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西奥多•冯•卡门:伟大的航天工程学家

发布时间: 2019-05-24 16:12:40   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

冯•卡门是中国航天之父钱学森的博士导师,也是“两弹一星”功勋郭永怀和著名力学大师钱伟长的导师,所以对很多中国人来说并不陌生。“冯•卡门”的“冯”并不是姓氏,而是匈牙利国王赐予他们家族世袭贵族的姓氏前缀标志。

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1945年在德国,从右到左依次为钱学森、冯•卡门、普朗特

冯·卡门出生于1881年5月11日,他的母亲出身于书香门第,祖上曾出过一个数学家,冯·卡门似乎受此影响,从小就表现出超常的数学天赋。然而父亲老卡门担心他严重偏科,让他读地理、历史、诗歌来代替做数学题,帮助和培养他对知识的好奇心,受到老卡门的影响,冯•卡门一生崇尚人文主义。

在冯·卡门16岁那年,老卡门病倒了,冯·卡门打算和哥哥一起挣钱养家。但父母亲觉得他是个孩子,断然拒绝了他的要求,让他安心上学。

在冯·卡门17岁时,考进了皇家约瑟夫大学,这是当时匈牙利唯一的工科大学,但却属于二流大学,学校不重视物理学等基础课程,教师们也大多比较平庸。但冯·卡门一直憧憬着成为专家和教授,最初的失落很快就被宽松的学习环境带来的兴奋取代了。他越来越爱钻研数学难题,尤为偏爱投影几何,他还花不少时间研究英语和歌德的作品。

大学毕业后,冯·卡门先当了一年兵,随后回到母校皇家约瑟夫大学成为一名助教。三年后,他因成功将欧拉的弹性压杆理论运用到非弹性材料上,受到学校表彰。老卡门认为匈牙利这个农业国搞科学研究前途有限,便将冯·卡门叫到身旁,苦口婆心道:“西奥多啊,你还是去国外搞理论研究吧,只有出国,你才更有机会成为有成就的科学家!”在老卡门锲而不舍地给他做思想工作下,他才终于答应出国留学。

1906年,他到德国哥根廷大学攻读博士学位,师从现代流体力学开拓者之一的路德维希•普朗特尔教授。1908年,冯•卡门获得哥廷根大学博士学位,之后他留校任教4年。1911年,他研究流动的流体在圆柱后留下的两排周期性旋涡,从理论上对其作了精辟分析,归纳提出钝体阻力理论,也就是著名的“卡门涡街”理论。

冯•卡门于1930年移居美国,在美国加州理工学院任航空实验室主任,指导加州理工第一个风洞的设计和建设。1932年后他发表了多篇有关超声速飞行的论文和研究结果,提出了超声速流中波阻的概念和减小相对厚度可以减少波阻的重要思路,同时发表了著名的高速飞行中机翼压力分布计算公式,即“卡门—钱学森” 公式。

在1940年,冯•卡门和马利纳第一次证明能够设计出稳定持久燃烧的固体火箭发动机,不久就研制出飞机起飞助推火箭的样机。这种火箭也是美国“北极星”、“民兵”、“海神”远程导弹上固体火箭的原型。之后的一年,冯•卡门参与组建美国第一家制造液体和固体火箭发动机的航空喷气通用公司,还集资创办了火箭工厂。

1946年冯•卡门提出跨声速相似律,它和普朗特的亚声速理论结合起来,形成了一个完整的可压缩空气动力学基础理论体系。1947年10月14日,根据冯•卡门的构思设计的X-1火箭飞机首次突破了声障,把人类带入了超声速飞行的时代。

冯•卡门于1963年在联邦德国的亚琛溘然而逝,享年82岁。同年,美国总统还把美国历史上第一枚国家科学特别奖章颁发给他。

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肯尼迪向冯•卡门颁发美国第一枚国家科学勋章