航空工程的先驅–王助
 
2011/12/07
 
褚晴暉 | 成功大學機械工程學系
 
 
1903年,萊特兄弟首次以載人的飛行器完成試飛,實現人類飛行的夢想。很難想像後來延伸的航空工程,對未來20世紀的人類,竟然產生巨大的影響。在那個年代,科學家與工程師致力於飛機的研究與製造,尤其軍事家把成果運用於重要戰役,空中優勢與否成為主宰戰爭勝敗的主因之一。

20世紀前半葉,談論到當時中國航空的歷史脈絡,總會包含民國成立、北洋政府時期、國民政府時期、抗戰軍興,至二戰結束等5個時期。約35年間,在中國天空飛行的軍、民用飛機,絕大多數來自美國、蘇聯、義大利等國家,少有國產飛機。與航空相關的書籍,如A History of Chinese Aviation、《中國的天空》(日文)等,都以極少的篇幅提到中國人在航空工業上的表現。

這篇文章主要的目的是藉王助教授生平簡略的介紹,提供對航空史有興趣的讀者,更進一步了解1920年代至1940年代之間,中國人在航空方面所做的努力與貢獻。

學歷

王助,字禹朋,清德宗光緒19年(西元1893年)生於北京,原籍河北省南宮縣濟橋村。王助自南宮縣立初等與高等小學堂畢業後,於1908年進入煙臺海軍水師學堂。1909年,清政府為了提出海軍復興計畫,派海軍大臣載洵及副大臣薩鎮冰赴歐美考察海軍,並考選20位學生赴英國深造,學習造船與機械,王助是其中之一。1915年6月22日,王助獲得英國德倫(或譯為達勒姆)(Durham)大學阿姆斯壯工學院機械工程學士。

1914年,麻省理工學院(MIT)首先開授美國第一個航空工程專業課程,並建造風洞動力實驗裝置。1915年,該校第一位航空碩士是中國人周厚坤。1916年,第二屆航空碩士畢業生有5位:1位英國人與4位中國人,即王助、巴玉藻、王孝豐及盧維溥。王助與巴玉藻合作的碩士論文題目是《多種組合圓柱外型的空氣阻力》(The Air Resistance of Cylinder Combinations)。這篇論文的主要目的,是以風洞動力實驗評估設計飛機結構時所需的支柱及其金屬線,在空氣動力作用下,前後相互的影響。

波音公司時期

1916年6月底,王助獲得碩士學位。住在紐約時,經由指導教授韓瑟克(G. C. Hunsaker)與威廉波音(Willam E. Boeing)及共同飛機設計人威斯特維爾(George Conrad Westervelt)的推薦,進入西雅圖太平洋飛機產品公司(波音公司的前身)擔任該公司的第一位航空工程師。

王助依據波音與威斯特維爾共同設計的B&W飛機,提出新的設計方案,命名為C型機(Model C)。1917年7月17日,經波音公司試飛成功,美國海軍訂購50架,總經費575,000美元,是該公司第一張產品訂單,於是威廉波音擁有足夠的經費,繼續在飛機製造上發展。C型教練機的規格是:跨距43英尺10英寸,機長27英尺,重量2,359磅,最高速度72.7英里/小時,巡航速度65英里/小時,實用升限6,500英尺,航程200英里,使用100馬力Hall-Scott A-7A 引擎,雙人座。

為紀念王助對波音公司的貢獻,1991年11月21日該公司國際合作發展處處長查爾斯史雷特先生在中華民國第3屆航空工業會議上,贈送成功大學一座王助研發成功的C型機水晶模型,由馬哲儒校長代表接受。同時,波音公司宣布,每年定期在成功大學航太系舉行為期2週的航空工程講座。2005年8月22日,西雅圖的飛航博物館在紅穀倉展示室內設置紀念王助的常設展,詳細介紹王助改良既有的B&W水上飛機等相關歷史。

福州馬尾時期

1917年11月,王助、巴玉藻、王孝豐與在寇提斯學習發動機的曾詒經4人回中國。1918年,福州馬尾海軍飛機工程處成立,巴玉藻擔任處長,其餘3人為副處長,他們都是中國海軍製造飛機的先驅,在經費不足、設備簡陋陳舊、政局動亂的困難條件下,於1919年8月共同完成第一架水上飛機「甲型一號」,其飛行效能不亞於當時歐美生產的飛機。

「甲型一號」的規格是:長9.32公尺(30.5英尺),幅長13.70公尺(41英尺12英寸),重量1,063公斤(2,338磅),最高時速126公里/小時(78.75英里∕小時),巡航時速104公里/小時(65英里/小時),飛行高度3,690公尺(12,106英尺),續航力340公里(212.5英里),採用100匹馬力寇蒂斯發動機,雙人座。

