Йоханна Вебер

Йоханна Вебер в 1948 году, вскоре после приезда в Англию.

Йоханна Вебер (8 августа 1910 — 24 октября 2014) — немецкого происхождения британский математик и аэродинамик . Она наиболее известна своим вкладом в разработку бомбардировщика Handley Page Victor и Concorde .

Ранний период жизни

Йоханна Вебер родилась в семье валлонского происхождения в Дюссельдорфе , Германия , 8 августа 1910 года. Её отец погиб в Первую мировую войну . Будучи «сиротой войны», Вебер имела право на финансовую поддержку и посещала монастырскую школу.

В 1929 году она начала исследования по химии и математике в Кёльнском университете , но через год перешла в Гёттингенский университет . Она окончила школу с отличием в 1935 году, а затем два года обучалась педагогике. Поскольку она не вступила в нацистскую партию , ей не разрешили занять преподавательскую должность. Оставшаяся ее семья, состоящая из матери и сестры, нуждалась в финансовой поддержке, поэтому она искала работу в военной промышленности.

Карьера

Вебер присоединился к Круппу в Эссене в качестве исследователя в области баллистики . Ее работа включала утомительные математические вычисления с использованием механических калькуляторов Brunsviga .

Научно-исследовательский институт аэродинамики

В 1939 году Вебер поступил на работу в Научно-исследовательский институт аэродинамики ( Aerodynamische Veruchsanstalt Göttingen ) в Геттингене . Она была частью небольшой теоретической группы, и ее первоначальное обучение аэродинамике состояло из поправок в аэродинамической трубе . Здесь она познакомилась и начала свое пожизненное сотрудничество с Дитрихом Кюхеманном .

К тому времени учёные института разработали последовательную теорию обтекания самолёта. Однако это было приближение, в котором сингулярности использовались для представления вихрей, создающих подъемную силу, и Веберу было поручено улучшить его. Она поняла, что некоторые из ее работ пересекаются с исследованиями Кюхемана по воздухозаборникам реактивных двигателей. Они объединились: Вебер занимался теоретической разработкой и испытаниями в аэродинамической трубе, а Кюхеманн задавал направление их исследований на основе консультаций с производителями. За период Второй мировой войны ими был создан значительный объем работ.

Королевское авиационное предприятие

После захвата Геттингена армией США в 1945 году город попал в британскую оккупационную зону. Британцы заплатили Веберу и Кюхеману за составление монографии об их исследованиях. Они легли в основу их текста «Аэродинамика движения» . Они также призвали немецких ученых заключить шестимесячные контракты на различных оборонных объектах Великобритании в рамках объединенного американо-британского плана ( операция «Скрепка» и операция «Хирург» ) по приобретению немецких услуг и технологий. В октябре 1946 года Кюхеманн поступил на работу в отдел аэродинамики Королевского авиационного завода в Фарнборо и убедил Вебера присоединиться к нему. Оба они продолжали продлевать свои шестимесячные контракты, хотя оба оставались классифицированными как вражеские иностранцы , до 1953 года, когда оба были натурализованы как британские граждане.

Вебер, как единственная женщина среди немецких ученых, была размещена в общежитии сотрудников РАЭ. Она присоединилась к подразделению низкоскоростных аэродинамических труб RAE, которое возглавляла Фрэнсис Брэдфилд . Экспериментальные работы над воздухозаборниками она начала под руководством Джона Седдона .

В 1946 году британское министерство авиации определило реактивный бомбардировщик средней дальности, способный нести ядерное оружие. Бомбардировщик Хэндли Пейдж Виктор был самым амбициозным из предложенных в ответ проектов. Кюхеманн был в курсе немецких разработок в области самолетов со стреловидным крылом, в частности серповидного крыла, и аэродинамики сверхзвукового полета. «Виктор» будет иметь три сегментированных крыла серповидной формы, каждое из которых будет иметь разный угол стреловидности. Вебер помогала с расчетами и внесла дальнейшие улучшения в конструкцию, включая воздухозаборники двигателя, на основе работы, которую она проделала с Кюхеманном во время войны. Ее линейные и простые аэродинамические модели были рассчитаны вручную командой женщин-компьютеров. В сентябре 1945 года она вместе с Кюхеманном написала статью, анализирующую аэродинамику нового крыла и фюзеляжа.

Последующая работа Вебера с Кюхеманном заключалась в совершенствовании теории дозвуковой аэродинамики. Первоначальные методы рассматривали толщину и подъемную силу крыла изолированно. В 1950-х годах она разработала метод одновременной обработки всех характеристик крыла (толщины, крутки, стреловидности, развала) для прогнозирования распределения давления воздуха над ним. Затем группа самолетов Vickers решила обратную задачу – определить форму крыла, которая лучше всего соответствовала бы требуемому распределению давления. Получившаяся форма крыла, наиболее совершенная для гражданского самолета, была использована на авиалайнере Vickers VC10 .

