西奥多·冯·卡门(Theodore von Kármán,原名Szol-loskislaki Kármán Tódor,1881年5月11日~1963年5月6日),美籍匈牙利力学家,近代力学奠基人之一。
西奥多·冯·卡门于1902年从
布达佩斯皇家约瑟夫技术大学毕业,1903年至1906年留校任教;1908年,获得德国Göttingen大学工程学博士学位。1912年,在匈牙利矿业工程学院短暂停留后,冯·卡门在31岁时成为亚琛航空研究所的主任,1930年移居
美国,领导古根海姆航空实验室。1938年当选为
美国国家科学院院士;1944年,冯·卡门主持了陆军航空队科学顾问小组,研究了当时的火箭、制导导弹和喷气推进技术。冯·卡门于1951年获得批准成立了航空研究与发展咨询小组(AGARD),担任该小组的主席。1960年至1963年期间,冯·卡门领导了由
北大西洋公约组织赞助的关于科学与技术相互作用的研究。1963年5月6日在欧洲之旅中逝世,享年82岁。
西奥多·冯·卡门的研究领域包括
微观的物理和力学研究、宏观的
流体力学和
空气动力学等。西奥多·冯·卡门树立了现代力学中数学理论和工程实际紧密结合的学风,奠定了现代力学的基本方向。
人物生平
早年生活
冯·卡门在很小的时候就表现出了一种天生的数学能力,冯·卡门的父亲担心他会成为一个数学
怪胎,引导他走向工程学。1902年,冯·卡门在布达佩斯皇家理工大学完成本科学业,决定在学术界从事工程事业。
多校任职
1903年至1906年间,冯·卡门在理工大学任教,并担任
匈牙利主要发动机制造商的顾问。1908年,冯·卡门在德国Göttingen大学获得工程学博士学位。1911年,冯·卡门分析了钝体后面交替的双排
涡旋(其中一排涡旋具有宽而平的涡旋)。1912年,在匈牙利矿业工程学院短暂停留后,冯·卡门在31岁时成为亚琛航空研究所的主任,一直留任到1930年。
移居美国
1930年,冯·卡门永久移居美国,领导古根海姆航空实验室,1938年,他在美国国家科学院委员会任职,就使用火箭动力协助飞机起飞向美国陆军航空兵提供建议。1944年,冯·卡门离开研究所,在
华盛顿哥伦比亚特区为
第二次世界大战期间美国陆军航空兵司令
亨利·阿诺德将军成立了空军科学咨询小组。1940年,冯·卡门与弗兰克·j·马里纳(Frank J. Malina)一起,在大约10世纪中国发明黑火药火箭之后,首次表明有可能设计出稳定的、长时间的
固体火箭发动机。
1946年诞生了国际理论与应用力学联合会,冯·卡门担任
名誉主席。冯·卡门对国际科学合作的奉献使他于1947年向联合国提议在中东建立一个国际
流体和土壤力学研究中心,虽然没有实现,但为联合国教科文组织1950年发展干旱地区研究项目作出了贡献。冯·卡门构想了
北大西洋公约组织(NATO)
成员国航空工程师之间进行合作的想法,并于1951年获得批准成立了航空研究与发展咨询小组(AGARD),他一直担任该小组的主席,直到去世。1956年,冯·卡门的努力促成了国际航空科学理事会(ICAS)的成立,并于1960年成立了
国际宇航科学院。在冯·卡门的主持下,科学院的一项杰出活动是1962年在巴黎主办了第一次关于人在空间的基本环境问题的国际专题讨论会,
美国和
苏联以及其他国家的科学家第一次在会上交换了这一领域的资料。1960年至1963年期间,冯·卡门领导了由
北大西洋公约组织赞助的关于科学与技术相互作用的研究。
逝世
1963年,冯·卡门在一次欧洲之旅中去世。
主要成就
科研成就
西奥多·冯·卡门用力学方法解决了水坝裂缝、风车发 电、天文台大型反射望远镜的转动等工程问题。他主持筹建美国喷气工程公司(后发展为喷气总公 司),指导一批青年科学家从事火箭技术研究,最后建立了美国火箭技术中心——
喷气推进实验室。除上述关于涡街和湍流的研究外,卡门在学术上的主要贡献还有举力面理论和机翼非定常流理论、 超声流中细长体近似、亚声速流近似处理方法、跨声速相似律(见跨声速流动)和非线性小扰动方法、 薄板和浅壳的屈曲问题等。 卡门和
