Τέοντορ φον Κάρμαν

Ο Τέοντορ φον Κάρμαν (   [(søːløːʃkiʃlɒki) ˈkaːrmaːn ˈtoːdor]; 11 Μαΐου 18816 Μαΐου 1963) ήταν Ούγγρο-Αμερικανός μαθηματικός, μηχανικός αεροδιαστημικής και φυσικός που δραστηριοποιήθηκε κυρίως στους τομείς της αεροναυπηγικής και της αστροναυτικής. Ήταν υπεύθυνος για πολλές σημαντικές προόδους στην αεροδυναμική, ιδίως στον χαρακτηρισμό της υπερηχητικής ροής αέρα. Θεωρείται ως ένας εξαιρετικός αεροδυναμικός θεωρητικός του 20ού αιώνα.

Πρώιμη ζωή 
Ο Τέοντορ φον Κάρμαν ήταν γόνος μιας εβραϊκής οικογένειας στη Βουδαπέστη της Αυστροουγγαρίας, γεννημένος ο Κάρμαν Τόντορ, γιος της Έλεν (Κον, ) και του Μορ Κάρμαν. Σπούδασε μηχανικός στο Βασιλικό Πολυτεχνείο της πόλης, γνωστό σήμερα ως Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας και Οικονομικών της Βουδαπέστης. Μετά την αποφοίτησή του το 1902 μετακόμισε στη Γερμανική Αυτοκρατορία και συνάντησε στον Λούντβιχ Πραντλ στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, όπου έλαβε το διδακτορικό του το 1908. Δίδαξε στο Γκέτινγκεν για τέσσερα χρόνια. Το 1912 δέχτηκε μια θέση ως διευθυντής του Αεροναυτικού Ινστιτούτου στο Πανεπιστήμιο RWTH του Άαχεν, ένα κορυφαίο γερμανικό πανεπιστήμιο. Ο χρόνος του εκεί διακόπηκε λόγω της υπηρεσίας στον Αυστροουγγρικό Στρατό από το 1915 έως το 1918, όταν σχεδίασε το Petróczy-Kármán-Žurovec, ένα πρώιμο ελικόπτερο.

Μετά τον πόλεμο επέστρεψε στο Άαχεν με τη μητέρα και την αδερφή του Γιόζεφιν ντε Κάρμαν. Μερικοί από τους μαθητές του ενδιαφέρθηκαν για την ανεμοπορία και είδαν τους αγώνες της Rhön-Rossitten Gesellschaft ως μια ευκαιρία να προχωρήσουν την αεροναυπηγική. Ο Κάρμαν προσέλαβε τον Βόλφγκαγκ Κλέμπερερ για να σχεδιάσει ένα ανταγωνιστικό ανεμόπτερο.

Η Γιόζεφιν ενθάρρυνε τον αδελφό της Τέοντορ να επεκτείνει την επιστήμη του πέρα από τα εθνικά σύνορα. Οργάνωσαν το πρώτο διεθνές συνέδριο στη μηχανική που πραγματοποιήθηκε τον Σεπτέμβριο του 1922 στο Ίνσμπρουκ. Μεταγενέστερα συνέδρια οργανώθηκαν ως η Διεθνής Ένωση Θεωρητικής και Εφαρμοσμένης Μηχανικής. Ο Κάρμαν άφησε τη θέση του στο RWTH Άαχεν το 1930.

Μετανάστευση και JPL 

Ανησυχώντας για τις εξελίξεις στην Ευρώπη σχετικά με τον ναζισμό, το 1930 ο Κάρμαν αποδέχτηκε τη διεύθυνση του Αεροναυτικού Εργαστηρίου Γκούγκενχαϊμ στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (GALCIT). Η διεύθυνση περιλάμβανε την παροχή θέσης για έναν βοηθό ερευνητή και επέλεξε τον Φρανκ Γουάτεντορφ, έναν Αμερικανό που σπούδαζε για τρία χρόνια στο Άαχεν.

Ένας άλλος φοιτητής, ο Έρνεστ Έντγουιν Σέσλερ ανέλαβε το πρόβλημα της κατασκευής αξιόπιστων πλαισίων αεροσκαφών και με την υποστήριξη του Κάρμαν, άρχισε να κατανοεί την αεροελαστικότητα.

