Уильям Фредерик Дюран (5 марта 1859 г. – 9 августа 1958 г.) был военно-морским офицером США и пионером в области инженерной механики . Он внес значительный вклад в разработку авиационных винтов. Он был первым гражданским председателем Национального консультативного комитета по аэронавтике , предшественника НАСА . [1]
Уроженец Коннектикута, он был членом первого выпускного класса Birmingham High School в Дерби, Коннектикут (ныне Derby High School ) в 1877 году. Он окончил Военно-морскую академию США в Аннаполисе вторым в своем классе и получил степень доктора философии в колледже Лафайет . Затем он преподавал в Мичиганском государственном колледже , Корнеллском университете и Стэнфордском университете , преподавая первый курс по аэронавтике в этой школе, второй, предлагаемый любой школой в стране (первый был предложен Массачусетским технологическим институтом ). Он помог восстановить Стэнфорд после землетрясения 1906 года, и здание кафедры авиационной и астронавтической инженерии носит его имя. На мемориале там написано: «Его первым профессиональным назначением в 1880 году было на USS Tennessee , полностью оснащенном деревянном судне со вспомогательной паровой тягой. Его последним назначением в 1942–46 годах был пост председателя Национальной комиссии по аэронавтике для разработки реактивного движения для самолетов». Он умер в 1958 году в возрасте 99 лет.
Уильям Фредерик Дюран родился 5 марта 1859 года в Бикон-Фолс, штат Коннектикут . Он был четвертым и младшим ребенком и вторым сыном Уильяма Ливенворта Дюрана и Рут, урожденной Ко. Когда Дюрану был один год, его семья переехала в Дерби, штат Коннектикут . Во время обучения в старших классах Дюран проявил способности к математике и брал дополнительные занятия у директора по аналитической геометрии, а также работал помощником геодезиста. Брат Дюрана настоятельно рекомендовал ему поступить на инженерный факультет Военно-морской академии США . Вступительные экзамены в академию в то время проверяли на знание станков, поэтому Дюран отказался от посещения весеннего семестра средней школы в 1876 году, чтобы работать в инструментальном цехе фабрики в Ансонии, штат Коннектикут . Дюран был одним из пяти выпускников первого выпуска средней школы. [2]
Чтобы дополнительно подготовиться к вступительным экзаменам в Военно-морскую академию, Дюран посетил летний курс в Мэрилендском сельскохозяйственном колледже, который вел отставной ветеран ВМС США Гражданской войны . Отправившись в Мэриленд на занятия, Дюран остановился на Centennial Exposition , где паровой двигатель Corliss произвел на него неизгладимое впечатление. [2]
В 1876 году Дюран был одним из 80 претендентов, сдававших экзамены на 25 мест в академии. Его первым экзаменом был экзамен по элементарной механике под председательством А. А. Михельсона . Дюран занял десятое место на экзаменах и был принят в академию. Летом Дюран курсировал на борту USS Mayflower .
В то время выпускники Военно-морской академии США не получали офицерского звания по окончании обучения, но должны были отслужить два года на флоте, прежде чем иметь право на это. Дюран окончил академию в 1880 году в звании кадета-инженера и был назначен на USS Tennessee , флагман Североатлантической эскадры . На Теннесси также был направлен одноклассник Дюрана мичман У. С. Симс . После двух лет в море Дюрану был назначен устный недельный экзамен Военно-морской экзаменационной комиссией. Дюран сдал экзамен и был назначен помощником инженера.