路德维希·普朗特一样,善于透过现象抓住事物的物理本质,提炼出数学模型,树立了现代力学中数学理论和工程实际紧密结合的学风,奠定了现代力学的基本方向。
西奥多·冯·卡门在
哥廷根大学从事过
微观的物理和力学研究。在宏观的
流体力学和
空气动力学,他的研究包括非弹性屈曲、环圆柱流中的非定常尾流、
层流稳定性、湍流、稳定和非定常流中的
翼型、
边界层和
超音速空气动力学理论。也涉及到其他领域,包括弹性、振动、
传热和
晶体学等。
第二年
第一次世界大战爆发,从1915年到1918年,他同其他两位
匈牙利和
捷克工程师为奥匈军队设计了早期的直升飞机,以三人名字命名:Petróczy-Kármán-Žurovec。Petróczy与Oberleutnant Dr. Theodor von Kármán和Ingenieurleutnant Wilhelm Žurovec一起,构想了schraubenfessselflieger (s.f.f.) mit Elektromotor(带电动机的俘虏直升机)。
西奥多·冯·卡门在理论和工程应用中做了开创性的工作,他的名字也出现在许多概念中,例如:
学术论著
参考资料
社会职务
人才培养
卡门长时期从事
工程科学和力学的教育工作,他的学生遍布全世界。他在
加州理工学院的研 究生中有中国学者钱学森、
郭永怀、钱伟长以及
美籍华人学者
林家翘等,因此,卡门的学术思想对中国 力学事业的发展起了积极的作用。
根据2023年9月数学谱系项目网站数据,西奥多·冯·卡门在亚琛工业大学、加州理工学院、先后指导38名学生。
荣誉奖项
个人生活
西奥多·冯·卡门的原名为卡门·托多尔(Kármán Tódor),他父亲莫尔·卡门(Mór Kármán)是布达佩斯彼得·派斯马克大学
教育学教授,他的母亲(Helene)出身于书香门第,他是兄弟3人中最小的,还有一个妹妹约瑟芬·卡门(Josephine de Karman)。
西奥多·冯·卡门6岁时就能对5位数的乘法略一思索报出答案,他的父亲却对他的运算的超常能力感到担忧,怕他将来变成一个畸形发展的人。不久,在父亲的干预下,他便和各种数学科目断绝来往,直到十几岁才重新开始学习数学。父亲让他读地理、历史、诗歌来代替做数学习题。父亲对冯·卡门的帮助和培养是启发他对知识的好奇心。
西奥多·冯·卡门终生未婚。从1923年起,他的母亲和妹妹约瑟芬(Josephine)与他一起住在荷兰亚琛附近,后来又住在
加利福尼亚州的
帕萨迪纳。
人物评价
西奥多·冯·卡门博士在
空气动力学理论方面,特别是在
超音速飞行领域作出了重要贡献,他被誉为“超音速飞行之父”,同时也在航空航天技术、理论空气动力学理论和提高飞机性能的应用方面做出了重大贡献。(美国飞行百年纪念日委员会评)。
西奥多·冯·卡门在辉煌的职业生涯中为航空航天技术、空气动力学和提高飞机性能做出了重大贡献。(
美国机械工程师协会评)
后世纪念
西奥多·冯·卡门奖
1968年,
美国工业与应用数学学会设立并颁发西奥多·冯·卡门奖(Theodore von Kármán Prize),旨在表彰在获奖前五到十年内数学在力学和/或工程科学中的显著应用。该奖项可以颁发给一个人的重大成就或可能由多个贡献者完成的重要工作。
卡门礼堂
1977年,亚琛工业大学将新建的演讲厅命名为“卡门礼堂(Kármán-Auditorium)”,以纪念西奥多·冯·卡门在亚琛工业大学航空学院的研究贡献。
纪念邮票
1992年8月31日,
美国发行了一枚西奥多·冯·卡门纪念邮票。
飞机命名
2002年,Lisunov Li-2飞机(注册号HA-LIX)被命名为Kármán Tódor。
街道命名
在
加利福尼亚州尔湾,在欧文商业中心的中心有一条五英里长的街道,以西奥多·冯·卡门的名字命名。
冯·卡门撞击坑
冯·卡门撞击坑(Von Kármán crater)位于月球背面南极艾特肯盆地中部,是整个太阳系中最古老的撞击坑,年龄大约为36亿年,其保存了原始月壳的岩石,并可能含有水。1970年被国际天文学联合会批准接受。