Η γερμανική δραστηριότητα κατά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο αύξησε το στρατιωτικό ενδιαφέρον των ΗΠΑ για την πυραυλική έρευνα. Στις αρχές του 1943, το Πειραματικό Τμήμα Μηχανικής της Διοίκησης Υλικών Αεροπορικών Δυνάμεων Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών διαβίβασε στον Κάρμαν αναφορές από βρετανικές πηγές πληροφοριών που περιγράφουν γερμανικούς πυραύλους ικανούς να διανύσουν περισσότερα από 100 μίλια (160 χλμ). Σε μια επιστολή της 2ας Αυγούστου 1943, ο Κάρμαν παρείχε στον Στρατό την ανάλυση και τα σχόλιά του για το γερμανικό πρόγραμμα.

Το 1944, μαζί με άλλους συνδεδεμένους με το GALCIT ίδρυσαν το Jet Propulsion Laboratory (JPL), το οποίο είναι τώρα ένα ομοσπονδιακά χρηματοδοτούμενο κέντρο έρευνας και ανάπτυξης που διαχειρίζεται και λειτουργεί το Caltech βάσει σύμβασης με τη NASA. Το 1946 έγινε ο πρώτος πρόεδρος της Επιστημονικής Συμβουλευτικής Ομάδας που μελέτησε αεροναυτικές τεχνολογίες για τις Πολεμικές Αεροπορίες του Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών. Βοήθησε επίσης στην ίδρυση του AGARD, της ομάδας εποπτείας της έρευνας αεροδυναμικής του ΝΑΤΟ (1951), του Διεθνούς Συμβουλίου Αεροναυτικών Επιστημών (1956), της Διεθνούς Ακαδημίας Αστροναυτικής (1960) και του Ινστιτούτου φον Κάρμαν για τη Ρευστοδυναμική στο Σιντ-Γκενέσιους-Ρόντε, νότια των Βρυξελλών (1956).

Τελικά έγινε μια σημαντική μορφή στην υπερηχητική κίνηση, σημειώνοντας σε μια σημαντική εργασία ότι οι μηχανικοί αεροναυπηγών «χτυπούσαν δυνατά την κλειστή πόρτα που οδηγούσε στο πεδίο της υπερηχητικής κίνησης».

Τα τελευταία χρόνια 
Τον Ιούνιο του 1944, ο φον Κάρμαν υποβλήθηκε σε χειρουργική επέμβαση για καρκίνο του εντέρου στη Νέα Υόρκη. Η χειρουργική επέμβαση προκάλεσε δύο κήλες και η ανάρρωση του Κάρμαν ήταν αργή. Στις αρχές Σεπτεμβρίου, ενώ βρισκόταν ακόμη στη Νέα Υόρκη, συνάντησε τον Διοικητή της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ στρατηγό Χένρι Άρνολντ σε έναν διάδρομο στο αεροδρόμιο ΛαΓκάρντια, και ο Άρνολντ τότε πρότεινε στον Κάρμαν να μετακομίσει στην Ουάσιγκτον για να ηγηθεί της Επιστημονικής Συμβουλευτικής Ομάδας και να γίνει μέλος σύμβουλος μακροπρόθεσμου σχεδιασμού του στρατού. Ο Κάρμαν επέστρεψε στην Πασαντίνα γύρω στα μέσα Σεπτεμβρίου, διορίστηκε στη θέση του SAG στις 23 Οκτωβρίου 1944 και έφυγε από το Caltech τον Δεκέμβριο του 1944

Στην ηλικία των 81 ετών ο Κάρμαν έλαβε το πρώτο Εθνικό Μετάλλιο Επιστήμης, που απονεμήθηκε σε τελετή στον Λευκό Οίκο από τον Πρόεδρο Τζον Φ. Κένεντι. Αναγνωρίστηκε, «Για την ηγεσία του στην επιστήμη και τη μηχανική βασική στην αεροναυπηγική, για την αποτελεσματική διδασκαλία και τις συναφείς συνεισφορές του σε πολλούς τομείς της μηχανικής, για τον διακεκριμένο σύμβουλό του στις Ένοπλες Υπηρεσίες και για την προώθηση της διεθνούς συνεργασίας στην επιστήμη και τη μηχανική.»

