Kármán Tódor élete és munkássága

A világon szinte mindenütt, ha valaki repülni szeretne, felkeres egy repülőiskolát, ahol tapasztalt repülőoktatók foglalkoznak a kezdő növendékekkel. Az esetek többségében iskolapadba ültetik, és már rögtön az első órán megismertetik az Aerodinamika tudományával. Ez egy összetett szó, amelyet, ha két részre bontunk két ismert görög kifejezést kapunk. Az aero levegőt, a dinamika mozgást jelent. A levegő mozgásának tudománya szédületes fejlődésen ment át ebben a században, és a hatvanas évek végére lényegében elérte elméleti határait. Az amerikai Lockheed SR71-es légkörben felállított sebességi világcsúcsa óta csak az addig is ismert elméletek helyességét igazolták egyre szebb és jobb gépek. Igaz ezek a szerkezetek egyre tökéletesebben használják ki a lehetőségeket, ezért tűnik néha úgy az avatatlan szemlélőnek, hogy valami falrengetően új csoda született.

De térjünk vissza a képzeletbeli növendékhez és ez első aerodinamika foglalkozáshoz. Néhány alapfogalom, és a Bernoulli törvény ismertetése után az oktató máris elmeséli, miért nem lehet egy hosszú pálcát a vízben egyenesen és gyorsan húzni. Ha valaki elvégzi ezt az egyszerű kísérletet, meggyőződhet róla, hogy egy bizonyos sebesség felett a pálca elkezd táncolni a vízen, a mozgás síkjára merőlegesen szabályos hullámokat rajzol a felszínre. Ezt a mozgást a térbeli áramlások egyik jellemző alapmodellje okozza, amely prizmatikus vagy hengeres testek mögött alakul ki, és a testről leváló szakadási felületek felbomlásaként a test mögött, két párhuzamos síkban egymással ellentétes forgó örvényszálakat alakítanak ki. Ezeknek az örvényeknek a visszahatása hozza rezgésbe a pálcát. Erős szélben ezért zúgnak a magas oszlopok, rezonálnak a villanyvezetékek. A tudomány ezt a jelenséget felfedezőjéről a Kármán féle örvénysor néven ismeri, és tanítja ma is.

Kármán Tódor, vagy ahogyan a világ ismeri Theodore von Karman 1881-ben Magyarországon született, gépészmérnöki diplomáját 1902-ben a budapesti Műegyetemen szerezte. Az egyetem után Bánki Donát tanársegédjeként kezdte tudományos munkásságát. Érdeklődése a gyakorlati mechanika felé irányult, és mivel ehhez akkor a legjobb kísérleti eszközök Göttingenben voltak, ott folytatta működését. Ebben a szász városban a Leine patak mentén elterülő helységben volt az AVA ( Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen, azaz a Göttingeni Aerodinamikai Kísérleti Intézet. ) az áramlástani alapkutatás legrégebbi német kutató intézménye. Kármán Tódor az intézetet alapító Ludwig Prandtl (1875-1953) mellé került, akinek nevét viseli egy a repülők között általánosan ismert berendezés, a Prandtl cső. A repülőgépek többsége;ezzel kezdődik;, ugyanis ez gyakorlatilag egy mérőszonda, amely a repülőgép műszereit a repülés adatainak méréséhez elengedhetetlen statikus és torló nyomás értékeket vezeti a műszerekhez. A mérés pontossága érdekében célszerű ezt a szondát zavartalan áramlásba helyezni, így igen gyakran a repülőgépek orrán, főleg nagy sebességű repülőgépek esetében egy hosszan előre nyúló csövön helyezik el. Sok helyen tévesen Pitot csőnek nevezik a Prandtl csövet. Több más jelentős felfedezése mellett (Pl a Prandtl hipotézis a határrétegek áramlásáról, a Prandtl féle örvénymodell, a Prandtl- Glauert szabály a hangsebesség alatti áramlások, a felhajtóerő tényező, és az állásszög viszonyairól, a Prandtl-Meyer áramlás a szuperszonikus áramlások sajátosságairól...) ő építette az első német szélcsatornát.

