钱学森教学设计(钱学森对我国航天工业的真正贡献（1）)

这是航天兔详述中国航天发展史的第三章，在这一章中，我们主要解读钱学森院士“系统科学”对新中国航天事业所起的关键作用。

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我们很多人对钱学森院士的理解，还停留在研制导弹或者设计火箭上，但实际上，钱学森院士在归国以后，并没有担任过具体某一型号的主任设计师或者总设计师，也就是说；在具体的设计工程上，钱学森院士参与的并不多。

2009年11月6日，也就是在钱学森院士追悼会的当天，新华社发表了一篇6000余字的悼词《钱学森同志的生平》，新华社在文中用11个“第一”总结了钱学森院士在我国国防工业和航天事业中的卓越贡献；

1956年，参与筹备组建中国导弹航空科学研究领导机构航空工业委员会，受命负责组建中国第一个火箭、导弹研究机构—国防部第五研究院，并兼任院长。

1956年，设立空气动力研究室，组建了中国第一个空气动力学专业研究机构。

1960年2月，指导设计的中国第一枚液体探空火箭发射成功。

1960年11月，协助聂荣臻成功组织了中国第一枚近程地地导弹发射试验。

1964年6月，作为发射场最高技术负责人，同现场总指挥张爱萍一起组织指挥了中国第一枚改进后的中近程地地导弹飞行试验。

1966年10月，作为技术总负责人，协助聂荣臻组织实施了中国首次导弹与原子弹“两弹结合”试验。

1970年4月，牵头组织实施了中国第一颗人造地球卫星发射任务。

1971年3月，组织完成“实践一号”卫星发射试验，首次获得中国空间环境探测数据，为中国研制应用卫星、通信卫星积累了经验。

1972年至1976年，领导设计制造了中国第一艘核动力潜艇。

1972年至1976年，指挥成功发射了中国第一颗返回式卫星

1980年5月、1982年10月、1984年4月参与组织领导了中国洲际导弹第一次全程飞行、潜艇水下发射导弹和地球静止轨道试验通信卫星发射任务。

尽管这篇类似人生总结的文章，对钱学森院士的航天生涯描写的并不全面。

但从1956年10月8日国防部五院成立算起，到1999年9月18日钱学森院士获两弹一星功勋奖章为止，在这40多年的中国航天生涯中，钱学森院士主要担任的确实都是战略领导者的角色，而在中国航天事业的发展历程里，其从事的也都是系统组织和科学指导的工作。

所以单纯的以火箭科学家或者以研究火箭、导弹来评价钱学森院士对中国航天事业的贡献，并不十分准确。

而在航天兔来看，在我国航天事业建立的过程中，钱学森院士的重要性主要体现在以下三方面；

在现实层面；

组织创建了我国早期的航天机构。

在科研层面；

系统科学的建立了我国航天发展体系。

在战略层面；

为我国航天事业发展指明了方向。

其中钱学森院士在1956年2月17日向总理办公室提交的《建立我国国防航空工业的意见书》，对我国航天事业的建立，起到了至关重要的作用。

建立我国国防航空工业的意见书

▲在这篇建立我国航天事业的指导性文件中，钱学森院士具体提出了我国火箭、导弹工业的组织方案、发展计划和一些具体措施。

不仅对当时我国航空工业落后的现状进行了分析，指出了当前最重要的工作是如何“以最迅速的方法，建立起我国国防航空工业的三部分：研究、设计和生产”还对所需的组织机构、人员、制造工厂给出了详细的解决方案。

其中对新中国的火箭、导弹领导机构，钱学森院士是这样建议的；

“健全的航空工业，除了制造工厂之外，还应该有一个强大的为设计而服务的研究及试验单位，应该有一个作长远及基本研究的单位。自然，这几个部门应该有一个统一领导的机构，作全面规划及安排的工作。”

“这是一个全面规划及安排的机构，应该包括科学、工程、军事、政治方面人员，这个领导机构设在国防部内。”

而在科学与设计机构上，钱学森院士给出的建议更加全面；

科学研究：这是长远及基本研究的单位，在组织上可以在中国科学院系统之内，但同时也归上述领导机构领导。

现在在科学院内，力学研究所的研究工作或多或少都与航空工业有关，其他研究所中的高温材料研究、电子学研究、计算机研究也都与航空工业有密切关系。在将来很可能再设新研究所。估计在这方面工作的研究人员，在整个系统完成时有600人，其中有副博士水平以上的研究人员有120人至150人。

