黄文虎

　　黄文虎（1926.7.22－），机械动力学与振动专家，中国工程院院士。浙江省 永康县人。1949年毕业于浙江大学获学士学位。1953年哈尔滨工业大学研究班结业。现任哈尔滨工业大学教授，中国振动工程学会名誉理事长。

　　在复杂结构的振动分析和振动设计方面，提出汽轮机整圈连接长叶片振动设计的新方法和叶片调频的“三重点”理论，解决了我国自行设计大容量汽轮机中的一个技术关键。针对高速旋转机械和卫星及载人飞船等设备的故障诊断，提出模糊智能诊断等新方法。开发多套旋转机械故障诊断装置，取得较大的经济和社会效益。针对我国航天器和工业机器人，发展多柔性体系统动力学。研制带挠性附件卫星动力学与控制的应用软件，研究运载器仪器舱的减振技术和新型的整星隔振技术，为我国卫星完善动力学设计提供了手段。

　　1995年当选为中国工程院院士。

　　◆1949年毕业于浙江大学

　　◆1950年来哈尔滨工业大学，进入研究生班 ◆1953年毕业留校，先后担任助教（1952年）、讲师（1956年）、副教授（1962年）、教授（1979年）

　　◆1981年首批被批准为一般力学博士生导师

　　◆1995年入选中国工程院院士

　　在哈工大先后曾任

　　◆理论力学教研室副主任(1952-1995,1957-1958年)

　　◆图书馆副主任（1955-1956年）

　　◆工程数理软科学系副主任（1959-1961年）

　　◆飞行器结构强度教研室主任（1961-1966年）

　　◆副校长（1981-1983年）

　　◆ 校长（1983-1985年）

　　◆研究生院院长（1984-1987年）

　　◆国家自然科学基金委员会委员

　　◆国务院学位委员会学科评议组成员

　　◆人事部博士后管委会专家组成员

　　◆航天工业总公司科技委委员

　　◆国家教委科技委力学组 ◆黑龙江省科协名誉主席

　　◆中国振动工程学会理事长

　　◆中国宇航学会和中国航空学会名誉理事

　　◆《振动工程学报》副主编

　　◆《振动与冲击》名誉主编

　　◆西安交大和上海奖励兼职教授

　　黄文虎教授是国内著名的力学及振动工程专家，在振动、动力学与控制及故障诊断等方面有很学术造诣，解决了国内多项比较重大工程项目中的关键科学技术问题。

　　◆对大容量汽轮机械整圈接长叶片组的振动设计提出了全新的计算方法和叶片调频的“三重点”理论，解决了这类结构调频这一国内外悬而未决的问题，对提高机组安全可靠性有重大作用，这些理论和方法已被国内制造厂和设计单位所采用，取得了重大的经济效益和社会效益。

　　◆结合我国新一代通信卫星的研制，完成了“具有挠性太阳帆板的三轴稳定卫星动力学与控制”项目，是国内最早实现的能真正提供工程衫的卫星动力学分析软件系统。

　　◆在我国最早创立开展设备故障诊断技术研究，发展了模糊诊断、人工智能、神经网络等诊断技术。

　　◆在旋转机械故障诊断领域，开发故障诊断系统，装备于国内多个电厂和石化企业，取得了重大的经济效益和社会效益，产品已列入《1995年国家科技成果重点推广计划掼》项目。

　　◆在卫星、飞般故障诊断技术可行性研究和原理性实验方面取得重要成果，为故障诊断技术在我国航天领域的应用提供了途径。

　　◆此外在航天结构振动分析、振动系统参数识别、卫星轨道计算、机器人逆动力学、弹性动力学反问题等方面都取得了有意义的成果。

　　多年来多项研究成果先后获部科技进步一等奖2项，二、三等奖6项。发表论文150 余篇。主编大型工具书《振动与冲击手册》三卷250万字， 主编及编著《一般力学（动力学、振动与控制）最新进展》、《多柔性体系统动力学》、《设备故障诊断原理、技术及应用》， 均由科学出版社出版。五十年代起，在哈工大从事理论力学教学工作，讲授多门课程，筹建飞行器结构强度专业，培养的大批人才已成为国内航天、航空等领域技术骨干。八十年代以来，先后培养博士生50人及硕士生多人，已获博士学位26人，其中已晋升教授6人，被批准为博士生导师2人，有的已担任部、院重要领导工作。近年在非线性动力学研究方面取得了一系列成果。获部科技进步一等奖2项，二、三等奖6项，发表论文150余篇和中英文著作6部。

