气质优雅、穿戴质朴、目光炯炯有神,这是记者对于管迪华老师的第一印象。交谈及走动拍摄过程中,她身体健朗、思维敏捷,实在不像是一位已经90岁高龄的老人。从她身上,我们看到了自律、坚韧,以及对学术孜孜不倦的追求。
在一个天气晴朗的上午,《中国汽车报》一行来到与清华大学东门一门之隔的蓝旗营小区,到管迪华的家中拜访,并在清华大学大礼堂前、在清华大学车辆与运载学院内,倾听了她的人生故事。
管迪华是清华大学车辆与运载学院教授,博士生导师,1933年出生在北京,父母都是江苏常州人。母亲毕业于北京女子师范大学(现北京师范大学),是鲁迅的弟子。父亲是中共地下党,考上清华大学研究生院,与陈省身和曹禺同届,后因学运未能完成学业。
经过颠沛流离的战争年代后,1954年管迪华奔赴当时的苏联,就读于哈尔科夫列宁工学院汽车拖拉机专业;1958年本科毕业,1962年获得技术科学副博士学位(注:相当于现在的博士),回国后到清华大学任教,在汽车动力学、轮胎力学、振动噪声等方面做出了多项有重大创新性的研究成果,1998年离休后依然坚持学术研究至今。
管迪华
第一位到清华工作的留苏女博士
从解放前经历战火纷飞,到解放后留学苏联增长见识,再到回国后扎根学术研究,助力中国工业由弱变强,回顾管迪华的人生经历,恰似大时代变革下的一抹缩影。
初中时期,由于赶上战争年代,学生基本没法正规上课,当时经济也很困难,学校要求生产养学,管迪华和其他学生一起参与了各项生产工作。1949年初,她和家人从解放区回到北京。“进入城市之后,脑中只有一根筋,就是建设祖国,那就学工科。”她说。
1949年秋天,管迪华进入哈尔滨工业大学。当时国内有一股学习苏联的热潮,她和其他学生一样开始学习俄文,之后被分到电机系,由于学习刻苦扎实,后成为留苏预备生。
对这段留苏经历,管迪华印象深刻。多年来,她一直生活自律,坚持早睡早起,每天6点左右起床。她透露,这正是留苏期间养成的习惯,一直保持了下来。
1954年,管迪华到达当时的苏联,进入哈尔科夫列宁工学院,就读汽车拖拉机专业。这所学校科研水平很高,她也善于思考问题并会积极进行探讨,因而在三年级时专业老师建议她继续研读并得到了中国留学处的批准。
做毕业设计时,管迪华还曾到白俄罗斯明斯克汽车厂实习。由于当时的汽车设计多出于经验,她总是向指导工程师提出问题而得不到解答,故得到了“将汽车理论向前推进一步”的临别赠言。“现在应当说我多少做到了。”管迪华告诉我们。
1958年本科毕业回国后,管迪华本应在暑假后回去读研,但考虑到国内的大跃进形势,为了后继不落后于国内发展,就暂时分配在汽车局,有机会到全国各处看看。为了解全国机械工业情况,她去过西安、重庆、洛阳等多个地方考察。同年11月,她回到苏联,开始研究生学业,其研究生导师在国际上享有盛誉,且比较注重科研,并善于启发学生思考。管迪华受其影响较大。
1962年,获得该校技术科学副博士学位(注:相当于英美博士学位,现在俄罗斯也正式更名为博士)之后,管迪华回国进入清华大学拖拉机专业任教,后来改为汽车专业,这一干就是几十年。
“我1962年到清华,是第一位到清华工作的留苏女博士。”管迪华笑着说。她的一生,都与清华大学有着不解之缘。“我们家是三代清华人,我的父亲、我,和我的儿子。我的儿子是建筑学院毕业的研究生,现在在上海工作。”她说。
管迪华(左)和中国汽车报社副总编辑胡轶坤(右)在录制现场
汽车科研的三大理论创新
在清华大学的几十年间,管迪华主要从事科研及教学工作,指导本科生毕设及硕、博研究生。
科研方面,她的主要研究集中在汽车动力学、轮胎力学、振动噪声等方面,期间得到了原第一机械工业部汽车工业管理局副局长胡亮的大力支持。其中,1962年~1964年,她和几位教师对化工部橡胶研究院总师郑正仁指导研发的高花纹橡胶轮胎是否适用于水田拖拉机进行了试验研究。当时业内对于高花纹轮胎存在质疑声,因此农机部科技局就让橡胶研究院找清华大学拖拉机教研组来研究这一问题。研究的结论是高花纹轮胎完全能适应水田的工作,关键的问题是要根据高花纹轮胎的动力学特性来设计拖拉机整车,使其发挥最经济的效果。最终,高花纹橡胶轮胎得到农机部认可投产,成为水田拖拉机的标配。