设计研究：这个单位是设计研究及设计新型飞机等的机构。

它的任务是：生产新型成品，包括试制及试飞阶段在内，因此这是一个很大的机构，是一个复杂的机构。在整个系统完成时应有技术人员6000人，其中有副博士水平以上的人员500人至600人。这个单位可以名以航空设计院。直接在上述领导机构之下，其组成部分为：

空气动力研究所

材料研究所

结构研究所

火箭推进剂研究所

冲压推进机研究所

透平式推进机研究所

控制系统研究所

运用研究所

设计局

试制工厂

试飞站

估计这个研究中心需要电动力15万千瓦，初期也要5万千瓦。需地200平方公里。

最后在急缺的航天人才和研制工厂上，钱学森院士不仅提出了具体的人员名单，还给出了详细的解决方案；

我国现在航空工业是十分薄弱的，我们在最近才从飞机修理阶段转入飞机生产阶段，有了飞机工厂和喷射式推进机厂。但是这两个工厂现在完全依靠苏联供给的图纸。自己还不能够设计新型飞机，更不能做出为设计用的工程及科学资料。至于飞弹火箭，我们是完全没有。

说到航空用的材料，我们的情况也是一样的薄弱。现在只有一个年产20000吨的铝厂。我们所必需的航空特殊金属还是要由国外进口。电子器材厂也是正在开始，还不能完全生产各种类型的零件。

至于航空研究，我们只有些主要地为教学用的风洞及其他实验设备。我们还没有专为研究用的设备，更没有大型为设计研究用的设备。所以可以说，我们完全没有航空研究可言。

人力呢？我们也是很薄弱。以整个力学来说，估计全国有180人从事力学教学，力学研究的高级干部，中间最有能力的，能做领导工作的只30人左右。力学人才只是航空人才中的一部分，人是更少了。我们可以开出下列的一张名单，(很不完全的名单)

空气动力学方面：沈元 陆士嘉 庄逢甘 罗时钧 林同骥 潘良儒

航空结构方面：王俊奎 钱伟长 王仁 杜清华 胡海昌 钱令希 郑哲敏 李敏华 范绪箕

推进机方面：吴仲华 陈士 梁守磐

火箭方面：任新民

这是最高级人员，如考虑青年干部，估计尚可调出50人有两三年教学经验的。

问题是如何从约15个高级干部和50个青年干部的人力中，以最迅速的方法，建立起我国国防航空工业的三部分：研究、设计和生产。显然地，我们看出，如果只能靠自己，这非二三十年办不到。要在短时间做到，非争取苏联及其他兄弟国家的大力帮助不可。我们以为在原则上是：研究、设计和生产三面并进，而在开始时，重点放在生产，然后兼及设计，然后兼及研究。

具体步骤是：

1、立即在国防部成立航空局，为全面领导机关。

2、选择我国航空最高技术人员10人左右，每一专业有1或2人，配合相应军事及政治人员，组织一航空参观团，在二三月内到苏联及其他兄弟国家参观及商议合作大体方案。

3、在今年暑期高等学校毕业后，选派两种人到苏联及其他兄弟国家：一种是到合作国家学习飞弹火箭制造工业，同时请合作国家的专家为我国设计飞弹火箭制造的一系列工厂，预备到1958年生产我国自制的飞弹及火箭。

第二种人，约300人，到合作国家学习设计及设计研究，这是建立航空设计院的基础力量。他们每人学一个专门方向，以2年或3年为期。同时请苏联及其他兄弟国家代我们设计大型风洞及推进机试验设备(也要利用我们在国外的上述留学生)，争取在1957年开始航空设计院的基本建设，1959年300名留学生回国再请兄弟国家200人来我国。配合青年干部600人，开始航空设计院的工作。以后每年加入青年干部600人，到1967年达到6000人足数。

4、逐年扩大中国科学院有关航空的研究工作，在1967年到6000人。

依照上述发展计划，每年需要高等学校航空有关科学的毕业生如下：

1956年 400人 (100人工艺， 300人设计)

1957年 400人 (完全工艺)

1958年 400人 (完全工艺) (开始飞弹制造)

1959年 600人 (完全设计) (开始航空设计院工作)

1960年 700人 (100人工艺，，600人设计)

1961年 700人 (100人工艺，600人设计)

1962年 800人 (200人工艺，600人设计)

1963年 800人 (200人工艺，600人设计)

1964年 800人 (200人工艺，600人设计)

1965年 800人 (200人工艺，600人设计)

1966年 900人 (300人工艺，600人设计)

1967年 900人 (300人工艺，600人设计)

