從航空翼到人工心瓣的神奇跨界 | 康振黃

康振黃（1920年6月1日-2018年12月5日）

中國共產黨黨員，中國空氣動力學家，工程流體力學家，生物力學家，力學教育家。

康振黃長期從事空氣動力學、流體力學、生物力學的研究和教學工作，提出了雙葉翼型人工機械心研設計理論。為推動我國生物力學和人工心臟產業的發展作出了貢獻。

今天是他逝世7周年，我們一起紀念。

康振黃少年逢抗戰，棄北大選航空救國，赴美攻讀完毅然歸國。下放車間時，他拿掃帚當“機翼模型”，靠流體力學救回精密天平；59歲花甲拓荒生物力學，把航空薄翼折成人工心瓣，終成中國生物力學開拓者之一，將務實報國刻滿一生軌跡。

車間里的“機翼”

1969年的成都科學儀器廠車間里，正在打掃衛生的康振黃正蹲在一臺停擺的精密天平旁發呆。這臺天平是當時科研檢測的核心設備，其關鍵部件“阻尼器”的性能直接決定測量精度——阻尼器需通過特定材質的結構控制流體流動速度，從而抵消天平擺動的慣性，讓指針穩定在準確數值上。而當時正值物資供應緊張的時期，阻尼器的核心結構依賴高純度鋁材制造，偏偏鋁材因產能受限、運輸受阻而陷入短缺，整臺天平也只能暫時閑置。

這位曾專攻航空流體力學的教授，雖暫別實驗室，卻沒丟掉專業本能。他盯著天平的阻尼結構陷入沉思：阻尼器本質是“流體在特定腔體中的運動控制”，這和航空機翼在氣流中通過形態調整受力、控制飛行姿態的流體力學原理，其實是相通的。手邊沒有專業模型，他便撿起掃地的掃帚柄——把細長的柄身當作簡化的“機翼模型”，反復調整掃帚柄與地面的夾角，模擬不同氣流角度下機翼的受力情況，同時指尖在灰塵里快速演算流體力學公式。

通過掃帚柄的形態模擬，康振黃精準推導出水力阻尼的關鍵參數：比如流體通過阻尼孔的流速、壓力損失與材質密度、結構形態的對應關系。他發現，當時供應相對穩定的銅材，雖然密度與鋁材不同，但通過調整阻尼孔的孔徑和銅質部件的厚度，其阻尼系數能完美匹配天平的需求，完全可以替代缺供的鋁材。一番針對性改造后，這臺停擺多日的精密天平重新達到測量標準。誰也沒料到，這蹲在車間里用掃帚柄推演原理的“掃地教授”，會在十年后，把航空機翼的理論“安”進人的心臟里。

把航空翼折進心臟的瓣葉

1979年，59歲的康振黃推開了華西醫科大學的診室門。當醫生指著患者胸口的人工心瓣搖頭時，他攥緊了手里的病歷：當時的人工心瓣多是單葉或僵硬結構，開合完全依賴血流沖擊——血液向前泵出時瓣葉完全打開，血流回落時才被動關閉，這種“全開全閉”的模式會留下明顯的時間差和縫隙，導致血液大量回流，患者術后稍一活動就胸悶氣短，當時國內還無一人從力學角度破解這一難題。

“航空里的薄翼能通過流線型姿態減阻，還能提前調整角度應對氣流變化，心瓣不也是流體里的‘翼’？”康振黃拍案而起，像當年主動接下天平難題時一樣，攥住了這個跨界的機會。

這是條沒人走過的路：醫學家不懂流體力學，力學家摸不透心臟生理。康振黃把實驗室搬進了診室，一邊跟著醫生聽診，一邊在解剖圖上標流體軌跡——他發現，心臟泵血的血流速度、壓力變化和航空氣流的動態特性高度相似，于是將航空領域的“薄翼理論”拆解重組：

把雙葉瓣葉設計成流線型，就像機翼一樣貼合血流方向，更關鍵的是，借鑒機翼“提前調整姿態應對氣流”的邏輯，讓瓣葉不再被動等待血流回落才關閉，而是在血流峰值過后、開始回流前就“提前部分關閉”。這種設計能精準縮小瓣葉間的縫隙，從源頭阻斷回流通道。

實驗室的玻璃罐里，模擬血液的液體打著旋沖擊著模型瓣葉。前五十次試驗，瓣葉要么卡殼要么回流超標，年輕助手揉著熬紅的眼嘆氣，康振黃卻舉著磨損的模型笑到：“航空顫振試驗失敗了上百次，心瓣也得‘飛’過這關。”他把瓣葉弧度磨得比機翼梢尖還精細，在公式里摳到毫米級的流體夾角，終于在第73次試驗時，玻璃罐里的“血液”順著瓣葉流暢開合，回流率也降到了國際標準范圍之內。

康振黃（左）在實驗室觀察人工心瓣復位模擬裝置

來源丨中國科學家博物館

縫進瓣葉里的科學家底色

1985年的手術室燈亮起時，康振黃攥著心瓣裝置的手在抖。當“雙葉翼型人工心瓣”成功植入患者胸腔，監護儀上的血流曲線漸趨平穩，在場的醫生才驚覺：這位同時承擔著重要學術管理工作的老人，是白天處理學術事務、深夜泡在實驗室里，才把“航空翼尖”折成了救心的“瓣葉”。

后來有人問他，59歲跨界值嗎？他指著書架上《心瓣流體動力學》的手稿——那是國際上首部心瓣力學專著，扉頁寫著“翼向空天，瓣向人心”。即便后來承擔起更繁重的學術管理職責，他仍揣著心瓣模型去研究生實驗室，把常用的公文包改成了“力學公式本”，隨時記錄科研靈感與推導過程。

當患者握著他的手說“能跑了”時，康振黃想起當年車間里的天平：無論是掃著地解技術難題，還是在花甲之年闖生物力學的荒，他的“科學家底色”從沒變過——是把專業刻進骨子里的務實，是把國家需求扛在肩上的較真，是哪怕翼尖轉向，也要朝著有用的方向飛。

這枚從機翼理論里長出來的心瓣，成了中國生物力學的第一顆種子，而康振黃蹲在車間、診室、實驗室里的身影，早已把跨界拓荒、務實報國的科學家精神，縫進了每一片流動的瓣葉里。

康振黃（講課者）給學生講解流體力學

來源丨中國科學家博物館

科學家說：

康振黃說：“我們就去找那個世界前沿的，人家沒有解決或正在解決的，我們就搞這個，不能去跟著人家的后面走。”

康振黃說：“帶好研究生，是一個非常重要的事情，中國的事業得靠這些年輕人來繼承。因此，凡我知道的知識都及時傳授給他們，不知道的，就引導他們學習，讓他們迅速成長。”

審核專家：周廣剛，中國石油大學（北京）理學院副教授

參考文獻：

[1]康振黃——老科學家學術成長采集工程.

[2]工程流體力學家康振黃：讓生命之花燦爛.正脈科工CAE,2022-9-28.

[3]心瓣探微：康振黃傳.北京：中國科學技術出版社，2020.

[4]迎接教育事業黃金時代的到來.四川教育,1985,(03):6.

[5]關于科技形勢和加強科技管理的幾個問題——訪四川省副省長康振黃教授.科學學與科學技術管理,1984,(03):16-19.

中國科學家博物館出品

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