发售，这是国内最早正式出版的气动专业教材，因编著水平高而享有较高声誉和影响力。
“空气动力学”课程是气动专业的最主要的专业课程之一。在教研室教师长期积累的基础上，以刘沛清为组长，张华、陈泽民、吴宗成等老师及多位年轻理论课教学和实验课老师们组成的教学团队又通过十余年的努力，使“空气动力学”课程在2005年被评为北京市精品课， 2010年被评为“空气动力学”课程中全国唯一的国家级精品课，2020年获批2019年度国家一流本科生课程。相关的实验中心也于2009年被评为国家级实验教学示范中心。
在气动专业成立以前，教研室只有少数在职研究生。建立专业后直到“文革”前，每年招收三四名研究生，早期人选由系里从应届毕业生中选定，从1962年起正式招考。“文革”前的研究生未设学位。1979年国家恢复研究生培养制度和建立学位制度。我校空气动力学专业被批准为首批学校有权授予博士和硕士学位的专业点。最初的博士点有空气动力学和实验空气动力学两个，现为流体力学和工程力学两个。从1981年至1990年，经国务院学位委员会学科组评审，学位委员会批准的博士点及指导教师有：空气动力学：陆士嘉教授（1981）、吴礼义教授（1981）、庄逢甘教授（兼职1981）、李椿萱教授（1984）、吴建民教授（兼职1986）、朱自强教授（1990）；实验力学：连淇祥教授（1984）、庄逢甘教授（兼职1984）、邓学蓥教授（1990）。进入九十年代后逐步开放了学校对博士生导师的主动任命权。最初的硕士点（空气动力学）一个，后扩充为现今的力学。
1985年，国家科学技术委员会决定在全国设置博士后流动站，并公布了首批博士后流动站的设置单位和学科点，北航流体力学研究所也被批准设立空气动力学的博士后流动站；1991年又被批准了设立实验力学的博士后流动站。
此外，在1956-1961年间，学校为培训航空工业部干部而开设了飞机和发动机专业的几届特别班，空气动力学教研室曾为这些班授过课。“文革”前，也曾陆续接受过兄弟院校或科研机构的教师或技术人员进修。
1973年，朝鲜风洞代表团共17人来华学习风洞原理、设计、测试及实验，由气动教研室负责接待授课，总共培训了一个月，为此编写了十多本讲义。
1999年3月---8月，巴基斯坦国家工程技术委员会（NESCOM）下属的研究机构派来4位研究人员进修（当时北航尚很少有外国留学生），由流体所接待授课。
气动专业设置以来，共培养了本科毕业生累计估算约2068人，其中1970年以前的毕业生（即“文革”前入学的）为510人，工农兵学员毕业六届，共256人，1977年恢复高考至2020年约1302人。培养的博士约有160人，硕士约480人。为国家培养的这一大批气动方面的专门人才大部分工作在航空、航天科技部门及院校、科研机构和其他技术部门。许多人都已成为所在部门技术或领导骨干，为航空航天事业发展做出了应有的贡献。其中杰出的代表有1959年气动专业毕业的崔尔杰、乐嘉陵，他们分别当选为中国科学院院士和中国工程院院士。
气动专业的建设与发展离不开空气动力学教研室教师的努力，在此过程中教师队伍也不断提高与壮大，大家以建校初期老先生们为榜样，努力为着共同的目标奋斗，各自做出了积极的贡献，取得国家与社会的肯定。
伍荣林先生是教研室中年事最高，资历最老的一位老前辈。吴礼义、赵世诚先生也都曾是他的学生。北航气动专业成立后，伍先生着重于培养风洞建设和实验空气动力学研究的人才，并编写了《实验空气动力学》、《风洞设计》、《超声速风洞原理》、《风洞设计原理》等一系列教材。
伍先生是我国风洞工程建设的奠基者，曾开创我国风洞建造的先河。北航建校后，他于1955年负责设计建造了北航的第一个风洞，又以顾问和主要设计者身份为北京大学设计建造了当时国内最大尺寸的低速风洞。该风洞曾长期服务于国内飞机设计型号的实验。后来伍先生还广泛参与了国内有关单位很多首创性风洞，如研究大气边界层的风洞、冰风洞等的设计。他将风洞的航空应用拓展到民用工业领域，为我国发展“工业空气动力学”和“风工程”等学科分支作出了开拓性的贡献。
伍先生一生热爱祖国。1948年末他任职的“航空研究院”要迁往台湾时，他将个人行李托往台湾，自己却以探亲为名只身到广州谋生，准备献身于新中国的航空事业。当时还不顾个人安危参与了协助广州地下党迎接解放的活动。1992年伍先生被授予航空航天工业部 “有突出贡献的专家”荣誉称号。
陆士嘉先生一生在流体力学和航空教育等领域辛勤耕耘，兢兢业业，鞠躬尽瘁。陆先生早年师从国际流体力学大师，20世纪流体力学奠基人之一的普朗特教授。她在担任空气动力学教研室第一任主任时，谦虚谨慎，严于律己，团结从不同国家留学归来和来自国内不同单位的建校骨干，充分发挥每个人的作用，共同为探索国内第一个空气动力学专业和教研室的发展建设做出了卓越的贡献。 她倡导理论与实际紧密结合，教导青年教师和学生要重视实验，同时还必须探寻实验现象后的物理本质，提出物理模型，进而归纳出数学模型，并返回来结合边界条件，解决实际工程问题。 她倡导科学研究要从对国家、对流体力学学科发展有用出发。科学研究课题更应源于国家武器发展的需求。 为此，1965年初她决定在第一研究室建立高超声速研究小组，其研究方向和课题均源于型号设计的需求。她不仅派了两个青年教师去航天部某研究所工作半年多，还亲自参加每周六所內的技术研讨会。 对青年教师和学生的培养上，她不仅在学术上严格要求，实际执行上则尽力帮助，更是言传身教，细致关怀，是后辈教师学习的楷模。1980年中国科学院增设学部委员（院士）时，在两次酝酿讨论中，她均被列为候选人，但她为了让更多有成就的杰出中青年科学家作为新鲜血液充实学部，主动致信中科院，恳请从候选人名单中删除其名。这种高风亮节，高尚的思想情操在力学界乃至科技、教育界传为佳话，为中青年科学工作者树立了淡泊名利、胸怀坦荡的学习榜样。
图7 50年代陆士嘉先生讲课
图8 陆士嘉先生指导青年教师