到1967年，共有工厂技术人员2400人，设计院技术人员5700人。

从以上可以看出，钱学森院士对新中国发展火箭、导弹工业最为关注和担忧的地方，并不是缺少具体的领导机构和落后的工业基础，而是缺少专业的航天人才，所以在全文近2800字的《建立我国国防航空工业的意见书》中，有关航天人才的问题着墨最多，不仅给出了详细的人员名单，还统计了发展初期所需要的人员数量，并且罕见的提出要向苏联等兄弟国家学习、大力派遣留学生。

可能有很多人不了解，钱学森院士本人对新中国早期的大批苏联援助专家，其实一直持保留态度，早在1955年11月，他在考察东北重工业基地时，就对当时“哈军工”聘请的大批苏联专家感到不解，后来在与时任总参谋部装备计划部部长万毅将军，共同调研、完善《关于研究与制造火箭武器的报告》时，也对苏联专家提出过不同意见。

所以后来钱学森院士在与聂荣臻元帅商讨国防部第五研究院的建院方针时，多次强调：中国的导弹研制工作应该“自我为主，总依赖苏联人是不行的。”

但问题在于，以当时新中国落后的工业基础和科研环境，仅依靠自身力量研制导弹难度非常巨大，所以在现实条件的制约下，钱学森院士在撰写《建立我国国防航空工业的意见书》时，还是特别强调“要在短时间做到，非争取苏联及其他兄弟国家的大力帮助不可。”

但这种帮助，始终都是要在“自我为主”的前提下才能实现。

因为只有独立自主、自力更生，才能让新中国的航天事业不受制于人，所以后来国防部五院的建院方针，始终都将“自力更生”放在首要的位置。

▲国防部第五研究院建院方针：“自力更生为主，力争外援和利用资本主义国家已有的科学成果”

而当年那些赴苏留学生，其实也是在这种思想下诞生的，他们当中后来多数都成为了新中国航天事业的中间力量。

▲新中国的航天人才架构是一个“金字塔”型的结构，其中负责领导工作的，主要以钱学森院士及航天四老（任新民、屠守锷、梁守槃、黄纬禄）这些有欧美留学/实习经验的人为主，中间力量则苏联留学历经的专家为主（像宋健、王永志、孙家栋等这些后来成为中国航天领军人物的院士们，都有过苏联留学的经历），而基层大部分，则由后来新中国自己培养的航天人才和在国防部五院接受钱学森院士系统导弹教学的“土八路”为主（新中国航天的早期人才构成是一个很大的话题，航天兔会在后面的文章里为大家详细说明）

虽然解决了人才和领导机构的问题，但新中国的航天事业，还需要系统、科学的发展体系才能平稳、健康的发展，而在这方面，钱学森院士的贡献远要超出我们很多人的想象。

系统工程的重要性

钱学森院士对系统工程的研究，最早可以追溯到1950年-1955年在美监视居住期间所写就的《工程控制论》

▲“控制”一词源于希腊文“mberuhhtz”，原意是“操舵术”也就是驾驶的意思，1984年法国物理学和数学家“A.M.安培”最早以“管理国家的科学”名义提出了相关理论，1948年美国数学家“N.维纳”又把控制论运用于动物体内自动调节和控制过程的研究。

而钱学森院士由于长年在航空、航天领域工作，很早就清晰的认识到自动控制技术在航空、航天领域中的重要作用，所以他1953年底，就在加州理工学院开设了一门有关自动控制的理论课程。

1954年钱学森院士又从技术科学的思想高度，把控制论从理论推广到了工程技术领域，用于工程中自动控制系统的设计、分析，创立了“工程控制论”这门崭新的技术学科。

而在《工程控制论》中，钱学森院士第一次提出了在工程设计和实验中实现系统自动控制与自动调节的理论、概念和方法，奠定了自动化技术的理论基础，并提出了“用不太可靠的原件组成可靠系统的思想和方法。”

1955年钱学森院士归国后，就把《工程控制论》的思想首先应用到了中国的航天领域。

1962年3月21日“东风二号”首发失败，事后钱学森院士在领导总结经验、教训的时候，为国防部五院总结了三条针对性措施，

一，是抢建急需的研究实验设施，加强地面实验“把故障消灭在地面”

“把故障消灭在地面”这八个字，至今仍是我国航天工作中的质量准绳。

二，是加强预先研究，为独立研制创造必须的物质技术基础。

聂荣臻元帅后来据此提出了航天“三步棋”的思想，即在同一时间内，至少有三个不同层次的型号，用聂荣臻元帅自己的比喻，就是：“手里干一个，眼睛看一个，脑子里想一个。”

