Theodore von Kármán

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Theodore von Kármán
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von Kármán au CalTech JPL

Naissance
Budapest (Autriche-Hongrie)
Décès
Aix-la-Chapelle (Allemagne)
Nationalité Drapeau de la Hongrie Hongrois, Drapeau Américain
Domaines Aéronautique
Institutions Université de Göttingen
Université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle
Diplôme Université polytechnique et économique de Budapest
Directeur de thèse Ludwig Prandtl
Étudiants en thèse Qian Xuesen, Chia-Chiao Lin, Hu Ning (en), Maurice Anthony Biot, Ernest Edwin Sechler (en)
Renommé pour Écoulement laminaire
Allée de tourbillons de Karman

Theodore von Kármán (en hongrois : Szőllőskislaki Kármán Tódor), né le et décédé le , est un ingénieur et physicien hongrois et américain spécialisé en aéronautique dans les années fondatrices de 1940 à 1960. Il fut le premier directeur du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de 1938 à 1944. Il est personnellement responsable de plusieurs avancées cruciales en aérodynamique, en particulier dans les domaines de la caractérisation du flux de l'air supersonique et hypersonique.

Jeunesse

Tódor Von Kármán est issu d'une famille juive de Budapest. L'un de ses ancêtres était le rabbin Juda Loew ben Bezalel[1]. Il fait des études d'ingénieur à l'Université Technique Royale de la ville qui se nomme aujourd'hui l'Université polytechnique et économique de Budapest. Après avoir obtenu son diplôme en 1902, il entreprend une thèse sous la direction de Ludwig Prandtl à l'Université de Göttingen, puis obtient son doctorat en 1908[2]. Il enseigne à Göttingen pendant quatre années. En 1912, il accepte le poste de directeur de l'Institut d'aéronautique de l'Université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle (RWTH), l'une des plus prestigieuses universités du pays. Il doit interrompre ses travaux à la RWTH pour accomplir son devoir militaire dans l'armée austro-hongroise de 1915 à 1918, où il dessine les plans de l'un des premiers hélicoptères.

Après la guerre, il retourne à Aix-la-Chapelle avec sa mère et sa sœur Joséphine de Karman (en) . Certains de ses élèves s'intéressent au vol à voile et voient dans les compétitions de la Rhön-Rossitten Gesellschaft une opportunité de progresser dans l'aéronautique. Kármán engage Wolfgang Klemperer pour concevoir un planeur compétitif qui participe à la première Compétition de vol à voile de la Rhön[3].

Il quitte la RWTH en 1930.

Émigration

Inquiet de la situation en Europe, en 1930 il accepte la direction du laboratoire d'aéronautique Guggenheim du California Institute of Technology (GALCIT) et émigre aux États-Unis. En 1936, avec Frank Malina, il fonde la société Aerojet pour construire les moteurs de fusée JATO. Il est alors naturalisé américain.

Analyse des missiles allemands

Les activités des Allemands pendant la Seconde Guerre mondiale entraînent un intérêt accru des militaires américains pour la recherche dans le domaine des fusées. Au début de 1943, la division d'ingénierie expérimentale de l'Army Air Force Materiel Command fait parvenir des rapports à von Kármán provenant des renseignements britanniques décrivant des missiles allemands capable de voler sur une distance d'environ 200 km. Dans sa lettre du , von Kármán fournit à l'armée son analyse et ses commentaires concernant le programme allemand[4].

JPL

En 1944, il fonde, avec d'autres chercheurs du GALCIT, le Jet Propulsion Laboratory, qui est aujourd'hui un Federally funded research and development center dirigé par le Caltech sous contrat de la NASA. En 1946, il devient le premier président du Scientific Advisory Group (en) qui est chargé de l'étude des techniques aéronautiques pour l’United States Army Air Forces. Il participe également à la création de l'AGARD (en), le groupe de recherches aérodynamiques de l'OTAN (1951), l’International Council of the Aeronautical Sciences (1956), l’International Academy of Astronautics (1960) et l'Institut von Karman de dynamique des fluides, modernisation du Centre de recherches aéronomiques de 1929, à Rhode-Saint-Genèse, près de Bruxelles, en Belgique (1956).

Renommée

Le renom de Kármán est en particulier dû à son utilisation des outils mathématiques pour l'étude de la dynamique des fluides et de l'utilisation de ces résultats dans la pratique. Il fut l'un des premiers à démontrer l'importance de l'aile en flèche qui est l'alpha et l'oméga des avions à réaction modernes.