沈元先生是我校一位早年具有国际学术影响的流体力学学者，他在20世纪40年代完成的，受国际大师赖特希尔高度评价的博士论文中，首次在国际上从理论研究和计算结果两方面证实了高亚声速流动下圆柱表面附近出现极限线的可能性及出现的条件，为当时对“音障”的研究做出了开创性的贡献，更为后来的无激波外形设计奠定了理论基础。北航建校后，他放弃了自己在学术上的进一步研究，放弃了获得享有更高荣誉大师地位的可能机会，按照国家的需要一直处于副院长、院长的行政领导岗位，全身心投入到教学科研管理工作中去。
几十年来，他密切关注科学技术的发展，指导着北航在师资培养、新专业设置、重大项目和实验设备（如电子计算机、超声速风洞、发动机试车台、热应力实验设备等）的建设，使北航教学科研水平处于国内先进行列。
沈元先生曾是著名数学家陈景润的启蒙老师。在教学工作中他强调理论联系实际的原则，注重培养学生的动手能力。对研究生的培养提出了“精选苗子，宁缺毋滥，打好基础，严格要求，能力培养和科研任务结合”的方针，并亲自指导培养了四届研究生。
沈元先生对北航空气动力学专业和学科的建设和发展给予了特别关心及具体指导。他还与我国一些著名前辈科学家共同倡导建立了航空学会、力学学会、空气动力学学会等，以推动相关学科的全国性学术交流与发展。他创建了《航空知识》杂志，并担任了前几届的编委会主任。该刊物对启发我国青少年热爱航空，并志愿投身于我国航空工业建设做出了很大贡献。
沈元先生1980年当选中国科学院学部委员（院士），1991年被授予航空航天工业部“劳动模范”、 1992年又被授予航空航天工业部“有突出贡献专家”称号等多项荣誉称号。
李椿萱，一位中国抗战烈士的遗腹子，在台湾完成本科学业后赴美深造。1972年获美国纽约州立大学博士学位后，他即迫不及待地想回国报效，虽因特殊的政治环境未获成功，但他爱国初心不改，千方百计克服多种困难，终于在1980年已年届40岁时回到了北京，成为我校空气动力学研究室的教授。 回国后除承担教学和培养研究生等任务外，他积极地参与我国航天领域的学术活动。曾担任过高技术计划航天技术领域大型运载火箭及天地往返系统主题专家组成员，参与过“863”“973”计划多项课题，做出了贡献，并在工程界享有很高声誉。1997年李椿萱教授当选中国工程院院士，并先后在1989年获全国优秀教师，1991年获中国航空研究院“七五”预研一等功和重要贡献奖，1994年获国家中青年有突出贡献专家，1998年获何梁何利科学技术奖，2015年获中国人民抗日战争胜利七十周年纪念奖章等多项荣誉称号和奖项。
2014年科学出版社出版了以中国力学大师钱伟长为总主编，郑哲敏院士为主编的《20世纪知名科学家学术成就概览·力学篇》（按传主生年先后结集卷册）。力学卷内容简介中指出，力学卷论述了近200位力学家的研究路线和学术生涯，全书突出学术成就，力求对学界同行和学术探索有所镜鉴，对于青年学生的学术成长有所启迪。我校空气动力学教研室入前三分册的教师有：伍荣林、陆士嘉、沈元、徐华舫、张桂联、朱自强、申功炘、邓学蓥等。
改革开放后教师队伍扩充了很多新鲜血液，吸收了大量年轻有为的有志于空气动力学教学与科研的年轻学者，他们大部分都具有博士学位，其中包括有长江学者孙茂、高以天、王晋军以及全国百篇优秀论文获得者刘沛清等。由于教学成果突出，刘沛清和张华分别于2011年和2015年被授予北京市教学名师称号。
三、实验设备
1956年以前，由于原103教研室主要是承担教学任务，其实验设备也是按教学需要考虑而仿照莫斯科航空学院的实验设备配置。气动专业成立以后，特别在“大跃进”时，结合型号研制，在设备建设上才逐步兼顾科研需要。
流体力学研究所在教研室阶段时有低速风洞五座，超声速风洞两座，流态显示用水槽一座，漩涡破裂发生器一座以及相应的测试设备。此外还有过演示陈列室，水力实验室，高超声速风洞及激波管。具体情况如下：
D-1低速风洞：试验段截面为1.1米×0.8米的椭圆形，开口回流式，最大风速60米/秒，它是在院系调整时由清华大学航空学院迁来，可用于教学和科研。
D-2低速风洞：试验段截面为30呎×30呎的方形，闭口开路式，最大风速25米/秒，它也是由清华大学航空学院迁来，主要用于教学。
D-3二元低速风洞：试验段口径2米×0.2米，开路式，最大风速30米/秒，教研室成立不久建造，主要用于教学。
D-4低速风洞：试验段截面为1.5米的圆形，最大风速40米/秒，闭口开路式。这座风洞是由伍荣林先生主持设计建造的，1955年建成投入使用，本来他曾建议设计建造一座供科研使用的中型低速风洞，但因苏联专家的反对而作罢。此风洞主要用于教学，也可做科研和某些生产性试验。D4 1.5米风洞在1998年由邓学蓥、刘沛清等主持改建，2002年完成。将原风洞改建成一个高流场品质的低湍流度低噪声的低速风洞，闭口试验段风速为5至100m/s，开口试验段是5至80m/s，湍流度0.08%。
a）老D4风洞模型
b）改造后的D4风洞 图9 D4风洞
D-5低速风洞：试验段截面为0.8米×0.6米的八角形闭口回路式，最大风速45米/秒，它是1961年结合毕业设计建成的，建成后主要用于教学。“文革”后主要用于科研。 由于基建面积的限制，实验很不方便，故利用率不高。
G-1超声速风洞：试验段截面为0.1米×0.1米的方形，马赫数M=1.5~3.5，暂冲式。建成较早，以后又逐步改进，至1968年改成目前的状态，可做教学和小型弹体实验。
G-3超声速风洞：试验段尺寸0.47米×0.548米，共有1.5、1.75、2.0、2.25、2.5五个马赫数（M）的喷管段，暂冲式，贮气罐容积1000立方米，8个气压，吹风时间80秒。G-3超声速风洞是我国第一座自行设计建造的中型超声速风洞。它具有结构简易，建造费用少等优点。风洞之特色为：用闸板阀改装而成快速阀（开启时间只用3~5秒钟）；用蝴蝶阀加自行研制的自动调压系统控制风洞总压（总压从启动到稳定的时间只要3~4秒，总压脉动<0.2%，在当时均达到国内外先进水平）；用孔板打散不均匀来流（国内最早采用）以保持安定段中有较均匀的气流等。