Ο Κάρμαν δεν παντρεύτηκε. Πέθανε σε ένα ταξίδι στο Άαχεν της Δυτικής Γερμανίας το 1963, πέντε μέρες πριν από τα 82α γενέθλιά του, και το σώμα του επέστρεψε στις Ηνωμένες Πολιτείες για να ενταφιαστεί στο Μαυσωλείο Μπεθ Ολάμ σε αυτό που σήμερα είναι το κοιμητήριο Χόλιγουντ Φορέβερ. Μερικές φορές έχει περιγραφεί ως ένας από τους Ούγγρους μετανάστες επιστήμονες γνωστούς ως Αρειανοί.

Η φήμη του Κάρμαν ήταν η χρήση μαθηματικών εργαλείων για τη μελέτη της ροής ρευστού και η ερμηνεία αυτών των αποτελεσμάτων για την καθοδήγηση πρακτικών σχεδίων. Συνέβαλε καθοριστικά στην αναγνώριση της σημασίας των πτερύγων με κλίση προς τα πίσω που είναι πανταχού παρόντα στα σύγχρονα αεριωθούμενα αεροσκάφη.

Επιλεγμένες συνεισφορές 
Οι ειδικές συνεισφορές περιλαμβάνουν θεωρίες μη ελαστικού λυγίσματος, δίνες στην περιμετρική ροή κυλίνδρου, σταθερότητα ομαλής ροής, αναταράξεις, αεροτομές σε σταθερή και ασταθή ροή, οριακά στρώματα και υπερηχητική αεροδυναμική. Έκανε πρόσθετες συνεισφορές σε άλλους τομείς, όπως η ελαστικότητα, οι κραδασμοί, η μεταφορά θερμότητας και η κρυσταλλογραφία. Το όνομά του εμφανίζεται επίσης σε μια σειρά από έννοιες, για παράδειγμα:

 Εξισώσεις Φεπλ-φον Κάρμαν (μεγάλη απόκλιση ελαστικών πλακών)
 Οριακή συνθήκη Μπορν-φον Κάρμαν (στη φυσική στερεάς κατάστασης)
 Μοντέλο πλέγματος Μπορν-φον Κάρμαν (μοντέλο για τη δυναμική του πλέγματος ενός κρυστάλλου)
 Προσέγγιση Chaplygin–Kármán–Tsien (δυνητική ροή)
 Εξίσωση Φάλκοβιτς-Κάρμαν (υπερηχητική ροή)
 Σταθερά φον Κάρμαν (στροβιλισμός τοίχου)
 Γραμμή Κάρμαν (αεροδυναμική/αστροναυτική)
 Διάγραμμα φον Κάρμαν-Γκαμπριέλι (μεταφορά)
 Εξίσωση Κάρμαν-Χόβαρτ (στροβιλισμός)
 Κλάσμα ροής Κάρμαν-Πένερ (καύση)
 Συσχέτιση Κάρμαν-Νικουράντσε (ιξώδης ροή,)
 Παράμετρος Κάρμαν-Πολχάουζεν (οριακά επίπεδα)
 Μετασχηματισμός Κάρμαν-Τρεφτς
 Ο νόμος Πραντλ-φον Κάρμαν (ταχύτητα στη ροή ανοιχτού καναλιού)
 Ολοκλήρωμα ορμής Φον Κάρμαν
 Κεφαλή φον Κάρμαν (υπερηχητική αεροδυναμική)
 Καταπόνηση φον Κάρμαν
 Δίνη φον Κάρμαν (ροή πέρα από τον κύλινδρο)
 Μοντέλο αναταράξεων αέρα φον Κάρμαν

Παραπομπές 

Απόφοιτοι του Πανεπιστημίου του Γκέτινγκεν
Αμερικανοεβραίοι επιστήμονες
Ούγγροι ευγενείς
Ούγγροι φυσικοί
Ούγγροι μηχανικοί
Αεροδιαστημική μηχανική