依據曾詒經對福州馬尾製造飛機的回憶:「萊特兄弟與寇提斯製造飛機,僅僅依靠實際經驗來設計,並無高深理論。直到麻省理工學院畢業兩班學生,各廠如寇提斯、波音、萊特、道格拉斯等才有科學理論的設計。當時美國這類人才不多,巴玉藻等被美聘為設計師。經此實踐,他們有了很好的基礎,都抱為國開廠造機的理想,要與歐美並駕齊驅。」

海軍飛機工程處及後續改組的海軍製造飛機處,共設計了甲、乙、丙、丁、戊、己各型水上飛機,雖然在戰爭中沒有扮演重要的角色,但已屬難能可貴。1922年,巴玉藻與王助共同完成世界第一個水上浮動機庫(或稱浮塢),解決海軍當局調用水上飛機駐泊及修護的困難。

1918年,福州海軍飛潛學校成立,培養、訓練中國最早具有大學程度製造飛機和潛艇的專業人才,王助等4人擔任該海軍飛潛學校的飛機製造教官。1928年,王助擔任上海海軍總司令部飛機處處長。1929年9月,王助被調回福州馬尾接任海軍製造飛機處處長。

2010年11月2日,波音公司東亞與東南亞銷售分公司的副總裁拉爾德(R. K. Laird)訪問成功大學博物館,並致贈B&W飛機1/100大小比例的模型。當拉爾德參訪成功大學博物館的王助展示場時,看到上述「甲型一號」照片,驚覺該水上飛機與王助在波音公司設計改良的C型機外型非常相似。就兩者之設計規格而言,「甲型一號」的某些飛行性能比C型機更佳。

中國航空公司時期

1929年4月,南京國民政府特設中國航空公司機構,管理民用航空事務,委派鐵道部部長孫科兼任該公司理事長,與美國寇蒂斯-萊特公司的子公司航空發展公司簽訂合約。同年5月,隸屬國民政府鐵道部的中國航空公司(簡稱「前中航」)在南京宣告成立。1930年,國民政府交通部與美商中國飛運公司合資,重新組織中國航空公司(簡稱「中航」CNAC),同年8月在上海成立,飛行基地設在上海龍華機場。

1931年2月,王助轉赴中國航空公司任職,往後的經歷為︰1931~1934年,擔任工程師;1946~1947年,擔任機航組副主任;1947~1950年,調任總經理沈德燮的主任祕書,直到公司解散。

中杭廠時期

1934年至1938年間,王助擔任中央杭州飛機製造廠(CAMCO)監理,在任近4年期間,製造廠總共修理、組裝和製造飛機235架,這批飛機供應抗戰時期的空軍使用。

1937年至1938年間,中俄兩國正處於軍事同盟合作關係。1938年7月至12月底,王助一行人奉命赴俄考察,據悉,任務是研討在新疆成立中俄合作的飛機製造廠計畫。據王助義子王鍾英先生口述,王助曾經告訴他,莫斯科之行雖然受到蘇俄當局非常熱情的招待,吃住都是一流,可惜沒能達成真正赴俄的任務。

航空研究院時期

抗戰軍興,航空委員會及所屬各單位相繼西移。航委會遷至成都時,空軍經常使用的航空器材從國外輸入的途徑已經倍受壓力。為謀補救並解決器材缺乏的問題,1939年7月7日,航委會在成都成立航空研究所,體制上以航委會副主任黃光銳兼任所長,王助任副所長,並為實際負責人。這研究所的任務是:對急迫需要的器材迅速積極研究,以求獲得代替品或製造方法並自造;對於所有有關航空器材的問題,依可能可使用的人力物力,逐步做有系統的徹底研究,以期自給自足而有脫離依賴外國之日。

經過兩年時間,業務發展的速度及程度出乎預料之外,原有組織不再適用,就於1941年8月1日擴充為航空研究院。從此開始,該院歷經多年體制變革、搬遷而至目前隸屬於中科院的第一研究所,1996年7月,部分單位改制為經濟部所轄的「漢翔公司」。

王助從1939年開始建議成立並任職航空研究所,至1946年離開為止,前後7年,為國家培養重要的航空人才,奠定現在中科院第一研究所與漢翔公司的基礎,著實貢獻頗大。航空研究院研發的飛機,有研教一式、研教二式、研教三式教練機、研滑運一式等飛機。1943年,王助編著有《飛機設計手冊》,對該院研究所得的資料及數據分門別類,包括:氣動力、結構、材料、螺旋槳等,飛機種類包括:輕、中、重型轟炸機、戰鬥機、教練機、偵察機、連絡機、運輸機等。