a）G3风洞全貌
b）G3风洞的实验段 图10 G3风洞
低速水槽：试验段尺寸0.4米×0.4米×6.8米，流速0.1~0.17米/秒，水平回流式，引射驱动，由上游水箱提供离子交换器净化水，并循环使用。水槽配有氢气泡发生装置和可连续摄取流动变化过程的快速照相枪，主要用于研究湍流发展机理和复杂流动的流动显示。水槽由连淇祥先生在陆士嘉先生支持下于1979年开始负责研制，1981年3月正式投入使用，在国内是最早的。经过近30年的运行，水槽于2005年报废拆除。2010年由张华设计，并于2012年投入运行的0.6 米×0.6 米×3 米的中型垂直循环水槽安装于1.2 米大水洞实验室内，该水槽使用率很高。
旋涡破裂发生器：1982年由潘杰元负责开始研制，1985年投入使用，是用来研究旋涡发生、发展和破裂机理及其影响因素的设备。
演示陈列室（包括小型烟风洞等设备）：它是1952年教研室成立后不久，与低速风洞搬建的同时建立的。主要用于形象化演示教学。1985年流体所成立后，应院航空馆的要求，该陈列室演示小风洞和烟风洞等设备曾移交给院航空馆一段时间。
水力学实验室：1952年教研室成立后，由凌云沛和黄公明两先生主持，设计筹建了系统较完整的水力学实验室。实验设备具有不同于当时国内同类设备的特点。不用稳压水箱，直接用水泵供水和阀门调节，因而整个系统体积小，雷诺数变化范围大，操作方便，数据可靠。可惜1957年以后水力学课程从教学计划中取消，水力学实验室也被拆除。
G-2高超声速风洞：实验段尺寸0.2米×0.2米；M=5~10。三年困难时期，由于人力、经费不足和测量技术一时不过关而下马拆除。此外在1959年教研室还研制过一个激波管，也于三年困难时期下马拆除。
相应的测试设备主要有：
六分力机械式天平两台：一台与D-4低速风洞配套使用（见科研工作项），另一台与D-1低速风洞配套。 后者系委托北大协作设计，并由洪都飞机（320）制造厂协作加工，1986年安装调试并投入使用。
电阻丝应变式天平：1958年开始研制，最早的图纸来自苏联的四分力天平。1964~1965年自行设计并研制了内用滚珠的六分力拐角天平。它是G-3风洞的主要配套天平。1977年凌云沛先生、欧阳万、薛启智等还研制了六分力应变天平自加载静校系统。
用于超声速风洞测压的轻液体压力计：由丘成昊负责研制并于1963年投入使用。它是利用比重小的液体如水或酒精代替汞作为压力计的测量液，目的主要是提高测量精度，免除水银污染。
此外，实验室还购置了热线风速仪、噪声测试系统、压力扫描阀（两台）、超声波测压仪、纹影仪、高速摄像机等测试设备。21世纪以来流体所还利用世界银行贷款和自筹部分科研经费引进HP7000-HD2000测检系统、Hyscan 2000电子扫描压力测量系统等一批先进测量设备。
四、科研工作简述
空气动力教研室的研究工作是到1958年“大跃进”时才开始逐步开展起来的。 在此之前教研室主要承担教学工作，科研工作开展较少，如为林业部作防风带的模型试验、后掠式机翼的设计数据整理等，取得了一定成绩。也通过业务接待，为外单位做些技术咨询工作，取得较好的社会反映。如1956年8月中国第一个飞机设计室在沈阳成立，时任飞机主任设计师前辈徐舜寿和副主任设计师黄志千认为进行飞机设计、确定飞机布局形式、总体设计参数必须请教张桂联教授。为此，他们主动找到张先生，热情邀请张先生为他们（其中有徐舜寿、黄志千、顾诵芬和程不时等）讲课。张先生给他们讲了飞机气动布局要领，从何处入手，要注意哪些问题，每项工作要参考哪些资料等。并给了他们可参考的NACA和ARC的报告号。据后来设计人员回忆，歼教1亚声速喷气机从选翼型、定机翼尾翼参数、机翼和机身配合，特别是两侧进气设计等都是按张先生指引的方向进行的。后来张先生还应邀去沈阳飞机设计室讲授非定常气动力原理和计算方法，帮助设计人员突破了气动弹性的难点。在庆祝张桂联先生80寿辰时，两院院士，著名飞机设计家顾诵芬专程来校祝贺，并向张先生深鞠三躬表示感谢，他说他设计第一架飞机时，不知从何着手，经常找张先生咨询、请教、再去实践，是张先生教会了他设计飞机。顾诵芬院士不仅与张桂联先生建立了深厚的友情，还与徐鑫福（飞机设计室技术委员会特邀委员）、陆士嘉、徐华舫等先生建立了密切的联系。由此可见，建校初老一辈先生们的咨询、指导对发展我国航空工业事业起着多么重要的作用。（注1）
注1：歼教1是新中国自行设计的第一架亚声速喷气歼击教练机，其成功研制为我国积累了全过程研制飞机的宝贵经验，为我国独立设计研制先进的飞机奠定了基础。
1958年起，由于设备建设和院内外型号研制的需要，科研工作基本上是在任务带学科的指导思想下，围绕设备建设和型号研制进行的，很少从学科发展角度提出课题研究。直到七十年代中期后才开始有了较多的预研性的课题研究。1985年流体所成立以后，90年代后期特别是为适应新世纪以来国家经济和科技态势变化和对高校教师要求的变化，流体所的科研方向除了结合型号或预研需求以外，更多地转向了学科前沿的方向，以基础性研究为引导开展科学研究。目前流体所的科研方向主要围绕：湍流与转捩及其控制，分离流与旋涡运动的机理与控制，计算流体力学，仿生流体力学，流体物理及多学科交叉等方向。
自1970年代后，流体所绝大多数老师除完成教学任务外，几乎都参与科研工作，因而无法做到全面回顾所有科研课题和工作，这里仅简述各种类型的代表性项目和情况。
1. 围绕设备建设开展的研究工作
这种性质的研究工作实际是以设备为对象，最后以研制合乎要求的产品为研究目的。
以伍荣林先生为首的团队设计和研制了D-4低速风洞，1955年建成投入使用。
以连淇祥先生为首的团队设计和制造了与D-4风洞配套使用的六分力机械天平。研制中研究团队解决了弹性铰链的稳定性难题。其研制经验曾为国内有关兄弟单位设计多分力机械天平提供了一定的经验。为进一步提高测量速度，此天平于1985年改成机械应变式，并配置了微机系统。