　　振动分析设计

　　黄文虎在50年代和60年代主要从事教学工作，他在振动理论方面打下了坚实的基础，写过一些论文，但还没有和工程问题结合起来。1972年，黄文虎到哈尔滨汽轮机厂，参加了国产60万千瓦汽轮机的设计工作。按气动力要求，该机末级叶片长达1米，叶片所承受的离心力近万吨，为提高叶片动刚度和强度，决定采用拱形围带和松拉金整圈连接方案。但这一方案结构复杂，调频原则不明，当时国内外尚未见到有关设计方法，这样，长叶片设计就成了60万千瓦机组设计的一个关键问题。黄文虎深入调查，和工厂设计人员一起构造力学模型，推导振动方程，在没有国外资料的条件下，利用自己长期积累的振动知识，提出了一种全新的理论与计算方法。他与设计人员一同编排程序，一起计算，最后又一起作振动模型试验，试验结果证明黄文虎所提出的被称之为“三重点”调频理论是正确的，使得长叶片设计工作得以顺利进行。利用这一方法，使设计的长叶片既轻巧，又安全，节省了大量合金材料，和法国同类自由长叶片相比，约轻1/3左右。他所设计的1米长叶片在东方汽轮机厂已用于生产，并已有3年以上的安全运行考验。这一理论当时在国内外是首创的，已用于20万千瓦、30万千瓦等机组，填补了中国汽轮机长叶片振动计算中的空白，取得了重大的社会经济效益。有关这方面的文章《整圈连接叶片组的自由和受迫振动》、《具有随机参数的周期结构的振动》分别于1981年和1982年发表在美国的权威杂志《美国航空航天学报》上．该杂志的审稿人认为这是没有别的文章所能比得上的。

　　黄文虎在回转机械的振动方面积累了丰富的经验，经常下厂指导解决实际问题。1990年，哈尔滨汽轮机厂生产的第24台舰用汽轮机因振动超差影响出厂。黄文虎正确地提出了降低轴承长径比的简便而有效的措施，从而使机组振动量从60μ降至了3μ左右，彻底地解决了机组振动问题，也解决了某舰在港口等数月而不能出海的问题，并为工厂挽回了数以百万元计的经济损失。

　　在航天飞行器振动的研究方面，黄文虎也做了大量工作。例如在弹翼振动计算、舱体翼面组合结构振动分析、舱段连接刚度识别和尾翼颤振分析等多方面取得一系列理论和应用成果。“舱体翼面组合结构振动分析和计算程序”课题曾获航天部科技进步一等奖。

　　在导弹响应分析方面，针对受控细长体飞行器，提出了闭回路系统动响应分析方法，为设计部门提供了实用手段。

　　结构动力学

　　黄文虎是在中国率先提出研究动力学反问题的人之一。动力学的正问题一般是指已知系统模型和输入，求系统输出，这一问题研究得比较成熟。动力学反问题是指已知系统的输入和输出，求系统的数学模型（或称建模），或已知系统的数学模型及输出，求系统的输入（在结构动力学中称为载荷识别）。反问题是70年代以来科学发展的前沿问题，有极其广泛和深远的前景。黄文虎将自动控制理论中的系统辩识理论应用于振动参数的辩识中，并把研究重点放在还不成熟的时域方法上，得出了振动参数可辩识性条件的若干结论。他发展了结构振动参数的辩识方法，提出了一些计算法，在提高识别精度、抗干扰能力、鉴别虚假模态等方面作出了重大改进。因而在结构动力学的反问题研究方面取得了较系统的成果，在“结构振动参数识别的理论基础研究”方面获得航天部科技进步二等奖。

　　黄文虎还利用自然科学基金的资助，研究了在生产现场背景条件下的振动参数辩识问题，把参数辩识这一新技术从实验室推向工程应用领域。生产现场背景下的参数辩识存在很多困难，拿高速转子来说，首先是很难实施人工激励，利用结构本身与环境激起的振动数据进行识别时，则输入是未知的。其次是在现场条件下观测数据是很有限的。在输入数据和观测数据都不足的条件下，他尽可能地应用其中的已知条件，解决了在现场不施加人工激励条件下辩识转子油膜刚度这个至关重要而又困难的问题，提出了部分激励参数与部分结构参数统一识别的理论和方法。

