暂退火箭小组：加州理工学院航空系研究员

（1940年初至1941年末）

这一时期钱学森的主要身份是加州理工学院航空系的研究员，他把工作重点放在了非涉密的研究领域，主要研究固体力学中的薄壳屈曲问题以及承担一项风洞设计项目。

钱学森获得博士学位后，便开始对薄壳的失稳问题产生兴趣。当时第二次世界大战已经开始，飞机在战争中的重要作用益发明显，各国正在设计和制造全金属薄壳形式的飞机。薄壳结构具有重量轻而强度高的优点，但当其接受的载荷超过一定数值时，壳体会发生皱瘪而失效，即屈曲。设计师需要知道发生这种屈曲的临界载荷大小，可是用经典线性理论计算得到的数值却远高于试验值。飞机设计师为了安全起见，只能根据相当分散的试验数据来确定临界载荷的数值，要解决这一理论和实验之间的矛盾，在理论突破、数学计算和实验测控上都存在很大困难。钱学森通过深入、系统的研究，解决了这一困扰航空界多年的难题。他于1939年10月与冯·卡门合作完成《球壳外压屈曲》一文。由于计算结果确实和试验值很接近，其理论很快被学术界和工程界所接受。

在1940年到1942年间，钱学森又发表了多篇相关论文。其间，在撰写《圆柱壳在轴压下的屈曲》一文时，钱学森进行了大量推导和演算，在经历了多次失败后才取得计算结果。他反复推敲，前后写了5份文稿，演算草稿有800多页，最终正式发表的论文仅10页篇幅。完稿后，钱学森在存放手稿的文件袋上用红笔写下“Final”（意为“最终”），即最后的定稿，但随后他又颇具意味地补写了一句“Nothing is final！！！”（意为“没有什么是最终的”）。

与此同时，钱学森在1940年至1942年的另一项主要工作是受冯·卡门委托，与另外两位同事共同参与学院与美国陆军军械部的合作项目，在加州理工学院古根海姆航空实验室设计、建造弹道试验用的超声速风洞。

风洞是一种能人工产生和控制气流以模拟飞行器或物体周围的气体流动，并可测量气流对物体的作用以及观察其物理现象的管道状地面模拟试验设备，它是空气动力试验最常用、最有效的工具。

在该项目中，钱学森主要负责为风洞设计进行全面的方案论证和分析计算。到1942年，他们造出了全美第一个速度可达4马赫并连续运行的超声速风洞。

或许正是这次风洞设计实践，促使钱学森于1942年9月完成了论文《风洞收缩锥的设计》，发表于1943年的《航空科学杂志》。他在麻省理工学院风洞实验中遇到的问题，即他硕士论文中的遗憾，此时终于得到了解决。

除了开展相关研究工作，钱学森在担任研究员期间，作为冯·卡门的助手也帮助导师指导研究生的论文。根据1942年11月钱学森填写的《美国海陆军外籍工作人员调查表》，当时钱学森在加州理工学院年薪为2 000美元。

这一阶段，钱学森收到了两次来自祖国的工作邀请。是否回国的选择摆到了他的面前。

1940年春，钱学森在留美预备期间的指导老师王助（时任成都中国航空研究所副所长）来信要求他回国到研究所工作，该所正谋划扩建为院，急需人才。钱学森争取再多待一年，并愿为研究所担任一年顾问。

对钱学森来说，获得博士学位后回国服务是公派留学的规定，他本人也一再表示学成后尽快回国效力，而且他在思想上是把报效国家看得极重要的。虽然迟早要回去，但什么时机回去是不得不考虑的：一方面，当时祖国山河破碎，国土沦丧，日本侵略者得寸进尺，而钱学森对以蒋介石为首的国民党政府毫无信心；另一方面，钱学森的研究工作正处于重要进展时期，当时他正在参与加州理工学院的风洞设计项目，这些工作将来对他效力祖国也会大有帮助。

1940年4月20日，冯·卡门致信王助，希望钱学森继续协助自己从事科学研究工作。冯·卡门在信中说道：

我想要强调的是，并不是我有意拖延钱学森博士为中国效力。然而，正如你所说的，我相信一个人可以以不同的方式有效而忠诚地为他的祖国服务。我认为，让钱学森在回中国前在航空工程学和航空科学的不同领域从事研究，这不仅是为了钱学森的利益，也是为了中国的利益。他已经在高速空气动力学和结构方面有了突出建树。我们现在正在研究浮体和船舶的水动力学问题。我希望我们能解决目前存在的诸多疑问点。我认为这是个重要的课题，而且对贵单位来说，有一个全面了解表面规划问题的人也有好处。

