林士谔(1913--1987)著名航空航天自动控制学家和教育家。我国航空自动控制学科和陀螺惯导学科奠基人。
1937、 1939年在美国麻省理工学院分别获得硕士、博士学位,期间提出解算高阶特征方程根的方法,在国际上被誉为“林氏法”。1939年回国投身抗日战争,期间 创制膜盒式真空速度表等。1946-1951年任厦门大学航空系主任,后调任清华大学。1952年作为奠基人之一,参加了北京航空学院的创建。1958年 始,领导了我国第一个液浮陀螺、动力调谐陀螺等的成功研制及其基础理论研究。一生矢志爱国,题有并笃行“爱我中华、志在航天”。
1. 少年求学时期
1913年7月1日,林士谔出生于广州,一年后迁至老家广东省平远县。父亲林震、母李兆春。父亲林震1911年辛亥革命时追随孙中山,曾任广东北伐军师长 及孙中山大本营高级参谋,在北伐宿迁战役中曾因重创张勋部队而获宿迁战役金质勋章,孙中山亲笔赠书“渡江英雄”,至今保留在清远老家。父亲给他取名为“士 谔”,期望能成为一个正直的人,国与家的概念从小就根植于他的心中。
1924年,父亲林震病逝,当时上高小一年级的林士谔与弟弟林士骧随母亲远上北京,投奔在北京香山医院当医生的姑母林演存(曾留日学医,北伐军中女子红十 字军组织者之一),全家生活依靠姑母接济。1925至1927年在香山慈幼院读高小及初中1年级;1928年进入北京汇文中 学,读初中二年级,与之后在清华大学及北航任教的宁榥教授是同学,因成绩优异而跳级;1931年完成高中学业。保存至今的汇文中学学籍卡上的担保人为林演 存,中学期间因姑母离职,林士谔及弟弟林士骧的学费都由与父亲林震北伐期间共事的李济深(后任新中国副主席)先生资助。母亲李兆春自此没有离开过北京,直 至抗战胜利前2个月去世,弟弟林士骧后考入清华大学电机系,曾在厦门大学任教,1952年病逝于广州。
2. 从上海交通大学到麻省理工
1931年林士谔先后获得清华大学、上海交通大学的录取资格,因上海交通大学能够免学杂费并提供助学金,而选择了上海交通大学电机系。1932年日本侵略 者挑起1.28事件,十九路军奋起抵抗,战火在上海点燃,上海交通大学及众多学校被迫停课,林士谔转到北京清华大学借读,数月后返回上海,1935年于上 海交通大学毕业。在上海交通大学期间主修电信专业,四年总成绩位于电信专业第二名,在校期间还与他人合作完成《太空中之波动》的科技论文。
20世纪30年代初的中国,东三省被日本霸占,但强盗的贪婪又怎会得到满足,侵略者时刻都在觊觎着中国的大好河山。那个时候中国的大学不能开办航空系,否 则就是对日本不友好,1937年卢沟桥事变以前,当时的中央大学只能以机械特别班的称谓培养航空人才,大批热血青年怀揣着航空救国的理想远涉重洋。在上海 交大期间,身为林士谔学长的钱学森,由机械工程转为航空工程留学美国,1935年林士谔以第一名身份通过了广东省赴美公派留学考试,前往著名的麻省理工(MIT)航空系学习,因钱学森转学航空在国内多停留一年,两人于1935年同时就读于MIT航空系,就此结下了深厚的友谊。
在攻读硕士学位期间,参与了MIT无线电高度表研制,1937年10月1日,林士谔递交了硕士学位论文“The Design of Radio Altimeter Using Frequency Modulation Method”,对这种仪表的设计原理研究做出了贡献。在博士论文研究期间,利用MIT最早的模拟计算机对飞机自动控制下纵向与侧向运动进行了深入分析, 于1938年首创著名的林氏法——用二阶(或m阶)迭代劈因法求解高阶特征方程的实根与复根,在当时是此类问题最好的解算方法,受到广泛关注,并于 1941、1943、1947年先后在MIT《数学及物理杂志》上发表了系列研究成果。据1945年抵达MIT航空系的陆元九院士回忆,该方法是当时必修 的教学内容,时至今日“林氏法”仍然是为数很少的被写入数学手册并以中国人命名的数学方法。