1958年沈元先生和陆士嘉先生等筹集了资金，由徐华舫先生为首的团队在钢铁材料有限条件下完成了G-3风洞的理论设计工作，由高先坤全面负责组织施工，于1959年8月安装完成。G-3建成后一直由凌云沛先生为首的第一研究室实验团队负责调试、改进和完善。60年代初由申功炘、白秀体、吉熙章等设计和研制了暂冲式风洞总压调节控制系统。后于1968年与学校中心实验室协作开始研制“用于气动参数和气动力测量的高精度数据采集系统”（“双百巡检”，即一百条通道，采集速度每秒一百个数据）并与风洞数据采集处理控制系统，于1979年配置于G-3风洞。1973年为了迎接朝鲜风洞代表团，G-3风洞还曾被全面整修和重新安装调试，且配置了小型巡回检测装置。1982年对1959年设计并加工的跨声速段进行了流场校测，摸清了M<1.1时的流场品质，满足了实验要求，使G-3风洞的实验速度范围扩大至高亚声速。1986年对G-3风洞更新配置了一套以HP-1000计算机为中心的测控处理系统，其间还进行了提高运用效率和改善工作环境的工作。上述研究工作使G-3风洞成为一个完备的正规实验设备。其中双百巡检装置曾获1978年全国科技大会奖。
1958年--1968年间，国内航空航天系统兴建的中型高速风洞均属引进苏联的AT-1或基本上仿效AT-1，有人因此戏称那十年为“AT-1年代”。G-3风洞却在那个历史阶段走出了自己设计的道路，成为通过研究新颖测量系统而达标的一个具有优点和特色的高速风洞。当然由于是在“大跃进”时期，快速起步，调查研究不够，而出现了口径不适（与国内类似生产风洞尺寸不匹配，需专门设计制造吹风模型），场地局限，不能快速换段等致命弱点，而无法进入常规生产性实验风洞的行列。这是值得吸取的深刻教训，但这种研制设备中的创新精神却值得我们发扬光大。
G-2高超声速风洞是由原国防科委五院向陆士嘉先生提出，委托空气动力学教研室研制的前导性和小型高超声速风洞。由连淇祥先生主持，高先坤、蔡启伦参加研制。其实验段尺寸为0.2米×0.2米，马赫数M=5~10。从1958年起到1960年试吹风，初步证实了这种风洞各主要部件方案的可行性，即采用上游高压罐，下游真空罐的驱动方式，安定段前用蓄热物质提高气流总温。三年困难时期，由于人力、经费不足和测量技术一时还过不了关而下马并拆除。
1959年，空气动力学教研室还曾研制过一个激波管，三年困难时期也被下马拆除。在风洞设备研究中教研室还曾为长春气象研究所等单位负责设计和调试过几座风洞（见国内合作部分）。
2. 围绕型号研制开展的科研工作
北航在1958年以后曾陆续研制过好几个型号。气动教研室和研究室不仅承担了这些型号的气动设计工作，还承担了院内外型号的绝大多数吹风实验和数据分析。低速实验主要有：“北京一号”、丰收四号、红专502改型、红旗一号、高空靶机、北航四号、无人驾驶高空侦察机、潜艇和鱼雷、蜜蜂二号、三号、四号等。其他方面的实验有：北京工人体育场模型、汽车模型、高层建筑、火车车厢、三门峡电缆及防风材料等。超声速试验有：无人驾驶高空机机翼的颤振试验、高空靶机超声速试验、旋转弹试验、超声速降落伞及人体与座椅模拟高速风压试验。
其中“北京一号”实验是在解决了1.5米低速风洞的脉动问题以后做的，实验数据成为了飞机设计的最后依据。另外“北京一号”设计室气动组组长是郑玉麟先生，成员有气动专业第一班（3111班）中学习飞行力学的李晨光、屠巴宁、李匀历等共6~7位同学。他们参与了所有气动力性能和操纵稳定性等计算，还全程参与了试飞过程，为“北京一号”试制成功做出了贡献。
高空高速无人驾驶靶机的研制可以进一步表明气动教研室对型号研制工作的贡献。此型号总设计师为张锡纯教授，研制任务完全由北航承担。气动组任务包括模型设计、风洞实验、气动导数估算与实验数据修正、以及特殊问题的研究等，完全由气动教研室参与完成。前后曾有冯亚南、刘谋佶、赵鹤书、陈南茜、王宝舆、朱一锟、陈晏清、扈仰营、胡继忠、沈遐龄等及部分毕业班学生参与。其中部分风洞实验在G-3和低速风洞进行（六院七所，701所等承担了大部分实验）。G-3风洞中还做了发动机喷流影响的实验研究。最终靶机的第二次试飞获得了预想结果，靶机投放后安全回收。空气动力学教研室胜利地完成了型号研制要求的气动任务。参与教师通过研制也得到了锻炼和提高。
1963年至1974年北航多次受沈阳飞机设计研究所（601所）和成都飞机设计研究所（611所）委托对62机的超声速稳定性，热、冷喷流对方向稳定性的影响，双立尾布局对歼击机方向稳定性的影响等作了风洞实验研究。1975年受空军委托对安-22大型军用运输机后舱空投人员的安全性作了低速实验研究，各项研究都对这些项目给出了有较大参考价值的结果。
3. 以实验为主体的研究型工作
3.1 边条翼气动性能与漩涡分离流研究
这是一项从1972年起到1985年共进行了十几年的预研性课题。以刘谋佶、吕志咏、丘成昊为首，前后有十余名研究者参与。研究工作在国内处于领先地位。边条翼流动的研究曾获得1978年全国科技大会奖。1979年以后边条翼漩涡和分离流研究被确定为部重点课题，研究团队通过低、亚、跨、超声速风洞和水洞的大量系统试验，综合运用空间流态显示、测力、测压、激光测速等多种手段对边条翼上前缘分离涡的运动特性和破裂特性作了系统深入分析，得出了流型随几何参数和迎角变化的规律，揭示了纵向力矩非线性的机理，并提出了改善措施，对边条翼的流动图画，增升、减阻机理提出了新观点和看法。
分离流的研究中，吕志咏、邓学蓥、刘谋佶、苏文翰等曾在1985年-1987年间分别对三维分离流线的判别准则及应用奇点拓扑分析方法等做过深入研究，提出了看法。漩涡分离流的研究成果曾获1987年首届全国自然科学四等奖。
连淇祥等从1983年起，对钝体启动涡及其结构进行了实验研究，提出了启动涡具有三重结构，并得出启动涡的发展规律及其相似准则。
3.2 非定常气动效应