而这也是目前我国国防工业中常说的：“装备一代、研制一代、预研一代”的由来。

三，是建立和健全各项科研管理制度，实施技术责任制，并对东风二号导弹的设计，重新进行审查修改，并对发现的技术问题组织科研攻关。

为此，钱学森院士领导制定了国防部第五研究院工作条例。

1962年，国防部五院在认真总结经验的基础上，制定和颁布了《国防部第五研究院暂行条例（草案）》对型号研制与设计工作、研究工作、试制工作、试验工作、技术责任制与科技委、组织计划与条件保证、政治工作、党的组织等都作了明确的规定。

自此，中国的航天事业才进一步走上了正规化、科学化的轨道。

而在这一过程中，钱学森院士特别强调总体设计部在整个设计工作中的重要作用。

航天与总体设计

▲总体设计部来源于国防部五院的总设计师室（六室）

1957年11月21日，国防部五院根据苏联专家的建议，进行了一次组织结构调整，在原来的10个研究室基础上，组建一、二两个分院。

其中一分院以总设计师、空气动力、弹体结构、发动机和推进机五个研究室为基础组建而成，承担各类导弹总体设计和弹体、发动机的研制任务。

二分院以控制系统、控制组件、无线电、计算机、技术物理五个研究室为基础组建而成，负责导弹控制系统的设计工作。

1958年4月，一分院总设计师室改为总体设计部，下设专业、总体设计、结构、遥测、伺服机构五个研究室。

总体设计部（总设计师室）是钱学森院士在组织领导我国航天工作中的一个创举，而在此之前，我国航天领域中还没有人能够正确认识到“总体设计”的概念。

中国航天第二代领军人物，曾长年在总体设计部工作的王永志院士，多年后曾对此回忆道；

“我们刚到总体部工作时，连总体设计的概念都没有，各方面的技术问题也不会协调。有一次，钱院长来了，他给大家举了一个通俗易懂的例子，说今天天气很热，这个房间温度很高，正好屋里有台电冰箱。于是有人提议，将冰箱门打开，不是可以放出些冷气吗？但是，这个意见是错误的，因为你在通过冰箱不断向室内输送能量。也许你站在冰箱门口会感到有些凉意，但整个室内温度必然升高。这就是局部和整体的关系，局部优化，不等于整体优化。总体设计部的任务，就是要做到整体优化。钱院长这个通俗易懂的例子，使我们明确了总体设计部的任务和要求。”

正是这种“总体设计”概念，让新中国航天人明白了像航天工程这样的重大科研工程，必须重视总体和系统的综合分析，总体设计必须考虑到每个分系统集成的重要性，以此作为型号总设计的关键。

后来在此基础上，钱学森院士又根据科研工作的特点，用“系统”的概念将全院的工作从新组织，建立了“技术指挥线”和“行政指挥线”。

其中技术指挥线的领导称“总师”，行政指挥线的领导称“总指挥”，这两条指挥线，既各有分工，又密切融合。

在后来的多次重大航天任务中，这种技术与行政分开的双路线模式，被实践证明是非常正确及高效的组织结构，以至于现今的航天工程及重大国防任务都是沿用这种双路线的组织结构。

而为了进一步加强科技专家的技术领导作用以及强调预研工作的重要性，国防部五院还在在钱学森院士的建议下，在1962年2月，成立了“科学技术委员会”，以专业组织的形式按照型号研制需求，制定本专业的科研规划，安排预研课题。

科学技术委员会的建立，使型号预研工作得到了加强，既为后续型号的研制储备了技术，也为后续的研制工作打下了坚实的基础。

而科学技术委员会这一组织形式，至今仍然是我国各领域科研工作的关键组织。

可以明确的说，正是钱学森院士系统、科学的发展理念，推动了新中国航天事业平稳、健康的发展。

后来钱学森院士又把航天工作中的实际经验，结合《工程控制论》形成了完善的“系统工程”概念，并在1978年9月27日以《组织管理的技术——系统工程》为题，向全国进行了推广，从而让系统工程的应用突破了航天领域，有了更广阔的应用价值。

如今系统科学已经衍生出包含军事系统工程、农业系统工程、社会系统工程、教育系统工程、法治系统工程在内的诸多分支学科，渗透到了我们社会的各个领域，我们生活中很多息息相关的应用，都是钱学森院士当年系统科学的衍生成果。

所以钱学森院士对中国来说，绝不仅仅是一个导弹工程师或者航天人那么简单，而钱学森院士对中国科学技术发展的重要性，还有另一个更值得称道的地方，那就是他非同一般的“战略思维”，而这也是航天兔下期要谈的话题……