3. 投身抗战及在厦门大学任教
1939年5月11日,林士谔提交了博士论文“A Mathematic Study of Controlled Motion of Airplanes”,并顺利通过答辩。当时的中国正处于被日本侵略军肆意践踏的年代,一边是时刻都在发生着流血牺牲的祖国、一边是待遇丰厚研究条件优越 的他乡,矢志报国的他婉拒了导师德雷珀教授的挽留,向当时的国民党空军机械学校校长钱昌祚发出了自己的简历,并于毕业的当年启程回国。
1939年底,林士谔与毕业于上海美专的刘莲娜女士在广州湾结为夫妇,后经香港、昆明到达成都,在钱昌祚的介绍下任国民党空军机械学校高级班教官及班主 任。1942年5月,调任国民党航空仪器修造厂任副厂长,同年夏季,为有效测量飞机速度,利用苏联飞机仪表改装成膜盒真空速表,交由当时的苏联飞行顾问安 排在苏式战斗机上成功试飞,早于国外相同测量原理的空速表,且性能更优,1943年因此获得当时政府颁发的“光华”发明奖。
1944年以后分别调任当时的航空研究院、航空工业局。1946年8月萌生退意的林士谔,在厦门大学校长汪德耀向空军请求支援航空人才时,申请调入厦门大 学,任航空系教授、系主任。在厦门大学期间,林士谔开设了航空仪器及设备、空气动力学、空气动力设计3门课,后来成为我国检测领域的知名教授黄俊钦就是他 亲自指导的毕业生。
4. 参加北航创建
新中国成立后,发展航空成为科技强国的重要方略之一。1951年3月全国高校开始进行大规模调整,清华大学、北洋大学、西北工学院和厦门大学的航空系,合 并成立清华大学航空工程学院。1951年8月林士谔成为清华大学教授,讲授航空仪器学。1952年在清华加入九三学社,同时也是清华大学教育工会、中苏友 好协会会员。
1952年5月,周恩来总理提出要办专门的航空大学,中央军委在《关于航空工业建设的决议案》中做出了筹建航空学院的决定,中央教育部对全国的航空院系作 了进一步的调整。同年6月中央重工业部、中央教育部决定,并经国家财经委员会批准及中央军委同意,正式筹建北京航空学院。
1952年末一大批在国际上知名的学者开始汇集北京航空学院,在北京航空航天大学档案馆保存着第一批建校员工名册上,沈元(36岁)、屠守锷(34岁)、 陆士嘉(41岁)、林士谔(39岁)等知名教授以及后来成为中国科学院和中国工程院院士的年轻教师张启先(27岁)、高为炳(27岁)等人的名字都赫然在 目。林士谔担任飞机设备教研室(104教研室)主任,教研室人员主要有文传源、刘燕谋、黄俊钦、余德星。1952年11月,林士谔还被中央第二机械工业部 批准为北京航空学院院务委员会委员,1956年7月起任第二系(飞机设备系)副主任、陀螺及惯性导航教研室(201教研室)主任,1962年兼任第四研究 室主任。
5. 在北航的科学研究工作
1958年11月,在钱学森的建议下,林士谔负责中苏122项科技合作中“陀螺仪理论及其应用”项目,与文传源、章燕申赴苏联考察,回国后组建我国第一个陀螺惯性导航研究室。因林士谔 更主张在大学里开展研究工作,该实验室是为数不多的设在大学里的重点建设项目。据黄俊钦教授回忆,当时林士谔带领老师们从字母发音开始,刻苦学习俄语,其 语言掌握之迅速令苏联专家惊奇。后来林士谔教授翻译了《飞机仪表学》、《航空电机电器学》、《飞机设备》等教科书,为当时的教学与科研奠定了重要的基础。