“文革”期间,管迪华及其家人也受到较大冲击,但她并没有一蹶不振,而是利用有限的机会扩充自己的知识面。例如,在下厂劳动时,她积极观察工厂老师傅如何调试机器,并把实践经验上升到理论层面,同时通过看书自学,不断吸取新知识。
正是有了这些基础和积累,改革开放后,她做出的第一个在全国有影响力的重大课题突破就是汽车摆振问题。她主导的研究解决了一汽解放CA130、北京BJ130改装车、东风EQ240等多种型号汽车的摆振问题,对摆振机理有深入研究,并将其上升到理论高度,提出了一系列防止摆振的设计措施,获得国家科技进步三等奖、北京市科技成果三等奖,而当时代表车企参加过相关项目的宋健之后成为她指导的在职直读博士研究生。
通过对摆振问题进行建模和分析,管迪华不仅基本解决了我国的汽车摆振问题,也做到了“知其然知其所以然”。
在此之前,国外基本上都将摆振归咎为轮胎问题,而管迪华发现,虽然摆振大多是由四个轮胎不平衡造成的,但即使轮胎平衡,也可能会因自激振动现象而出现摆振。比如在普通解放CA130基础上形成的各种工程车,如油罐车、舟桥车等,均会发生自激振动的摆振,即在车轮完全平衡的情况下,行车时偶受到外部如地面的局部不平,就可以摆起来不息直到车子要停下来。在调研过程中,管迪华曾有机会进入工程车的后车箱中观察到其后车箱相对驾驶室是相互扭转的振动。针对该问题,管迪华提出来应该是油罐车的上装与普通解放车装配的车身的一批扭转模态参数不一样,致使其产生自激形式的摆振。
改革开放后,很多新兴科技传入,其中就有动力学方面的模态分析技术。但此时美国模态分析设备对我国是禁止输出的,胡亮就决定引进法国全套多点激振设备于长春汽车研究所,并指定管迪华与长春的相关技术人员于1979年夏去法国了解订制,其中还有郭孔辉院士。此设备于1983年交付并调试完毕,第一个试验就是做了管迪华提出的关于解放车的问题,为此还专门订购了大型汽车上用的空气悬挂。试验总负责人是时任长春汽车研究所所长徐兴尧,参加人还有研究所的工程师李承德和管迪华的第一名硕士研究生倪慎祥。
试验结果确实如管迪华所想。油罐车的车身一阶段扭转模态较普通解放车型几乎高出近一赫兹。在此基础上,管迪华的第一名博士生陈小悦在其硕士研究生过程中得出结论,可通过改变油罐在大梁上的悬置结构参数得到解决,其相关硕士论文后被评为清华优秀硕士论文。
“此处应当指出的是,该研究为国际先进水平;更应当指出的是,在这样一个普通机械领域内在如此短的时间内就能很好的运用模态技术,说明我们均有较扎实的数理基础。事后,一位国际有名的摆振研究教授建议将这一研究成果投稿于国际顶级期刊VSD(注:《Vehicle System Dynamics》(《车辆系统动力学》))。”管迪华补充道。
管迪华的第二个重大课题突破是制动噪声研究,始于1984年。在这一过程中,她和指导的博士生陈小悦、朱新潮、蒋东鹰、宿新东,以及硕士研究生黄锦春等一起,对制动器结构振动噪声机理进行了深入研究,建立了一套相当系统和完善的制动噪声研究方法,解决了几种车辆的制动噪声问题。值得一提的是,就在2019年,管迪华带领学生还为上汽大众解决了一款车型的制动噪声问题,将其制动器的噪声水平由BB级提升至超顶级的AAA级别(注:SAE-J2521-2013中提出的制动噪声评级从高到低依次为:AAA级、AA级、A级、BB级、B级、C级)。管迪华多年来关于制动噪声的创新性研究,在国际上受到高度重视和评价,她多次受邀参加国际会议。
第三个重大课题研究是轮胎动力学,始于1990年。管迪华在国际上率先提出了用轮胎模拟参数对其建模的新方法,得到了国际同行高度重视。她领导的团队所获研究成果“利用试验模态参数对轮胎建模的研究”获2002年教育部提名国家自然科学二等奖。