从1970年代开始，为使飞行器实现大迎角、超机动飞行和改善过失速机动性能，人们对非定常流动研究的思想已从设法维持流动的定常性质，转变为主动地利用非定常效应，发展了非定常脱体涡流型。
1987年吕志咏等对二维平板——振动扰流片流动在水槽中作了实验研究，发现扰流片振动可使原先的死水区变为规则的漩涡流动区，把原先不规则产生、脱落的涡变成频率单一的可控漩涡。刘谋佶等在水槽和低速风洞中进行了扰流片漩涡脱落的研究，都观察到了扰流片振动与脱落的漩涡发生共振现象，并测得了最佳振动频率下，扰流片后平板上的最大负压比扰流片静止时约大10%，显示了非定常激励的增升效应。
1992年潘杰元和潘晓丽在漩涡发生器上研究了非定常扰动对涡破裂的影响，实验表明，非定常扰动可延缓涡破裂的发生。在水槽中进行的有前缘振动襟翼的70°三角机翼的实验表明，襟翼振动可延缓破裂的发生，且存在一个最佳的频率。
3.3 飞机增升减阻技术的研究
（1）60年代末，国际上对歼击机的设计思想从强调高空高速转为突出中低空机动格斗能力。采用中等后掠角、中等展弦比的基本翼，在其内侧加一个向前延伸的大后掠角尖前缘的边条，此即“边条翼”的方案，是可实现这种转变的方案之一。沈阳飞机设计（601）所拟对歼6的后继机歼13，采用此类布局。于是边条翼研究小组除了机理等研究外，还协助601所对歼13的边条翼方案作了大量的系统变参数的风洞测力和流动观察试验，研究其流动机理和气动特性，初步给出了选择边条翼几何参数的要求。此后又受601所委托进行了大迎角气动特性的预研项目，希望能解决短距起降和过失速机动等问题。
（2）展向吹气的实验研究
此课题原与边条翼性能课题一起进行研究，从1982年起单独立题研究，目的是探讨利用展向吹气来控制机翼在大迎角下的漩涡流动。苏文翰主持此项目。课题组针对70°/45°单独翼面进行吹气研究，对影响吹气效益的各种参数作了系统研究，发现从翼根沿与前缘平行的方向，在相对弦长0.3处吹气，对脱体涡的影响最为显著。教研室另一成员秦燕华在原单位和来流体所后也曾对展向吹气作过实验研究。
（3）涡襟翼研究
1987-1989年，流体所对涡襟翼进行了实验研究，探讨了前缘襟翼后缘襟翼在前缘涡襟翼配置下的减阻增升特性。
3.4 “先进气动布局”课题研究
从“第七个五年计划”（1986年-1990年）至“第八个五年计划”（1991年-1995年），流体所参加了由航空研究院科技处领导，601所副总设计师李天负责的“先进气动布局”部重大预研项目研究工作，承担了多项实验和计算子课题研究。主要参加者有：李椿萱、刘谋洁、周伯诚、吕志詠、陈晏清、夏雪湔、冯亚男等。 这是流体所成立后承担工作量最大、投入人力最多、延续时间最长的重大项目。 由于工作出色和成绩良好，1991年有多位同志荣获航空研究院“七五”预研一等功或二等功，流体所被评为“七五”预研工作的先进集体。
3.5 湍流和边界层等基础研究
陆士嘉先生从70年代末一直倡导对拟序结构的研究。在她支持下连淇祥先生从1979年开始研制一座水平回流式低速水槽，1981年投入运行。他在此水槽中对逆压梯度边界层中拟序结构作了研究，显示结果及分析表明：在分离区附近的拟序结构与零压力梯度边界层中的结构有很大差别，分离区的拟序结构展向涡的强度较强，因此保持时间约为零压力梯度中的二倍。这一结果对于研究湍流边界层分离区的结构有重要意义。他还在水槽中观察和分析零或逆压梯度下湍流边界层中湍流斑的形成和发展，对湍流边界层的拟序结构及其机理作了系统研究，有所发现，其大批成果曾由NASA出专刊予以介绍。
邓学蓥对激波/边界层干扰的研究，始于他在80年代初出国进修时取得的一些有意义的结果，在国外刊物发表了多篇论文。1983年回国后他对激波/边界层干扰继续地作了研究。系统地研究了干扰流场的结构形式，特别是对上游影响区的形状及其尺度随不同参数的变化规律和相似关系进行研究，揭示了柱形干扰和锥形干扰是后掠激波/边界层干扰中的两个基本干扰形态等。他的丰硕成果曾获得1997年国家自然科学三等奖。后来他主要从事前体非对称涡流动性态、演化特征和物理机理，以及大攻角非指令运动的流动机理与控制等实验研究。
忻鼎定、陈晏清等始于80年代做了三维不可压和亚声速（有压缩性影响）边界层的实验研究，并与积分方程法计算相结合，初步得出可用于高压强梯度下沿流向的湍流应力的代数模式等结果。
3.6 一些民用的实验研究
1980年代，连淇祥先生、顾高墀先生等还负责做过高效低噪风扇叶片研究，空投海洋温深测量设备气动外形，风机，环境噪声和体育运动器材等方面的实验研究工作。
3.7 实验测试技术研究
申功忻长期从事实验测试技术的研究，曾数次担任测试技术国际学术会议的指导委员会委员。对粒子图像测速技术（PIV）做过系统研究，在国内处于领先地位。研制的光源方案适用于从低速到马赫数M=3.0的速度范围。从1990年代开始先后用PIV技术测量了一个剖面的三分量速度场和三维空间的三分量速度场。
4、气动力数值模拟计算工作
北航流体所是国内较早开展气动力数值模拟工作的单位之一。其研究工作的发展阶段基本符合计算流体力学发展的相应各阶段，即线性定常亚超声速求解方法，非线性跨声速速势方程求解方法，无粘Euler方程数值解法，和粘性流动N-S方程数值解法等四阶段。
4.1 面元法的计算
以美国NASA 73106文献作为主要参考文献，用面元法线性定常亚超声速数值方法计算机翼——翼身组合体空气动力的工作始于七十年代初。开始是由徐华舫、靳式根、张炳暄和朱自强四人参与。当时条件较困难，借来的文献由徐先生用复写纸在自己打字机打出二份，装订成册，供大家学习讨论。以靳先生为主与徐先生一起对文献中的公式作了检查和校正。张炳暄先生和朱自强负责实施计算。最终编制且调试成功可计算翼身组合体的亚超声速流动的较大型的计算程序，并为601所、112厂、011基地等单位提供了他们要求的计算数据（在国内是比较早的）。张启南参加了赴嘉定655计算机的调试计算。陈炳永参与了为外单位计算的工作。