实验室初创之时,林士谔教授带领大家将液浮陀螺作为主要研究对象。由概念做起,特别是在那个物质极度匮乏、科研条件十分简陋、信息闭塞的时代,为完成样机 研制,他们克服了难以想象的困难。为能将转子浮起来,他甚至在家中试验将食糖溶化充当浮液,因此曾被称为“糖水教授”。也正是由于他们具有这种无所畏惧、 勇于创新的精神,使他们率先在国内完成液浮陀螺样机,并完成了向厂、所的技术转移。
20世纪70年代,国外又大力开展了挠性陀螺/动力调谐陀螺的研究开发工作。挠性陀螺用挠性接头来取代传统陀螺的内、外环结构,从而消除了内、外环轴承干 扰力矩引起的陀螺误差,但挠性接头的弹性力矩又会引起一种称为锥形进动的新误差。而动力调谐陀螺虽然也算是一种挠性陀螺,却可以利用动力调谐的机制消除锥 形进动,从而实现高精度。林士谔教授和他的科研团队在国内率先研制成功动力调谐陀螺仪,并积极地向国内介绍动力调谐陀螺的研究成果,连续编译出版了两集 《陀螺仪理论及其应用译文集》(科学出版社出版),还编著出版了《动力调谐陀螺仪》一书,这对后来全国多家单位开展这种陀螺仪的研制具有重要的指导意义。 之后我国第一个半球谐振陀螺、光纤陀螺等一批先进的研究成果都在这个研究团队的努力下问世。
1962年林士谔当选国家科委理论与应用力学组成员,参与制定全国力学十二年发展规划。1964年,当选航空学会理事并兼自动控制及电子专业委员会主任委员,同年还当选北京市力学学会理事、全国力学学会一般力学组主任委员。
6. 在北航的教学研究工作
林士谔教授十分重视教学工作,先后编写讲义、讲授了《飞机仪表学》、《自动控制元件》、《飞机设备》、《自动驾驶仪》、《陀螺稳定系统》、《惯性导航》、 《动力调谐陀螺仪理论》等课程,从无到有形成了一套完整的陀螺导航专业人才培养方案。在北京航空航天大学档案馆保存的院务会记录中,他的发言涉及授课时 长、教材翻译、授课方法、研究生培养、教师评价等多方面的内容,透过这些文字能够深刻地体会到那种严谨、直率、克己的作风。在子女的眼中他是一位始终忙于 工作,无暇与他们交流的严父,这也从侧面说明了为什么短短十数年他及他领导的团队能够取得如此多的成绩。
1979年以后,林士谔教授年事已高、多病,在1979年填写的个人档案中对自己的病情是这样描述的“服药后已能半日工作及参加学术活动”,但他始终十分 重视研究生培养工作,即便是与年轻教师联合培养研究生时,仍然倾注了大量的心血。翻开他最后的工作笔记,可以看到细致入微的培养计划,以及对来自不同学校 教材中的公式进行详细的推导验证,其敬业与严谨的治学作风令人叹服。
1965年中起,受到当时政治运动的影响,林士谔与其他几位教授也逐渐退出了院务会。文化大革命期间,他受到了多次冲击、抄家,家中堆积如山的科技书籍如 今也只剩下寥寥数本。1970年3月至1971年7月,被下放到河南确山北航五七干校、河北宝坻县北航五七干校劳动,十年“文革”间,他身心都受到了极大 的伤害。
粉碎四人帮后的1979年,科学研究事业得到党和国家的高度重视,林士谔重新被国家及多个专业协会聘为专家:国家科学技术委员会理论与应用力学学科组组 员、中国力学学会一般力学专业委员会主任委员、中国航空学会电子及自动控制专业委员会主任委员、中国航空学会自动控制专业委员会主任委员。在北京航空学院 校内,林士谔是第一届学术委员会副主任委员,同时也是第一届学位评定委员会成员。1981年,鉴于林士谔教授及其团队的丰硕的研究成果以及深厚的理论积 淀,北京航空学院获批我国第一个惯性技术及导航设备博士点。
1986年11月林士谔教授告别了他热爱一生的讲台,1987年9月27日一颗炽爱祖国、钟情科学的心停止了跳动,他74年的人生给我们后人留下了宝贵的精神与科学财富。