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钱学森在力学的许多领域都做过开创性工作。他在空气动力学方面取得很多研究成果，最突出的是提出了跨声速流动相似律，并与卡门一起，最早提出高超声速流的概念，为飞机在早期克服热障、声障，提供了理论依据， 为空气动力学的发展奠定了重要的理论基础。高亚声速飞机设计中采用的公式是以卡门和钱学森名字命名的卡门-钱学森公式。此外，钱学森和卡门在30年代末还共 同提出了球壳和圆柱壳的新的非线性失稳理论。
钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性工作；与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究，揭示了这一领域的一些温度变化情况，创立了“卡门—钱近似”方程。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。
然而郭永怀是长期从事航空工程研究，发现了上临界马赫数，发展了奇异摄动理论中的变形坐标法，即国际上公认的PLK方法，倡导了中国的高超声速流、电磁流体力学、爆炸力学的研究，培养了优秀力学人才。担负了国防科学研究的业务领导工作，为发展导弹、核弹与卫星事业作出了重要贡献。1999年被授予“两弹一星功勋奖章”，是该群体中唯一一位获得“烈士”称号的科学家
下面就是钱学森欢迎郭永怀回国时候写的一封欢迎书信。
忘去那黑暗的美国吧，钱学森写给郭永怀，1956年9月11日刘海兄，这封信是请广州的中国科学院办事处面交，算是我们欢迎你一家三口的一点心意，我们本想到深圳去迎接你们过桥，但看来办不到了，是赢了我们一年来是生活在最愉快的生活中，每一天都被美好的前景所鼓舞，我们想你们也必定会有一样的经验，今天是你足踏土地的头一天也是快乐生活的，
头一天忘记了黑暗的美国吧个人还更要表示欢迎请你到中国科学院力学研究所来工作，我们已经为你在所里准备好了你的办公室是一间朝南的，在2层楼的房间，淡绿色的窗帘望出去是一排松树，希望你能满意，你的住房也已经准备了，离办公室15分钟，步行的路程离我们也很近算是近的，我们现在是统一分配，
老兄必定要填写志愿书，请你止血，以学做原因是中国科学院有研究力学的最好环境，而且现在力学所的任务重大，非您来帮助不可，我们这里也有好几位青年大学毕业生等您来教导，此外也负责讲授在清华大学里办的工程力学。从力学研究班的课程是100多人的班，由全国工程高等学校中的五年级优秀生组成两年毕业，这是力学研究工作主要人才来源，由于上述原因，我们拼命欢迎你，请你不要使我们失望，少夫人寄来的书早已收到，请不必念念，不多写了见面详谈在致欢迎钱学森1956年9月11日。
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