Göttingen város neve a repülők számára szárnyprofilokat jelent, az Aerodinamikai Intézetben kifejlesztett és pontos adatokkal meghatározott szárnyprofilokat a világ repülőgép építői sokáig alapvető kiindulási pontnak tekintették új repülőgépek építésekor. Kármán Tódor a léghajók aerodinamikai kialakítását modellező szélcsatorna kísérletek közben jött rá a róla elnevezett törvényszerűségre. 1912-ben Aachenbe hívták meg tanárnak. (Be kell vallanom, sehol sem találtam semmit erről a holland határ mellett fekvő német kisvárosról, pedig Kármán életében még sokáig él és tanít itt. ) Az első világháború kitörésével a katonai bürokráciára jellemző módon vártüzérnek hívják be, de akkoriban még képesek voltak a katonák elismerni a tévedésüket, Kármánt áthelyezik Fischamendbe. Bécs fő repülőtere Schwechat melletti kis helység semmivel sem kisebb jelentőségű a repülés történetében mint Göttingen. 1911-től itt működik a monarchia repülő kísérleti állomása és a 7. repülőüzeme. Természetesen először elsősorban a hatalmas katonai léghajókat ( M1 Parseval, M2 Lebaudy és az M3 Körting ) valamint a névtelen tüzérségi megfigyelő léggömböket értették repülőeszközök alatt, a levegőnél nehezebb ám jóval kisebb repülőgépek csak egy év múlva jelentek meg. 1912-ben kezdték meg az Etrich Taube (Galamb) sorozatgyártását, és itt alakult az első katonai repülőiskola ( FLOSCH azaz Flieger Offiziere Schule ) is Petróczy István százados parancsnok szervezésében. Kármán itt már mint professzor kitűnő környezetbe kerül. A háborúk mellékhatása, hogy felgyorsul a technikai fejlődés, egy hadiállapotban lévő ország nem engedheti meg magának, hogy elavuljon a haditechnikája. Kitűnő bécsi professzorok mellett ( Richard Knoller, és Richard Mieses ) itt dolgozik Ferdinand Porsche is a Daimler művektől. Munkájukat katonai szolgálatra vezényelt technikusok és mérnökhallgatók segítették. Sok magyar is élt akkoriban Fischamendben, a már komoly repülőtapasztalatokkal rendelkező Horváth Ernő, a tanár úr, Rákosmező sikeres repülő építője motortant tanít, a fiatal Asbóth Oszkár pedig a légcsavar kísérleti osztályon tanulja a mesterséget. Az itt repülő és oktató magyar katonák sok híres haditettet is végrehajtanak, a Piave hídjának bombázásában részt vesz Barkász Emil, aki később a légi tájékozódás tudományának elismert magyar szakértője lesz. A berepülő részlegnek is magyar parancsnoka van, Kozma Ignác főhadnagy sok magyar berepülőt foglalkoztatott. (Fehér Antal, Konschek Ferdinánd, Varga János.)

A helikopter feltalálójának személyén még ma is sokat vitatkozik a tudománytörténet, a vízszintes síkban elhelyezkedő emelő légcsavarok ötletét Leonardo da Vinci vetette fel először. Elméleti téren jelentős munkát végeztek a 18. század tudósai is (Lomonoszov, Paucton, Launoy, Bienvenue és Cayley ) Épültek működő modellek is, ( sőt az első helikopter szabadalmat, amely a ma alkalmazott megoldások nagy részét tartalmazza 1909-ben Bartha Miksa és dr. Madzsar József adta be) de az első függőlegesen felszálló, ember irányította szerkezetet Zurovecz Vilmos, Petróczy István és Kármán Tódor itt építette 1918- ban. A nagy méretű és emiatt messziről is jól látható védtelen gázzal töltött tüzérségi megfigyelő ballonok kedvelt céljai voltak az ellenséges vadászrepülőknek, a nagy veszteségek miatt a magyar tudósok két egymással ellentétesen forgó (koaxiális) villanymotorral hajtott légcsavarral kísérleteztek. A berendezés 50 méter magasan mintegy egy óráig lebegett. ( 1928 és 1930 között Asbóth Oszkár kísérletezett robbanó motoros helikopterrel, a magyar tudomány történet ezért szívesen tulajdonítja neki a helikopter feltalálását. Az első valóban értékelhető és megismételhető repüléseket 1937-ben a Focke professzor által tervezett Focke-Achgelis 61-es hajtotta végre. 81 perc alatt 2600 méter magasba emelkedett, 122 km/h sebességet ért el és 80 km-es zárt kört repült. A II világháborúban még egyik fél sem rendelkezett bevethető helikopterrel, ezért mindig jót mosolygok valahányszor egy háborús kalandregényben a kémek a sasfészekből helikopterrel menekülnek. A helikopter tömeges elterjedése csak a koreai háború idejére tehető. )