特别值得一提的是,管迪华当时指导的学生尚进的博士论文主攻轮胎侧偏特性计算模型,发表后国内外评价极高,2003年被评为全国优秀博士学位论文。据介绍,全国优秀博士学位论文也称为“全国百篇”,其评选工作每年进行一次,每次评选出的全国优秀博士学位论文不超过100篇,曾是学术界的至高荣誉,是硬实力的展现,难度非常高。不过由于一些原因,“全国百篇”评选工作至2013年以后不再开展,已经成为绝唱。“当时,汽车作为一个古老的专业,很难获评‘全国百篇’,尚进获评的这篇论文至今也是汽车领域的唯一一篇,非常难得。”管迪华强调说,她也因此获得了2003年的全国优秀博士论文指导教师奖,奖杯被她珍藏至今。
2011年,随着指导的最后一名博士生李宝江毕业,管迪华对轮胎力学模型的研究也中止了,但国际上对她创新的建模方法的关注一直没有间断,多个国际组织及会议至今仍积极邀请她参会和发言。“关于轮胎,人们研发了很多材料,包括智能材料,但对于这些材料如何建模还存在困惑,他们见我把轮胎的建模做得那么好,因此现在还在不断邀请我参与其中。”她说。
可以说,在制动噪声和轮胎力学这两个领域,管迪华的研究至今在国内外仍具有较大的参考价值,备受关注,她也多次收到国际相关协会及企业来函,希望她参会分享经验或提供研发支持。“囿于精力有限,这些邀请我一概没有参加,但如果国家需要,我很愿意分享出去。”管迪华说,智能材料及其建模方法应该在我国引起重视。
值得注意的是,在上述各项研究中,严密和深度的理论分析一直是管迪华所提倡和坚持的。作为一名严谨的科研工作者,她从没有停留在对一个问题的表面解决,总是尝试对现象背后的理论进行提升和研究,进而发现其科学规律。
严谨公正治学
管迪华家中摆放着一副写有“桃李满天下”的牌匾,这是宋健和其他学生一起赠送给她的。在录制现场,记者也看到了管迪华各年龄段的学生,包括宋健、尚进、于良耀、董培蕾、代易宁等。其中,宋健目前是清华大学车辆与运载学院教授、博士生导师、汽车安全与节能国家重点实验室副主任;尚进现为国汽智控总经理兼首席技术官,还拥有清华大学车辆与运载学院客座研究员、北美清华汽车行业校友会副会长等身份。
管迪华严谨治学的作风给学生带来了深刻影响。尚进此前在一篇回忆清华时光的文章中这样写道:“管老师是我的本科、硕士、博士论文导师,是我终生钦佩的老师和科研合作伙伴。在学校6年多的科研时间里,我并没有什么不适应的感觉,可能是管老师注重坚实的理论基础、严谨的推导和试验验证以及科学理论的提升,让我很认同吧。”
对于指导过多少本科及硕、博研究生,由于人数太多,管迪华已经记不清了。她能记起的是,指导了17名博士生,硕士研究生大约是博士生人数的2至3倍。17名博士生中,有我国第一位在职工程博士何泽民,也有同济大学教授余卓平。而她记忆最为深刻也最为之伤怀的学生,可能是陈小悦。在家中翻看照片时,她拿起一张照片脱口而出:“这是陈小悦,陈小悦是最了不起的一个学生。”之后的交谈中,她也多次提及陈小悦。据了解,陈小悦是管迪华指导的第一位博士生,有“清华之子”的美誉,曾担任清华大学经济管理学院副院长、会计系主任,国家会计学院院长,中国资产评估协会副会长,2010年因病去世。
选择学生时,管迪华老师最看重学生的哪方面?她思考了一下,给出的答案是:“品质和才能。”另外,对于所有学生,无论是特殊年代的工农兵学员、工人夜校的工人,还是后来的清华学子,管迪华都坚持一视同仁。例如,工人夜校中有一位只有小学文凭的回乡知青,管迪华帮其补齐了中学及高中课程,后来这位工人第一次参加高考就考上了大学。
那么,对于现在的汽车人,她有什么寄语和希望?管迪华回答道:“实事求是,追求技术进步。”这也是她一生的追求和写照。像摆振、制动噪声、轮胎特性等都是当时国际上未解决的难题,她却敢于去攻关,并有耐心克服困难,锲而不舍才终有所成。严谨治学和创新研究,是她为学生树立的榜样,也是她为汽车行业所作出的巨大贡献。