1976年在民族饭店召开的航空气动力数值计算方法研究交流会（钱学森先生出席了会议还讲了话），最后决定组织力量进行“亚声速全机气动力计算”、“超声速全机气动力计算”、“跨声速小扰动全机气动力计算”三个实用程序的研制。其中超声速项目由航空计算技术研究所（631所）主持，北航与之协作（后来由张炳暄先生自始至终参与）。
由于国内很多单位都在开展面元法的计算工作，应国防工业出版社要求，徐华舫、张炳暄、朱自强于1980年出版了《亚、超声速定常位流的面元法》一书，对推动面元法在我国航空界的应用起了很好的推动作用。
1979年开始熊善文，高先坤等基于涡格法、准涡格法的面元法进行了细长三角机翼带前缘分离涡的计算，使面元法技术推广到大迎角计算范围。在此基础上，1986年又开展了带前缘分离涡的不同平面形状（边条翼和双三角翼等）机翼的流动计算研究。
1980年代后期，张启南等和中国气动中心朱国林等联合研制了亚、超声速外挂投放计算方法和软件。
4.2 边界层流动的计算
除了进行无粘流的计算外，与此同时还开展了黏性边界层的计算研究工作。陆士嘉先生长期以来对边界层的研究有浓厚的兴趣并不断倡导和鼓动年青人从事这方面的研究工作。她身体力行地在所内进行推动，例如三年困难时期她和其他同志一起编写了国内第一部边界层讲义，1982年她亲自主持在福州举行的第一次全国边界层专题的学术会议，后又提出将主题扩充到包括分离流和涡动力学，并于1984年在峨眉山主持这一主题的第一次学术交流会（这是她生前最后一次参加的全国学术会议）。1983年她亲自出面邀请美国边界层计算专家Dr. Cebeci来流体所讲学，并与他建立了合作关系。这充分反映陆先生十分重视边界层的计算研究，流体所于1979年开始在她亲自指导下组织了由忻鼎定先生、朱自强（这也是他离开面元法计算的主要原因）、陈晏清等参与的边界层研究小组，分别用微分方程法和积分方程法计算了二维、三维湍流边界层，其中积分方程法还结合了实验研究（见实验研究项）。陆先生在“文革”后恢复招收的第一个硕士生的论文即“无限翼展后掠翼的三元湍流边界层计算”。1981年朱自强第一次赴西德执行的合作项目也是陆先生明确提出的“三维湍流边界层的计算”。在边界层研究的进程中陆先生同意并肯定了朱自强提出的“粘流/无粘流相互作用”和需要开展“边界层反方法计算”的想法和研究方向。前者是在当时计算机条件下解决中小迎角时粘性流动的有效途径；后者有可能计及分离点附近有小分离气泡的流动，以扩宽经典边界层的使用范围。作为起步，他们在已有面元法和边界层的计算基础上于1980做了低速粘流/无粘流相互作用的计算，并取得了成功。后在陈晏清、陈南茜等努力下进一步扩展到了包括有分离流动的计算，且掌握了多段翼型的数值分析计算技术。1986年已卧床于北京医院的陆先生，在讨论她最后一个博士研究生的题目时，她确定的题目方向为“三维边界层的反问题计算”。
图11 峨眉山会议部分代表合影 右起：李素循、朱自强、陆士嘉、杨年欢、庄逢甘、唐进倬、李椿萱、陈晏清
4.3 其它方面的计算
在流体所初期开展气动力数值计算研究的还有：
（1） 王宝舆先生和张启南于1976年开始的应用流面坐标系的气动计算（后来陈南茜也参与此工作）。这是一种带有方法研究性质的计算研究，从建立基本方程开始，完成了二维及三维超声速外流计算和二维亚、跨声速计算及管道内的跨声速流场计算，取得了良好的结果。
（2） 赵鹤书、潘杰元、钱翼稷等从1984年开始的“亚声速扩压器三维粘性流场计算”和“前机身及进气道超声速流场计算”，利用激波装配计算了机身头部进气道进口处的流场，作为内外流配合计算的起步。
可见流体所初期在数值模拟计算的研究呈现了百花齐放的态势。
4.4 非线性跨声速速势方程的计算
1984年，朱自强第二次赴哥廷根执行合作项目时开始转入跨声速计算的领域。1985年回国后，在吴礼义先生的支持下，建立了跨声速流动研究小组，成员是吴先生和陆先生的博士生及朱自强的硕士生。吴先生是小组顾问，负责把关和咨询。朱自强为组长，协助老先生们指导博士生的研究工作。小组全方位开展了跨声速流的分析和设计计算。比较突出的研究成果有：（1）白雪松的博士论文中提出了一种熵修正的激波算子，形成了一种非等熵的全速势方法，其算例表明计算结果接近于欧拉方程解，又保持了全速势方法计算简单的优点。（2）马侠的博士论文中提出了一种可计及小分离气泡的三维可压缩湍流边界层积分方程的反方法。课题组通过无粘和粘流相互作用的计算方法，将上述两种方法耦合成了一种计算跨声速粘流的高效算法和软件，具有一定特色。1995年它被集成于中国航空领域第一个空气动力数值模拟系统（ANSS，这是原国防科工委“八五”预研项目（1991-1995），此系统获国家科技进步三等奖）中。（3）夏智勋的博士论文中给出了跨声速小扰动理论框架下正则条件的积分形式表达式，在著名的Takanashi残值修正法中加入了此正则条件，从而形成了一个理论上完备的二维跨声速翼型反设计方法。 多篇国际综述论文中都指出过上述这些研究工作的要点。2002年朱自强被邀为世界理论和应用力学学会（IUTAM）第四次跨声速会议的科学委员会委员，成为中国的第一位代表。
4.5 有限元法在气动计算中的应用研究
李椿萱1980年回国后开始较早地在国内进行了有限元方法应用于流体力学中的方法性及应用性的研究。这一研究使流体所的气动计算工作从较单一的有限差分计算方法开拓到了有限元计算方法。在他指导下，博士生金生于1986-1988年进行了翼型和机翼的激波/边界层被动控制的数值计算，与主动控制结果作了对比，并进行了不同布局下的变参数研究。博士生丁建中采用耦合欧拉、拉格朗日有限元法对高速碰撞力学进行研究，模拟穿甲、破甲的力学过程，通过数值实验对介质中激波的动力学效应进行基础性研究。
4.6 Euler和N-S方程数值求解方法研究