Kármán Tódor a háború után és a Tanácsköztársaság alatt közoktatási népbiztos-helyettes lett, a felsőoktatás reformján dolgozott. Ezért 1920 őszén a MAeSZ ( Magyar Aero Szövetség ) sok más repülőszakemberrel együtt kizárta tagjai sorából. Egy beosztottja is durva támadást intézett ellene egy korabeli szaklapban, így visszatért Aachenbe aerodinamikát tanítani. Így nem érte meg a magyar repülés kivégzését. 1921. július 26-án a békeszerződés ratifikálásának napjától Magyarországon teljes repülési és repülőgép építési tilalom kezdődött. Ezt eredetileg csak hat hónapra tervezték, mivel azonban ezalatt a repülőanyag teljes felkutatásával és megsemmisítésével nem végeztek, így többször, egészen 1922 végéig meghosszabbították azt. A repülési és gépépítési tilalom súlyos csapás volt a repülőgép valamint a motorgyártó és a különböző kiszolgáló iparágak dolgozóira. Egyik napról a másikra sok ezer munka nélküli került az utcára. A volt pilóták és repülőgép szerelők sajgó szívvel hallgatták a lezárt hangárokból és műhelyekből kiszűrődő rombolás zaját. Törték, zúzták a drága motorokat, fűrészelték a sok gonddal, szakértelemmel enyvezett géprészeket és légcsavarokat az Ellenőrző Bizottság tisztjeinek utasítására. A parancs szerint minden repülőanyagot meg kellett semmisíteni az ország területén. (Hasonló pusztítási hullám végzett később a második világháborúból véletlenül megmaradt harci gépekkel, és egészen a hetvenes évek végéig a számukra előírt időt kirepült gépekkel. Így nagyon sok olyan híres repülőgépből mint például a Il- 10, Jak-9, Ut-2, Bücher 131.... még múzeumi célokra sem maradt egyetlen egy gép sem, pedig rengeteg ilyen madár repült magyar felségjellel. Külön szörnyű, hogy ezt sokszor minden parancs nélkül;önszorgalomból; magyar emberek tették. )

Kármán Tódor 1930-ban, egy szakértői útja során meghívást kapott Amerikába a Kaliforniai Műszaki Egyetemre, Pasadenába. Kivándorolt, amit néhány forrás zsidó származásával is indokol. Erről sajnos nem sikerült semmit felkutatnom, de a következő érvelés valószínűsíti ezt. 1930-ban már erősödtek a német antiszemita mozgalmak, nagyon sok tudós jól látta, hogy nem csak a munkájuk kerülhet veszélybe az elkövetkező években. Ebben az időszakban az I. Világháború után szintén szétvert német repülő ipar hihetetlen fejlődést mutatott. Egészen a II világháború végéig, az angolszász, japán és orosz repülőgép konstruktőrök csak a német fejlesztéseket igyekezték követni. Sőt még;45 után is sok élvonalbeli repülőgép született úgy, hogy egyszerűen megvalósították a háborús német elgondolásokat. Folyadék üzemanyagú irányított rakéták ötlete is német, Verner von Braun német tudós elfogásáért az amerikaik külön hadműveletet szerveztek. Az elképzelésüket az idő igazolta, a hold utazás hordozórakétáját német tudósok irányításával végezték. Ebben a nagyszabású munkában egy olyan nagy tudású tudós biztosan komoly szerepet vállalhatott volna, ha nem zsidó. Talán egyetlen repülőgép épült a világon abban az időben, amely képes volt felvenni a versenyt a német repülőgépekkel: a Douglas DC-3-as. Aki kicsit is ismeri a DC-3-as kortársait ( a Magyarországon is gyártott Junkers Ju-52, Savoia Marchetti SM-72, Ford Trimotor, Fokker F-VIII, stb. ) egyet fog velem érteni, ez a repülőgép hosszú évekre kialakította a korszerű szállítógépek vonalait. Túlzás nélkül el lehet mondani, hogy legalább annyira más volt az addig épített gépekhez képeset, mint az angol-francia Concorde a hatvanas években. A gép tervezője D. W. Douglas mérnök volt, de a fő újdonságot jelentő, megalkuvás nélküli aerodinamikai kialakítás Kármán professzor munkája. A gép 1935. december 17-én repült először, és még ma is nagyon sok repülőképes példány létezik. A II. világháborúban fényes katonai karriert futott be C- 47 néven, az amerikai légierő alap szállítógépe volt. A szovjet repülőgépgyárak is futószalagon ontották Li-2 néven, így a Kelet Európai országokban is megismerték és megszerették ezt az igen megbízható típust. A gép fő újdonsága a héjszerkezetű kör keresztmetszetű törzs volt, amelyet addig csak néhány kísérleti katonai gépen mertek alkalmazni. Ma már csak nagyon kevés repülőgép repül rácsszerkezetű törzzsel, csak a könnyű műrepülőgépek, és a még könnyebb ultra könnyű (UL.) kategóriájú lélekvesztőkön alkalmazzák ezt a megoldást. A DC-3-as természetesen becenevet is kapott, a világon mindenütt Dakota néven ismerik, nálunk Tevének becézték hihetetlen terhelhetősége és igénytelensége miatt. A háború után a sok fölösleges Dakotát polgári célokra alakították át, a világ összes akkori légitársaságában alaptípus volt. A MASZOVLET is kizárólag LI-2- essel rendelkezett, és egy igen furcsa katasztrófa történt az 50-es években. Egy Ferihegyről felszállt gép durva pilóta hiba miatt egy Lumumba utcai házba csapódott, megölve egy otthon tartózkodó nagymamát, és mindenkit, aki a gépen tartózkodott. Akkor szüntették meg a város feletti sétarepüléseket. Minden jelentős tudományos felfedezése ellenére szerintem ez a gép Kármán Tódor fő munkája, bár én elsősorban a repülőgépek szeretete mellett a gyakorlatban kézzelfogható eredményeket tisztelem.