　　振动诊断技术

　　结构和设备故障的监测、预报和诊断一直是人们关心的问题。美国现在在大型客机上都装有故障诊断和预报装置，以防止灾难性事故的发生。中国某电厂大型机组的恶性事故的发生，促进了更重视对故障诊断技术的研究。黄文虎在六五期间就承担了国家科技重点攻关项目“汽轮发电机组振动监测与故障诊断方法的研究”。他在诊断理论方面最早引入模糊数学，提出了模糊诊断等新概念和方法，把人工智能专家系统理论及新一代计算机的神经网络理论和方法引入故障诊断。这些开创性的工作为故障诊断开辟了新路。他还重视理论成果的转化，致力于故障诊断设备的研制和开发工作，在国内较早和成功地将微机应用于汽轮发电机组和振动监测与故障诊断上，开发了几套具有中国特色的振动监测与故障诊断系统。这些系统具有振动测试，数据采集、分析、计算、显示、打印、绘图与例行日报的全自动化功能。设备发生故障时，可自动预报并通过计算机专家系统进行故障性质的诊断。这些系统可将大量机组运行资料储存起来，随时通过人机对话查阅历史运行资料。其中，“故障自动模糊诊断系统”可对故障进行自动诊断、自动预报。该系统于1985年10月通过机械工业部的鉴定，通过大庆新华电厂的应用，运行良好。1987年，黄文虎负责的“汽轮发电机组振动监测与故障诊断方法的研究”获航天工业部科技进步一等奖。1989年1月18日，《光明日报》记者还报导了黄文虎、夏松波建议采用先进监测手段，改变现行发电设备检修制度的倡议。该项目在全国推广后，将带来巨大的经济效益。

　　航天器动力学

　　大型空间飞行器结构，如空间站、具有太阳帆板的卫星等都具有多体、柔性等特点。黄文虎开展了多柔体动力学的研究，完善了链状、树型、簇型等结构的建模、降阶及求解，发展了多柔体动力学，并且结合中国空间机械臂的动力学与控制问题，完成了高技术“863－205专家组”提交的课题。

　　针对中国载人航天器的运载系统将采取“捆绑火箭”结构，黄文虎负责完成了“复杂组合体飞行器的结构动力学分析与试验研究”及“天地往返运输系统的结构动力稳定性分析”等两个课题。黄文虎还结合中国新一代通信卫星的研制，完成了“具有挠性太阳帆板的三轴稳定卫星动力学与控制”课题的研究，获航天工业部科技进步二等奖。该课题对国际有关资料进行了深入全面的分析，结合中国卫星研究的具体情况，在国内首次提出了本类卫星力学分析的软件系统，为中国进行这类卫星的总体设计和方案比较提供了实用手段。该研究成果已交有关设计部门付诸实际应用。

　　动力学系统研究

　　黄文虎在集中精力解决工程实际问题的同时，也注意理论问题的研究，特别是学科前沿的理论问题。他对线性动力学系统的特征结构配置问题研究，突破了前人仅限于定常系统的局限，提出了时变线性系统的特征结构配置理论，证明其稳定性不再由系统的特征值唯一决定，还与系统的特征向量有关的重要结论，对解决时变系统的控制问题提供了一条途径。

　　针对中国将发展载人航天技术，黄文虎在空间飞行器交会对接动力学与控制问题上，对时间固定、有限推力问题得到一系列封闭解，突破了前人的结果。对大系统理论，提出了Lyapunov函数的时变加权和的思想，还发展了变结构方法，用于解决飞行器大系统的控制设计。在《力学学报》1989年第6期上发表的论文《广义正定矩阵及其在稳定性分析中的应用》，扩展了用正定矩阵理论解决问题的范围，针对飞行器模态增长及多种不确定因素发展了不确定动力学系统的鲁棒稳定性分析理论和方法，为中国航天器设计及其交会对接提供了技术储备。

　　黄文虎在教材建设方面也做过很多工作。50年代初，他参加了翻译出版苏联伏龙科夫著的《理论力学》和密歇尔斯基著的《理论力学习题集》，还参加了目前高教出版社出版的《理论力学》第一版的部分章节编写工作。60年代，他编写了工程力学专业用的《振动理论》与《空气弹性力学》讲义。80年代，参加主审了《航空发动机强度设计、试验手册》 ，该书获航空工业部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。书中收入了黄文虎的有关叶片振动分析所做的理论研究及所发展的算法与程序。80年代末，主编了由国防工业出版社出版的《振动与冲击手册》第一、第二、第三卷。该书既包括基本理论研究，又注重了工程应用，紧密结合中国国情，反映了这一领域的最新成果。