中國在1949年以前,有非常多的地區性或隸屬於國家培植的飛機修理廠、飛機製造廠,以及航空公司。除自製外,甚至進口現成的各種飛機機種,合作國家包括美國、蘇俄、德國、義大利、日本等。航空研究院曾經分別與第一、第二、第三飛機製造廠及中央杭州飛機製造廠合作設計或協助測試,如研轟三式、復興式研驅零式、中運一式等飛機。

王助將離開航空研究院時,對國防科技政策、航空工業的發展等,曾提出4篇文章:設立國防科學研究院的芻議;飛機材料的問題;航空工業的發展;航空工業應該民營。由於抗戰方止、內戰方興,當年這些建議雖未獲當局即時採納,但後來中科院的成立、航空工業的民營化,都顯示王助具前遠瞻性的眼光。王助在航空研究院時期,曾經獲得六等雲麾勳章、四等雲麾勳章、忠勤勳章、甲種一等干城獎章、甲種一等光華獎章、甲種一等陸海空軍獎章等,都可見證他對航空研究院的卓越貢獻。

航空研究(所)院從第一任黃光銳(所)院長起,到後續幾任院長、副院長,多與王助有些關係。第二任院長秦大鈞博士,後來到臺灣省立工學院(國立成功大學前身)擔任校長;第二任副院長余仲奎教授,曾在航空研究院初創時期擔任器材系主任,並兼器材試驗組組長;第三任院長朱霖將軍,曾擔任航空研究所器材組組長;第四任院長林致平博士,曾擔任航空研究院初期的理工系結構組組長,並對結構力學有兩篇研究報告。

王助擔任航空研究院副院長時的部屬,後來多成為學術界的菁英:王士倬,擔任航空研究所成立時的氣動力組組長;錢學森考取庚子賠款出國前,其導師就是王助與王士倬;萬冊先,擔任航空研究院器材系化工組組長,後來,任職臺灣省立工學院化工系、省立成功大學第一任工學院院長;沈申甫,擔任航空研究院理工系設計組佐理員,與王助完成第29號研究報告《飛機之V字尾》,後來成為世界著名的航空工程與流體力學專家,是美國華盛頓科學院院士、國際宇航科學院通訊院士、美國國家工程院院士及中華民國中央研究院院士。

其他在成功大學服務的教授有:機械系孫方鐸教授、朱越生教授(成大工程科學系第一任系主任)、電機系袁定培教授、物理系張桐生教授、工管系馬德潤教授、機械系陳廣鐸兼任講師等。

臺灣時期

1948年12月,王助到臺灣臺南定居。1951年,由於私人原因,王助婉拒赴基隆擔任臺灣造船公司顧問一職,也因此與該公司總經理的職位擦身而過,相關人物包括當時的交通部長賀衷寒、經濟部常務次長錢昌祚、臺灣造船公司周茂柏等人。1952年,王助擔任交通部民用航空局的顧問。

1955年8月,臺灣省立工學院的秦大鈞校長邀請王助到機械系教授航空工程,留下的1963年版講義Engineering Aerodynamics複製本已分別贈送給波音公司、飛航博物館及麻省理工學院檔案室典藏。

王助在成功大學授課10年間,共有423位學生修過他的航空工程,這些學生中,除了不少在世界各地有非常傑出的表現外,回到成功大學擔任教授而已經退休的就有幾位,包括航空系首任系主任的謝勝己教授、工科系的趙健明教授、造船系(系統系前身)系主任黃正清教授、醫工所首任所長周有禮教授等。黃正清教授的大學論文是由王助指導的,論文題目是「風洞干涉尺度影響」。1965年初,王助出現身體不適現象,同年3月7日過世。

王助與錢學森

錢學森是20世紀非常著名的中國航空太空科學家,畢業於上海交通大學機械工程系,1934年8月,考上清華大學庚子賠款獎學金的飛機設計科目。依該獎學金規定,獲獎者出國之前,必須先到相關領域的產業見習1年,而指派給錢學森的導師,就是王助與王士倬。

就在錢學森過世的2009年10月31日後,大陸作家葉永烈教授撰寫《走近錢學森》一書,提到錢學森曾親筆寫下一份一生中對他最具影響的17位人物,除父母、求學時代的老師、某些政治人物外,王助是其中的一位,且錢學森的註記是〈預備留美 王助-經驗設計〉。王助認為科學的進展,無論理論多麼完備,還是必須以實驗結果為依歸。

王助教授是中國航空的先驅,他是波音公司的第一位航空工程師,設計的C Model飛機為該公司爭取到第一張產品訂單。回國後,又為中國的飛機設計與製造持續地努力,最後在成功大學任教,嘉惠學子。他在中國航空史上有卓越的貢獻,值得紀念。
 
瀏覽人次:27,041