航空方面开展Euler方程和N-S方程数值求解的研究工作起步较晚，其原因是航空飞行器外形特别复杂。非线性气动特性计算系统ANSS-2000是航空界在“九五”(1996-2000)期间研制的数值求解Euler方程和N-S方程，作为求解流场主要手段的大型航空气动力计算软件系统，它以求解复杂外形飞机全机大迎角气动特性为主要特征。朱自强课题组（成员有李津，吴宗成，陈泽民）研制的带副翼偏转的翼身组合体N-S方程计算程序，阎超等研制的翼身组合体大迎角N-S方程计算程序皆集成于ANSS-2000系统。
流体所Euler和N-S方程求解方法应用主要较集中于航天高超声速流动方面，特别是新世纪以后，研究者多集中于流体所的国家计算流体力学实验室。除前述阎超为代表的高超声速流动的课题组外，大部分年青教师，如吴颂平、蒋崇文、李道春、邹辉、高振勋等，为李椿萱指导下的新一代教师。其他代表人物还有孙茂的仿生流体力学课题组。
4.7 超临界机翼设计技术预研
在中国航空工业总公司的大力支持下，1991年组建了以第一飞机设计研究院（603所）副总设计师付大卫为组长，集航空系统民机设计所、高校、和气动研究机构各单位相关人员的超临界机翼设计技术预研课题组。流体所朱自强课题组（有吴宗成、陈泽民、李津）参加了这一预研课题。课题组经历了“八五”（1991-1995）、“九五”（1996-2000）、“十五”（2001-2005）共十五年的研究。针对超临界翼型和机翼的设计技术进行了数值模拟（Euler和N-S方程的计算）和风洞实验等。最后的五年中还设计了一副超临界机翼，并在320厂的大力支持下做了翼套的试飞验证。飞行试验的测量结果达到了课题组预想的目标，证实了超临界机翼的优越性，也证明了我们已初步掌握了这一核心技术。在此之前的AE-100国际合作项目中，我们曾准备花高价购买此项技术，但遭到对方拒绝。现在我们自己通过独立自主的预研获得了成功。另一个重要成果是培养了一批技术骨干。课题组的大部分成员后来成为研制我国民航客机C-919的骨干。
在C-919设计初期，刘沛清是该机设计团队队员（按商飞规定，必须在上海参加半年以上工作）
5. 编写“航空气动手册”的专题研究
1973年航空研究院批准了于1972年举行的专题研讨会所通过的“航空气动力手册”编写大纲，并正式成立航空气动协作攻关办公室（简称“7210”办公室），负责组织工作的开展。办公室下设气动手册组（以下简称手册组）和风洞试验数据修正与使用方法组（以下简称数据组）。流体所部分老师参与了手册组工作，王宝舆先生被聘为手册组副组长之一。航空气动力手册计划出版：基本方程等基础部分、纵向气动特性计算、横侧静气动特性计算、性能计算等四个分册。1975年内部出版了第一分册后，又陆续于1978年、1983年、1984年分别正式出版了第四、第二、第三分册。这一工作获1985年国家科技进步二等奖。流体所肖业伦、冯亚男、陈南茜等参加了编写，王宝舆和赵世诚先生参加了一，二，三册的审校。1991年正式出版了修订后的第一分册，冯亚男任副主编之一。
7210办公室还组织了“内流空气动力学手册”的编写。流体所潘杰元参加了编写。
五．学会和学术刊物服务
学会及其下属的各专业委员会和学术刊物的主要任务是组织学术交流活动，促进学科发展。
与流体所有密切关系的学会有：
1.中国力学学会。 成立于1957年2月。沈元先生是第一、二届理事会副理事长之一。 邓学蓥是学会下属“力学学报”第七、八、九届编委会副主编之一。
2.中国航空学会。成立于1964年2月。沈元先生是第一、二届理事长。赵震炎是学会下属“航空学报”第二届编委会副主编之一。陆士嘉先生是第三届编委会主编。朱自强是第六、七届编委会主编兼“Chinese Journal of Aeronautics” 编委会主编.。
3.中国空气动力学研究会。成立于1980年6月。沈元先生是名誉会长之一。陆士嘉先生是第一、二届副会长之一。1991年起研究会改名为“中国空气动力学会”。邓学蓥是第四、五届理事会副理事长之一和学会下属“空气动力学学报”第四、五、届编委会副主编之一。
流体所有相当数量的教师长期以来承担了上述学会和刊物不同的工作职务，参与了各种形式的服务，此处不再一一列举。
图12 第一届空气动力学研究会，参会的北航及北航校友代表合影 前排左起：李志芳（2）、郑玉麟（4）、陆士嘉（6）、伍荣林（7）、张桂联（8）、徐华舫（9）、凌云沛（10），二排右起：熊善文（6）、朱自强（9）
六．国际交流
改革开放后流体所有相当数量的中青年教师利用各种渠道出国进修或合作研究，由此而引发不少国外专家来校、所进行学术交流和访问。这里仅介绍几项较特殊的外事交流活动。
1、1973年，朝鲜风洞代表团共17人来北航学习风洞设计，上级委托气动教研室负责接待授课，总共培训了一个月。第一研究室负责对G-3风洞作了全面整修和调试，给朝鲜风洞代表团留下了很好的印象。
2、1999年3月--8月，巴基斯坦国家工程技术委员会（NESCOM）下属的研究机构派来4位研究人员进修（当时北航尚很少有外国留学生），时任所长的吕志咏主持了此项接待工作。参加讲课的老师有吕志咏、朱自强、陈晏清、张华、秦燕华、马亮等，接待效果很好。
3、80年代初在陆士嘉先生、罗世钧先生等帮助促进下，中国航空研究院开始和西德宇航院建立民用航空科研合作建制。开始时，中国航空研究院拟以该院科研人员替代北航教师与哥廷根理论流体力学研究所进行合作。在陆先生的努力和坚持下，保持了我所与哥廷根研究所的历时十余年的科研合作。每年北航派一名教师去该所参与研究工作，对方也派专家来所访问并交流。此项合作对我所研究工作的发展和教师队伍的锻炼很有益。参与过此项合作的教师有朱自强、陈晏清、张炳暄先生、陈南茜、朱一锟、苏文翰、钱翼稷等。
a） 哥廷根流体力学研究所（普朗特创建和工作过）大门，右上角DFVL为西德宇航院的缩写
b）宇航院主管中德合作的洪诗兰（Hongsernant）女士参观北航与部分参与合作老师的合影 图13 与西德宇航院的合作