Kármán professzor amerikai munkájáról nagyon kevés adat hozzáférhető, sehol sem találtam konkrétumot, de egy régi TV műsor szerint ő alakította ki az első amerikai atombombák aerodinamikai formáját. Ez a munka persze az egész Manhattan tervben, csak epizód, de az bizonyos, hogy a háború alatt Kármán professzor az amerikai légierő tábornoka volt.1936-tól a figyelme a rakéták égésfolyamatai felé fordult, tapasztalatait a nehéz repülőgépek startrakétáinak kifejlesztésénél hasznosították. Megállapította, hogy a nagy sebességű áramlások égésfolyamatai eltérnek az addig ismert törvényszerűségektől. Megalapította az aerotermokémia tudományát, amely a sugárhajtóművek fejlesztésének alapja lett. A rakétatechnika területén részt vett számos nagy rakéta fejlesztésében és a légkörön kívüli égésfolyamatok vizsgálatában. Felismerte, hogy a felszabaduló elektronok és ionok viselkedése új aeroelektromechanikai és aeroelektromágnesességi törvényszerűségeket takar. 1948-ban a légköri turbulens áramlások teljesítmény-sűrűség spektrumára képletet dolgozott ki.

1957-ben Kármán Tódor vezetésével a Guggenheim alapítvány támogatásával megalakult az ICAS. ( International Council of the Aeronautical Scienses, azaz a Nemzetközi Repüléstudományi Tanács. ) Szervezetét és munkamódszereit egy 9 tagú tudósokból álló bizottság dolgozta ki Kármán professzor vezetésével. Az egyesület tevékenysége és érdeklődési köre kiterjed minden a repüléssel kapcsolatos minden tudományos és műszaki kérdésre. Nem tekinti magát illetékesnek olyan, más tudományos szervezetek vagy egyesületek által gondozott területen, mint például a légi meteorológia, vagy a légi forgalom üzemeltetési kérdései. Gyakorlati repülőgépvezetési kérdésekkel csak a konstrukciót és a fejlesztést közvetlenül érintő esetekben foglalkozik. Konferenciáit kétévenként változó helyen rendezi, a kongresszusok anyaga régebben különböző folyóiratokban jelent meg. 1978 óta az előadásokat Proceedingsek formájában publikálják. Magyarország képviseletében a Gépipari Tudományos Egyesület az ICAS tagja.

1962-ben járt utoljára Magyarországon, hogy átvegye a Budapesti Műszaki Egyetem díszdoktori oklevelét és gyémánt diplomáját. A nemzetközi tudománytörténet elismert tudósa volt Thedore Von Kármán, a turbulencia elméletének szakértője, a nagy sebességű áramlások fontos elméleteinek kidolgozója, a képlékenység és sok más tudományterületnek volt elismert úttörője. Sajnos semmilyen adatot nem sikerült találnom róla, mint emberről. Mindössze két fényképet találtam erről az emberről. Az egyiken a nővérével látható egy Junkers utasgép előt nagyon fiatalon és bizakodón tekint a fényképezőgép lencséjébe. A másikon már, mint elismert tudós szemüvegét védekezőn maga elé tartva, nyugodt bölcsességet tükröz tekintete. Már nem érhette meg azt, hogy hasonlóan a többi magyar tudóshoz itthon is kellőképpen méltányolják érdemeit, de valószínű, hogy egy olyan hétköznapi tudomány, mint az aerodinamika művelője nem kapott volna olyan publicitást, mint mások.

Források:

Repülési Lexikon Akadémiai Kiadó 1991

Csanádi - Nagyváradi - Winkler, A Magyar Repülés Története.