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西奧多·馮·卡門（Theodore von Kármán）是匈牙利著名的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，據(jù)稱，早在六歲的時候他就能心算六位數(shù)的乘法，這讓他的父親（匈牙利著名的教授和教育改革家）感到震驚，并警告小卡門說，這樣做會讓他變得有點“畸形”，并不準(zhǔn)小卡門繼續(xù)思考數(shù)學(xué)問題，而是命令他閱讀歷史、詩歌和地理。幸運的是，不久之后，馮·卡門就把父親的禁令拋到了腦后，重新拾起了自己心愛的數(shù)學(xué)。十幾歲時，卡門就獲得了國家級的數(shù)學(xué)獎，之后還獲得了德國哥廷根大學(xué)的獎學(xué)金。20世紀初，正是在哥廷根大學(xué)，馮·卡門提出了現(xiàn)代空氣動力學(xué)的基本數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論之一，該理論可解釋空氣在飛機機翼上方流動時產(chǎn)生的阻力。

上圖：西奧多·馮·卡門（1881-1963），匈牙利猶太人，1936年入美國籍，是20世紀最偉大的航空航天工程學(xué)家之一，開創(chuàng)了數(shù)學(xué)和基礎(chǔ)科學(xué)在航空航天及其他技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用之先河，被譽為“航空航天時代的科學(xué)奇才”。我國著名科學(xué)家錢偉長、錢學(xué)森、郭永懷都是他的親傳弟子。

1926年，德國國內(nèi)已經(jīng)隱約出現(xiàn)了排猶的跡象，這也算是未來猶太人將遭受的厄運的先兆。這一年的夏天，馮·卡門接到了一封電報，上面寫著：“乘坐哪艘船能讓您盡快地抵達我這里？——密立根?！?/span>

羅伯特·安德魯·密立根（Robert Andrews Millikan）是位物理學(xué)家，進行過一系列測定電子電荷以及光電效應(yīng)的工作，包括著名的“油滴實驗”，并獲得過1923年的諾貝爾物理學(xué)獎，他當(dāng)時任加州理工學(xué)院的院長。接到這封電報后，馮·卡門只知道密立根邀請他去加州理工學(xué)院，但去了之后干什么則是個謎。十天后，一封來信解釋了加州理工學(xué)院邀請馮·卡門的原因：讓他來美國加利福尼亞州的帕薩迪納市，幫助設(shè)在該地的加州理工學(xué)院建立一個航空實驗室。這一年的秋天，馮·卡門從哥廷根休了假，暫時離開了在德國的教學(xué)崗位，這也是馮·卡門在哥廷根任教以來的第一次休長假。他這次對加州理工學(xué)院的訪問將給美國的航空科研事業(yè)，以及未來戰(zhàn)爭中的美軍航空裝備研發(fā)產(chǎn)生巨大的影響。

上圖：馮·卡門正在給學(xué)生授課。

密立根堅信，加州理工學(xué)院的所在地南加州將成為美國飛機工業(yè)興起的地方。馮·卡門來到此地后也表示：“我一直堅信，我一生的目標(biāo)就是消除科學(xué)理論與工程應(yīng)用之間的鴻溝?！?/span>

不過，雖然來到了美國，但馮·卡門暫時還不愿意與德國和哥廷根大學(xué)斷絕關(guān)系，他一再拒絕了加州理工學(xué)院方面要提供給他一個永久性職位的建議。直到納粹勢力在德國逐漸猖獗起來后，馮·卡門才最終堅定了留在美國的決心。1934年，他給自己在哥廷根大學(xué)的老導(dǎo)師寫了一封充滿諷刺意味的信，信中寫道：“在德國從事學(xué)術(shù)生活具有一定的優(yōu)勢，例如這里的啤酒就絕對要比美國的好喝，但我想您肯定會同意我的看法，即這些優(yōu)勢絕對無法讓我忽視現(xiàn)在德國國內(nèi)的種種問題?！碑?dāng)年晚些時候，納粹政權(quán)與馮·卡門取得了聯(lián)系，并向他提出了一系列建議，要求他回到德國，入職航空部擔(dān)任顧問。由于當(dāng)時納粹德國正在加速重整軍備的原因，故其航空工業(yè)，特別是軍事航空工業(yè)有了迅速的發(fā)展。馮·卡門也知道，如果選擇為納粹效力的話，自己未必會被送進集中營，因為當(dāng)時德國負責(zé)航空工業(yè)的空軍元帥赫爾曼·戈林就說：“是不是猶太人由我說了算?！钡牵瑩?jù)馮·卡曼回憶說，他毫不留情地嘲笑了納粹當(dāng)權(quán)者向他發(fā)出的邀請，并一直留在帕薩迪納。