Конкорд

Вебер также начала исследования сверхзвукового транспорта. В 1955 году она показала, что тонкое треугольное крыло с большим углом атаки может создавать достаточную подъемную силу для обеспечения возможности взлета и посадки, одновременно обеспечивая эффективные сверхзвуковые характеристики. Затем Кюхеманн пропагандировал эту конфигурацию крыла перед правительством Великобритании, что привело к поддержке создания авиалайнера со скоростью 2 Маха со стороны Консультативного комитета по сверхзвуковому транспорту (STAC) в 1956 году.

В 1961 году был построен прототип самолета Handley Page HP.115 для проверки характеристик тонкого треугольного крыла на малых скоростях.

Вебер внес два фундаментальных вклада в сверхзвуковые исследования: инструменты для прогнозирования сопротивления тонкого самолета с треугольным крылом во время сверхзвукового полета и форму крыла, позволяющую образовывать вихри на его передней кромке, а не над или под ней. Ее работа с 1959 года внесла свой вклад в проектирование и последующую постройку Конкорда .

Аэробус

Вебер вернулся к дозвуковым исследованиям после «Конкорда». В частности, она проанализировала условия, при которых методы борьбы с воздушными потоками, скорость которых медленнее скорости звука, продолжают быть применимыми на сверхкритических уровнях. Ее усовершенствование существующих теорий, основанных на несжимаемых потоках, помогло автоматизировать вычисления и получить точные, а не приблизительные решения. Одним из главных источников аэродинамической неэффективности было место соединения крыла и фюзеляжа, и она смогла смоделировать весь его трехмерный профиль. Эти методы, наряду с другими, возникшими в результате разработки VC10, были использованы при проектировании самолета Airbus A300B , первого широкофюзеляжного двухдвигательного двигателя в мире.

Дальнейшая жизнь и смерть

Вебер вышел на пенсию в 1975 году в звании старшего главного научного сотрудника и продолжал работать в РАЭ в качестве консультанта. На ее имя было около 100 работ. В 1976 году, после смерти Кюхемана, Вебер участвовал в публикации его книги «Аэродинамический дизайн самолетов» , которая была опубликована в 1978 году. Она объявила, что после этого покончила с аэродинамикой.

Вебер всю жизнь оставалась незамужней. Она жила в общежитии RAE до 1953 года, а затем переехала в ночлежку, пристроенную к дому Кюхеманна в Реклшеме, графство Суррей, где жила до 1961 года, когда приобрела дом по соседству с Кюхеманнами. Ей было трудно получить ипотеку , поскольку в то время банки и строительные общества, как правило, не давали кредиты одиноким женщинам на покупку жилья.

После выхода на пенсию Вебер открыл для себя новые интересы в области психологии и геологии, посещая занятия в Университете Суррея .

Младшая сестра Вебера, с которой она была очень близка, большую часть жизни имела слабое здоровье. Вебер поддерживал ее и их мать материально, отправляя деньги в Германию, и хотел вернуться к ним. Ее сестра умерла в возрасте 50 лет.

Вебер жила в ее доме до 2010 года. Она умерла в доме престарелых в Фарнхэме, графство Суррей, 24 октября 2014 года.

Избранные публикации

• Кюхеманн, Дитрих ; Вебер, Йоханна (1948). Применение теории обтекания стреловидного крыла несжимаемой жидкостью при больших дозвуковых числах Маха . Лондон: Министерство снабжения.
• Кюхеманн, Дитрих ; Вебер, Йоханна (1949). Конструкция соединения крыльев, фюзеляжа и гондол для получения всех преимуществ стреловидных крыльев при больших числах Маха: Приложение, дополнительные таблицы коэффициентов . Лондон: Министерство снабжения.
• Кюхеманн, Дитрих ; Вебер, Джоанна (1951). Кольцевые тела бесконечной длины с циркуляцией для плавного входа . Вашингтон, округ Колумбия: Национальный консультативный комитет по аэронавтике.
• Кюхеманн, Дитрих ; Вебер, Йоханна (ноябрь 1951 г.), О течении около кольцеобразных капотов. Часть II, Кольцевые тела бесконечной длины с циркуляцией для плавного входа , Вашингтон, округ Колумбия: Национальный консультативный комитет по аэронавтике, Технический меморандум 1326, Перевод ZWB Forschungsbericht Nr. 1236/2 11 ноября 1940 г.
• Вебер, Джоанна; Бребнер, Г.Г. (июнь 1952 г.). Простая оценка сопротивления профиля стреловидного крыла (Отчет RAE TN Aero 2168).
• Кюхеманн, Дитрих ; Вебер, Джоанна (1953). Аэродинамика двигательной установки . МакГроу-Хилл.
• Кюхеманн, Дитрих ; Вебер, Джоанна; Бребнер, Г.Г. (1958). Испытания на низкой скорости на крыльях со стреловидностью 45 градусов . Лондон: HMSO.
• Кюхеманн, Дитрих; Вебер, Джоанна (1968). «Анализ некоторых характеристик летательных аппаратов различных типов, предназначенных для полетов на разных дальностях и скоростях». Прогресс в авиационных науках . 9 . дои : 10.1016/0376-0421(68)90008-0 .