Von Kármán, qui ne s'est jamais marié, mourut lors d'une visite à Aix-la-Chapelle en Allemagne en 1963[5].

Récompenses

Ses travaux lui ont valu la médaille Franklin en 1948 puis il fut le premier récipiendaire de la National Medal of Science qui lui fut remise le par le président John F. Kennedy.

Hommages

Des cratères sur la Lune (Von Kármán) et la planète Mars (Von Kármán (en)), furent nommées en son honneur.

En 1956, il patronne la modernisation du Laboratoire aérotechnique de Belgique, à Rhode-Saint-Genèse, près de Bruxelles qui avait été fondé en 1929 par l'ingénieur belge Alfred Renard des établissements Renard et Vertongen et Stampe et Renard. À sa mort, son nom sera donné au centre sous le nom d'Institut Von Karman de dynamique des fluides.

En 1968, la SIAM a fondé le prix Theodore von Kármán.

En 1977, la RWTH donna son nom à son nouveau complexe d'auditoires le « Kármán-Auditorium » en mémoire des travaux de von Kármán dans son Institut d'aéronautique.

Le professeur Shirley Thomas de Université de la Californie du Sud (après une vingtaine d'années de demandes réitérées) parvint à ce que soit créé un timbre-poste en son honneur[6]. Il fut émis en 1992.

Contributions

Ses contributions comprennent ses théories concernant le flambage non-élastique, l'allée de tourbillons de Karman, la stabilité des écoulements laminaires, la turbulence, les profils en écoulement laminaire ou non-laminaire, les couches limites et l'aérodynamique supersonique. Il fit également des contributions dans d'autres domaines, comme l'élasticité, les vibrations, le transfert thermique et la cristallographie. Il a donné son nom à divers concepts dont :

  • Équations de Foppl-von Kármán (en) ;
  • Conditions de Born-von Karman (Physique du solide) ;
  • Modèle de Born-von Kármán (modèle de dynamique cristalline) ;
  • Approximation de Chaplygin-Kármán-Tsien ;
  • Équation de Falkowich-Kármán (écoulements transsoniques) ;
  • Constante de von Kármán ;
  • Ligne de Kármán (aérodynamique/astronautique) ;
  • Équation de Kármán-Howarth (en) (turbulence) ;
  • Corrélation de Kármán-Nikuradzé ;
  • Paramètre de Kármán-Pohlhausen (couches limites) ;
  • Transformée de Kármán-Treffz (théorie des profils) ;
  • Loi de Prandtl-von Kármán ;
  • Équation intégrale de von Kármán (couches limites) ;
  • Ogive de von Kármán (aérodynamique supersonique) ;
  • Allée de tourbillons de Karman ;
  • Correction de compressibilité de von Kármán-Tsien ;
  • Expérience VKS : Von Kármán Sodium (effet dynamo dans un liquide conducteur turbulent - géodynamo) ;
  • raccord de Karman : pièce d'un avion destinée à faciliter l'écoulement de l'air au niveau du raccord entre l'aile et le fuselage ;
  • Diagramme de Gabrielli – von Kármán (notion de finesse généralisée à tous les modes de transport) ;
  • Variable de Kármán-Penner (combustion).

Bibliographie

  • S. Goldstein, « Theodore von Kármán, 1881-1963, » Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society of London 12 (1966), 335-365.
  • D. S. Halacy, Jr., Father of Supersonic Flight: Theodor von Kármán (1965).
  • M. H. Gorn, The Universal Man: Theodore von Kármán's Life in Aeronautics (Smithsonian Institution Press, Washington, 1992).
  • G. Gabrielli, "Theodore von Kármán", Atti Accad. Sci. Torino Cl. Sci. Fis. Mat. Natur. 98 (1963/1964), 471-485.
  • J. L. Greenberg et J. R. Goodstein, « Theodore von Kármán and applied mathematics in America, » Science 222 (4630) (1983), 1300-1304.
  • J. L. Greenberg et J. R. Goodstein, « Theodore von Kármán and applied mathematics in America, » A century of mathematics in America II (Providence, R.I., 1989), 467-477.
  • R. C. Hall, « Shaping the course of aeronautics, rocketry, and astronautics: Theodore von Kármán, 1881-1963, » J. Astronaut. Sci. 26 (4) (1978), 369-386.
  • J. Polásek, « Theodore von Kármán and applied mathematics » (Czech), Pokroky Mat. Fyz. Astronom. 28 (6) (1983), 301-310.
  • W. R. Sears, « Some recollections of Theodore von Kármán, » J. Soc. Indust. Appl. Math. 13 (1965), 175-183.
  • W. R. Sears, « Von Kármán: fluid dynamics and other things, » Physics today 39 (1986), 34-39.
  • F. L. Wattendorf, « Theodore von Kármán, international scientist, » Z. Flugwiss. 4 (1956), 163-165.
  • F. L. Wattendorf and F. J. Malina, « Theodore von Kármán, 1881-1963, » Astronautica Acta 10 (1964), 81.

