1943年公费留英,l945年获伦敦大学帝国理工学院航空系博士学位,其题为《高马赫数下绕圆柱的可压缩流动的理论探讨》学术论文,在空气动力学理论研究上取得突破性成果,从而为设计从亚音速到跨音速、超音速新型高速飞机奠定理论基础,引起世界航空界的瞩目,被英国航空学会接受为副高级会员。1946年回国,任清华大学副教授、教授、系主任。临解放前,积极参加中共地下党领导的护校活动,坚决抵制国民党企图把清华大学迁往台湾的阴谋。
1949年2月北平和平解放,同年因父亲病故、母亲病危,请假绕道香港回榕,期间应邀在英华母校执教,成为陈景润日后问鼎“歌德巴赫猜想”的启蒙恩师。1950年回京,任清华大学航空学院院长。l952年院系调整后,任北京航空学院副院长、院长兼党委副书记、名誉院长,现任北京航空航天大学名誉校长。l980年当选为中国科学院学部委员(院士)。历任第五至第七届全国政协委员、常委、提案委副主任,中国航空学会第一、二届理事长,国务院学位委员会学科评审组成员。长期从事航空科研的指导和航空教育的领导工作,为新中国的航空航天事业和人才培养做出重大贡献,获航空航天部劳动模范、国家级有突出贡献专家,世界杰出知识分子等荣誉称号。80年代出访美、英、日、法等国,l981年6月在巴黎举行的第一届国际航空暨宇航学术报告会上作了特约报告,受到与会各国一流专家的赞许。在注重高深学术研究的同时,又重视科技的普及与推广,由他亲手创办的航空科普杂志《航空知识》已有40多年历史,又积极倡导在北京航空馆举办空前规模的“航空航天飞行器实物及模型展览”等,在社会上产生了广泛的影响。