出于这些观点，我建议让钱学森在加州理工学院多待一年。当然，我非常欣赏钱学森作为一位合作者的出众能力和个人品行，但相信我，亲爱的王助上校，我的建议并不是缘于自私。

王助于6月24日复函表示同意。

1940年钱学森同意担任成都航空委员会航空研究所的通信研究员（一说“委托研究员”）。同年12月7日，他完成论文《高速气流突变之测定》，后作为该所研究报告第二号单行本出版。

另一次工作邀请来自清华大学。在钱学森旅美期间，清华大学曾于1939年、1941年、1944年三次拟聘钱学森。

1939年，钱学森博士毕业不久，当年7月5日清华大学第四次聘任委员会的决议上写着：“聘钱学森先生为航空工程研究所副教授，月薪二百八十元。”该聘书后因故未发出，因此当时钱学森本人未必知晓有此事。至于聘书因何故未发出，则见有两种说法，一说是由于“当时战事正酣”而未能及时发出，一说因时任清华大学航空研究所所长兼航空工程系主任的庄前鼎得知王助的聘请未能实现，并从王助处获悉钱学森在1940年4月时表示要在美国延长一年，就暂不继续行动，待来年再说。两种说法并不矛盾，综合来看，或许清华大学是先因战事拖延聘请，后因王助提供的消息故未发出聘书。

1941年春，清华大学第二次拟聘钱学森。当时，庄前鼎给由清华大学派出、正与钱学森一起工作的张捷迁接连去信两封，让他及时了解钱学森的情况。

张捷迁（1908—2004）是美籍华人科学家、教育家和社会活动家，也是纽约科学院院士、台湾“中央研究院”院士。他长期从事空气动力学、流体力学和气象学研究。1934年起，张捷迁在清华大学执教，主持设计中国第一个风洞实验。1940年9月，他赴美国加州理工学院师从冯·卡门攻读博士学位，后在美国多所大学任教。他是首位实现在实验室里模拟龙卷风和飓风的科学家，晚年为东北大学复校及其发展作出重要贡献，曾任东北大学校董会常务董事、东北大学名誉教授等职。

1940年9月，张捷迁成为冯·卡门的博士研究生，在加州理工学院，他与钱学森共用位于古根海姆大楼第三层的一间办公室。在一年多的时间里，张捷迁几乎每天都与钱学森见面。他曾回忆道：“钱学森和我是非常好的朋友。他很安静、保守，从不对政治问题表露情绪，也许只有一次，或两三次。我们都对日本入侵中国非常担忧，深感失望。那时我们感到中国没有希望。我们心念国事，却感到无能为力。我们每天都在一起吃午饭和晚饭。有时候我们非常努力地工作，以至于晚饭后还要回到办公室。我有时会早点走，在午夜之前离开。而钱学森却无休无止。即便过了午夜，他的房间还是灯火通明。”

从张捷迁的叙述中，我们能够了解当时的钱学森面临国内工作邀请时的状态与心境。1941年4月1日，张捷迁致函庄前鼎，谈及聘请钱学森事宜：“钱学森君造诣极好，成大学者。晚与其同房办公，得益正多。今年暑假，彼有意回国（也许不回去，看情形），我所中欲请伊否？倘有意，最好先进行，免为他处请去。”

庄前鼎收信后于5月3日致函清华大学校长梅贻琦，提出“钱学森聘任委员会前年已通过，请即航函或电报邀聘”。5月6日梅贻琦复函庄前鼎，称“关于聘请钱学森君任教事，此间于上月已拍电报催其返国，唯至今尚未得复”。

钱学森虽然没有接受这两次来自国内的工作邀请，且夜以继日地忙于科研，但内心却非常思念故土。1941年春，著名画师姜丹书创作《西湖一角》并寄赠旅美的钱学森。钱永刚回忆道：“这幅画是父亲让我爷爷钱均夫请姜丹书创作的，因为父亲在美国没有时间回国，所以非常希望能够有这样一幅反映故乡的画寄托思乡的感情。”1955年钱学森回国时将此画一起带回，并一直珍藏。钱永刚说：“父亲在晚年的时候，曾特意让我把这幅《西湖一角》给找出来，挂在他的卧室里，而我父亲一般不会随意在他的卧室里摆放东西，所以这幅画对我父亲来说很重要。”

这幅清新雅致的中国画在留美岁月中曾带给钱学森思乡的慰藉，又在晚年时候被他重拾与回味。这份珍视中蕴藏的正是钱学森一生牵系于心的家国情。