4、改革开放初期有不少华裔流体力学家相继访问过我所并讲学。他们都是老一辈的科学家，学术造诣很高，对我们很友好，其中有著名的张捷千、吴建民、吴镇远、沈申甫、孙以钧等先生。
5、在来北航讲学的外国专家中值得一提的有两次：
（1）七十年代后期，对外交流刚开始，教研室接待了曾任道格拉斯飞机公司的总师A.M.O. Smith。当时年轻同志外语都较差，专家的口音也不易听懂，因此讲课是由徐华舫先生口译的。很多在京工作的校外气动工作者都来听课，一号楼的阶梯教室坐满了听课者。一星期讲课徐先生很累，但听课者很满足。专家夫人还与我校外语教研室老师做了交流。
a） Smith夫妇在长城
b）徐华舫先生夫妇（右1和4）欢送专家夫妇于北京机场 图14 Smith访问中国
（2）1983年陆先生邀请时任道格拉斯飞机公司总师 Cebeci专家来北航讲课三天，阶梯教室也是坐满听课者。陆先生和庄逢甘先生亲临现场听课。专家对北航很满意，与陆先生建立了合作的关系，后来来华访问时，还去北京医院看望住院的陆先生。
七．国内其他合作
流体所（包括教研室和研究室时期）除与航空航天系统各设计研究单位有紧密关系和合作外，还一直与许多其他单位有过合作。比较突出的有：刘福长负责为长春气象研究所设计建造了一座气象研究用风洞。王振羽负责为重庆煤炭科研院、冶金建筑研究总院、中国气象科学研究院等单位设计了多型煤矿通风用风扇、环境风洞、等不同用途的风洞。由虞孝生负责，张华、王晋军、薛启智为主要成员的课题组参加了1992年国家教委的招评竞标，获得北大湍流研究用水槽的研制任务（联合国科教文组织拨款）。李椿萱、周伯诚参加了投标工作。课题组按时完成了这一流体所唯一通过公开竞标获得的工程性研制项目任务。 张华还分别为中科院力学所和长春空军航空大学研制了水槽，并为后者设计了相应的教学实验。刘沛清为中航空气动力研究院研制了8mx6m低速风洞的国内最大直径（12.35m）的大风量，低噪，低雷诺数的轴流风扇系统，以及为北京卫星环境工程研究所研制了一座空间环境模拟器内的极低温低压直流风洞等。
八．结束语
在老一辈先生们带领下，几代流体所的北航人团结奋进、艰苦奋斗、勇于创新、从无到有，经历了值得回忆的69年。我们取得了成绩，获得了经验，也吸取了教训。展望未来，一片光明，愿流体所和空气动力学事业更上一层楼。
参考文献
[1] 北航《校志》1952-1992。
[2] 徐华舫，周伯诚执笔“有关北航空气动力学专业的情况简介”，1986.8。
[3] 北航1.2米多用途低速水洞研制技术总结报告。北航流体所，2001。
[4] 教育部重点实验室申请书。1999.10。
[5] 教育部重点实验室建设项目可行性研究报告。2000.5。
[6] 张华：关于力学基础的概况介绍。
https://www.doc88.com/p-9935441436481.html
https://news.buaa.edu.cn/info/100212126.html
[7] 刘沛清：2017年3月18日陆士嘉纪念活动报告（PDF）。
2017年3月18日陆士嘉先生纪念（发）.docx。
[8] 庄逢甘，顾诵芬主编《中国空气动力学发展五十年（1949~1999）》、《中国空气动力学发展五十年》编辑部，2002.12。
[9] 中国空气动力学回顾与发展 1995年2期，2001年1期，中国空气动力学发展史编辑部。
[10] 《20世纪中国知名科学家学术成就概览》第一、三卷。科学出版社，2015。
[11] 国务院学位委员会 学位办(1986)字025号，学位办（1990）字054号。
[12] 航空科学与工程学院本科教学组对流体力学1977年-2020年本科学生人数的估算，2020.12。
后记
本文主要是沿着徐华舫先生，周伯诚于1986年所写历史材料的思路写作完成的，虽得到众多同志如流体所周伯诚、刘沛清、张华、郭辉、王海文、周越、白晨媛……及国家计算流体力学实验室叶友达等的帮助才得以成文，但限于水平，仍十分不成熟。感谢以所长、书记为首的流体所院史写作群全体同志的支持。感谢徐扬禾、张祖善、蔡德麟、陈晏清的指导。
特别感谢张华在住院治疗中给予的支持和帮助。
由于各人职称会随时间变化，为了表示对前辈老师的尊敬，文中皆以先生称之，其他老师则直呼其名，略去职称。对科研工作中所获各种奖项，因难以准确表述，文中只提及国家级奖项。同样，在各类学会、学术刊物中的任职也只提及正、副理事长和正、副主编。敬请谅解。
文中科研部分素材取自文献2,8,9,10. 新世纪以来的科研成果未能包括在内，有待年轻同志以后另文补充。
文稿肯定有很多错误及不当之处，恳请过去的众多领导，特别是流体所历届所长们和所内老同志们给予纠正和补充。
谢谢！
作者简介
朱自强，教授、博导。1958年毕业于北京航空学院空气动力学专业。曾任《航空学报》主编，兼任中国空气力学学会理事，中国力学学会流体力学专业委员会副主任，哈尔滨空气动力学研究所顾问，《力学学报》编委，日本CFD. J. editorial advisory board 成员，中国力学学会一、二、三届理事，国家教委工程力学教学指导委员会委员。长期从事应用空气动力学、计算流体力学等研究。曾主持国家自然科学基金、航空基金、博士点基金、国防科技予研基金、跨行业预研、863高科技以及航空航天领域的科研项目。曾获国家教委科技进步三等奖二项，航空航天工业部科技进步三等奖二项、二等奖一项、一等奖一项，光华科技基金三等奖一项，航空航天教学科研奖励基金二等奖一项，航空基金资助项目一等优秀成果奖一项。享受国务院颁发的政府特殊津贴。著有《应用计算流体力学》、《现代飞机设计中的空气动力学》、《亚超音速定常位流面元法》。译著《对流传热的物理和计算特性》。在国内外著名学术刊物和国际学术交流大会上发表论文100余篇。
（本站转自航空学报）
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