上圖：馮·卡門（中）在航空測試現(xiàn)場。

在距離加州理工學(xué)院不遠的加利福尼亞州圣莫尼卡市，成立于1920年的道格拉斯飛機公司正在發(fā)展自己的業(yè)務(wù)，當(dāng)時該公司在一些小項目上都會向加州理工學(xué)院尋求幫助。20世紀30年代初，道格拉斯公司開始設(shè)計DC-1型運輸機的原型機，這也是該公司設(shè)計的第一架全金屬構(gòu)造的下單翼飛機。由于是“第一次”，因此該公司面臨著巨大的設(shè)計方面的挑戰(zhàn)。然而，也正是這些挑戰(zhàn)，為馮·卡門和密立根提供了彌合科學(xué)理論研究與實際工程應(yīng)用之間的鴻溝的絕好機會。在DC-1飛機的研制過程中，設(shè)計人員通過風(fēng)洞測試發(fā)現(xiàn)，隨著飛行速度的提高，渦流會在機翼前緣破裂并產(chǎn)生湍流，紊亂的氣流會打在機尾上，從而使整個機尾（包括方向舵和升降舵）劇烈晃動，這是個經(jīng)常出現(xiàn)的問題。馮·卡門親自動手，通過縝密的數(shù)學(xué)分析和物理方程推導(dǎo)，迅速解決了這一關(guān)鍵問題。他得出結(jié)論說，問題出在機翼與機身的連接處，二者是以呈銳角的方式連接的，可以將銳角改為用圓弧過渡，使機翼和機身平滑地連接。他后來回憶說：“我喜歡爬進10英尺（約3.05米）長的風(fēng)洞，身上沾滿了油灰，并想像自己就是一架飛機，因為我試圖感覺到空氣有可能在哪些地方被壓縮?！薄耙赃@種方式進行了多次試驗后，我們懷疑，當(dāng)空氣流經(jīng)機翼和機身之間的轉(zhuǎn)角時，其流動會發(fā)生困難；而當(dāng)用平滑的圓弧過渡取代了原先拐角處的銳角連接后，空氣流動就順暢了?！?/span>

馮·卡門的貢獻奠定了DC-1型飛機成功的基礎(chǔ)，這款飛機的研制費用在20世紀30年代堪稱是一個天文數(shù)字──高達306778美元，這讓道格拉斯公司一貫作風(fēng)節(jié)儉的老總心疼地常常徹夜難寐。然而，這款全金屬構(gòu)造、雙發(fā)動機的單翼飛機融合了當(dāng)時先進的整流罩和發(fā)動機艙設(shè)計，堪稱是當(dāng)時世界上最先進的航空交通工具，沒有之一。

上圖：道格拉斯DC-1型飛機。

隨后，以DC-1為基礎(chǔ)，道格拉斯飛機公司推出了一系列輝煌的作品，在1930~1940這十年間主宰了世界航空市場。他們先是設(shè)計出了DC-2型飛機，不久又推出了著名的DC-3型飛機。DC-3型飛機于1935年年底問世，可以視為DC-1型飛機的“終極改進版”，其巡航速度為330千米/小時，滿載貨物時的航程接近1600千米。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國飛機工業(yè)在短短幾年之內(nèi)就制造出了數(shù)量驚人的10000架DC-3飛機的軍用版本——C-47型運輸機。在戰(zhàn)爭中，C-47是同盟國航空運輸當(dāng)仁不讓的絕對主力，從歐洲到太平洋，其在每個戰(zhàn)區(qū)都圓滿地完成了一系列任務(wù)，如運送物資、拖曳滑翔機和空投傘兵，特別值得一提的是，C-47運輸機還大量用于從印度向我國空運物資的“駝峰航線”，為中國人民的抗戰(zhàn)事業(yè)作出了不可磨滅的貢獻。然而，在DC-3/C-47飛機出色性能的背后，我們不應(yīng)忘記那位將科學(xué)理論變?yōu)楣こ态F(xiàn)實的天才——馮·卡門。

上圖：正在“駝峰航線”上飛行的C-47運輸機。二戰(zhàn)期間，道格拉斯飛機公司制造了上萬架C-47運輸機，而且蘇聯(lián)等國也按許可證生產(chǎn)了3000多架此類飛機。