Notes et références

  1. S. Goldstein, « Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society »,
  2. Cf. Johanna Vogel-Prandtl, Ludwig Prandtl : A Personal Biography Drawn from Memories and Correspondence, vol. 9, Gœttingue, Universitätsverlag Göttingen, coll. « Klassiker des Strömungsmechanik », , 247 p. (ISBN 978-3-86395-160-3 et 3-86395-160-3, lire en ligne), p. 41.
  3. Theodore von Kármán with Lee Edson (1967) The Wind and Beyond, page 98
  4. (en) « Development of the Corporal: the embryo of the army missile program, vol. 1 », Army Ballistic Missile Agency, page 26
  5. « JPL 101 », JPL
  6. « 1992 29¢ Theodore von Karman Stamps Scott #2699 », Exploring Space Stamps

Liens externes

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Dr. Theodore von Karman, co-founder of the Jet Propulsion Laboratory (JPL) Pasadena, California was an aeronautical theoretician. His contributions in the fields of aerodynamics and aeronautical engineering are well documented and well known to every aerospace engineer.

He was the first winner of the prestigious U.S. Medal of Science presented to him by President John F. Kennedy. As well as being co-founder of JPL, he also was principal founder of a major rocket propulsion firm (Aerojet-General Corp.), the top science advisor to the U.S. Air Force during its transition to jet propulsion aircraft and the top science advisor to NATO.

He was, during much of this time, the fountainhead of aerodynamic thought as head of the Guggenheim Aeronautical Laboratory at the California Institute of Technology (GALCIT) in Pasadena, California. In the May 1956 issue of the Journal of Aeronautical Sciences, it was said of him that "No other man has had so great an impact on the development of aeronautical science in this country. Hundreds of young men became his students and scientific collaborators and were inspired to greater effort." Dr. William H. Pickering, then director of JPL said in 1960 "We wouldn't have an aeronautical science as we know it today, if it weren't for Dr. Thoedore von Karman."

Under his guidance, Caltech's 10 foot wind tunnel was designed, built and operated. Industry firms such as Douglas, Northrop, Hughes, Lockheed, North American, Vultee and Consolidated all tested new aeronautical designs and concepts in GALCIT's tunnel. Even Boeing's own high-speed wind tunnel was heavily influenced by suggestions from von Karman.

The National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) became so concerned about GALCIT's growing influence over West coast aviation, it erected the Ames Laboratory in Sunnyvale, California in part to deter an ever widening aeronautical gap that had formed between NACA and GALCIT. From 1936 to 1940, Caltech stood alone as the only university-based rocket research center. Von Karman gambled his prestige by supporting Frank Malina and H.S. Tsien's work on rocketry. Other institutions of higher learning dismissed such research as 'fantastical' and left such endeavors to visionaries like Robert Goddard.

Foundational theoretical research by Von Karman gave rise to the first successful solid-fuel rocket engine firings. This led to federal funding for studies that lead to a form of aircraft rocket propulsion called Jet Assisted Take-Off or (JATO). Success in this endeavor led to von Karman establishing two more highly regarded institutions; both originally dedicated to rocketry: the Aerojet Engineering Company and the Jet Propulsion Laboratory.

The last years of his life were spent in Paris, his favorite city. His interest in aeronautical research and contributions to it never waned. He organized in Paris the NATO Advisory Group for Aeronautical Research and Development (AGARD). Staffed by American and European scientists eager to serve, its many committees investigated such disciplines as propulsion, aerodynamics and electronics. The legacy of his personable leadership and 'soft touch' approach to problem solving was only equalled by his genius.