.jpg/1280px-USS_Tennessee_(1865).jpg)
Дюран продолжал служить на Теннесси до июня 1883 года, когда его перевели в Бюро паровой техники . Там Дюран был назначен работать над проектированием двигателей для USS Chicago . В то время как там был принят Закон Конгресса под названием « О содействии познанию паровой техники и железного судостроения », офицеры Инженерного корпуса ВМС были назначены инструкторами в научных и технических учреждениях Соединенных Штатов. Дюран запросил поездку в Лафайетский колледж в Истоне, штат Пенсильвания . Там Дюран женился на Шарлотте Нин 23 октября 1883 года, а 14 июня 1885 года у него родился сын. Дюран получил степень доктора философии в области инженерии в Лафайете, находясь там. [2]
Осенью 1885 года Дюран был переведен на завод Morgan Iron Works в качестве инспектора по двигателям для USS Boston и USS Atlanta . В ноябре 1885 года Дюран получил телеграмму, в которой ему было приказано отправиться на Бруклинскую военно-морскую верфь для участия в морских испытаниях USS Dolphin . Недавно достроенный Dolphin получил неблагоприятный отчет от Совета по инспекциям и обследованиям . Среди результатов было заявление о структурной слабости. Капитан Р. У. Мид предложил министру ВМС Уильяму К. Уитни вывести Dolphin в море на поиски шторма. Dolphin был оснащен в Ньюпорте, Род-Айленд , и в конце ноября судно отплыло к мысу Гаттерас , где, как известно, были шторма с сильным ветром и сильным волнением. План испытаний состоял из: двух часов движения на полной мощности прямо в шторм, двух часов движения при ветре 45 градусов от носа, двух часов при ветре в середину судна, двух часов от кормы и двух часов со штормом за кормой. Dolphin прошел испытание штормом и отправился на верфь Norfolk Navy Yard . [2]
Дюран запросил и получил должность инструктора по военно-морскому делу в Вустерском политехническом институте в Вустере, штат Массачусетс , куда прибыл в марте 1887 года. [2]
В то время как в Вустере, к Дюрану обратился член совета попечителей Мичиганского государственного колледжа . Мичиганский государственный университет искал человека, который мог бы создать и возглавить программу по машиностроению. Дюран принял эту должность и ушел в отставку с должности в ВМС США 15 сентября 1887 года. [9]
Дюран работал в Мичиганском государственном университете в Лансинге, штат Мичиган , в течение четырех лет, создав кафедру машиностроения. [2]
В конце весны 1891 года Дюран принял кафедру машиностроения в Университете Пердью в Лафайете, штат Индиана . Позже летом Дюран узнал, что Роберт Х. Терстон , директор колледжа Сибли в Корнеллском университете , ищет кого-то, кто возглавит запланированную аспирантуру колледжа по военно-морской архитектуре и морскому машиностроению. Терстон согласился нанять Дюран, а администрация Пердью согласилась отпустить его, если он сможет найти подходящую замену для Пердью. Профессор Джон Джозеф Флатер из Университета Миннесоты принял должность в Пердью, и Дюран отправился в Корнелл. Вскоре после прибытия Дюран стал секретарем факультета Сибли. [2]
В 1892 году Дюран был избран членом Sigma Xi , почетного инженерного братства, которое было основано в Корнелле в 1886 году. Позднее, в 1936 году, Дюран стал национальным президентом общества. [2]
Дюран считал тремя выдающимися достижениями за годы своей работы в Корнелле: создание логарифмической бумаги, теоретическая и механическая разработка усредняющего радиального планиметра и исследование морских гребных винтов.
В 1893 году Дюран разработал и представил логарифмическую миллиметровую бумагу , где логарифмическая шкала размечена на расстояниях, пропорциональных логарифмам представляемых величин. Компания Keuffel and Esser Company включила логарифмическую бумагу в свой общий каталог как «Логарифмическую бумагу Дюрана» еще в 1936 году. [10]
В 1893 году Дюран опубликовал статью, математически описывающую радиальный планиметр для усреднения значений, нанесенных на график в полярных координатах . Первоначально радиальный планиметр представлял только академический интерес, но десять лет спустя начали использоваться приборы для записи с тактовым приводом. Дюран создал работающее устройство на основе своей теории. Он запатентовал устройство и получал гонорары от компании по производству научных приборов, производившей эти устройства, пока не истек срок действия патента. [2]
Дюран проводил исследования по теории работы морских винтовых винтов, работая в Корнелле. Используя финансирование Института Карнеги , в Гидравлической лаборатории был построен бетонный канал для изучения винтов . В течение нескольких лет были испытаны около сорока девяти моделей винтов диаметром двенадцать дюймов с различным шагом и пропорцией. [2]
25 октября 1903 года Роберт Терстон умер, и Дюран стал исполняющим обязанности директора колледжа Сибли, пока Корнелл искал постоянную замену. Когда А. В. Смит из Стэнфордского университета стал директором, Дэвид Старр Джордан , президент Стэнфорда, предложил Дюрану должность в Стэнфорде, чтобы заменить вакансию, образовавшуюся после ухода Смита. Дюран принял предложение и переехал в Стэнфорд в августе 1904 года. [2]
Дюран был директором отдела машиностроения и исполняющим обязанности директора отдела электротехники. Дюран нанял Х. Дж. Райана из Корнелла на должность директора по электротехнике, которую Райан занимал с 1905 года до своей смерти в 1934 году. [2]
В 5:20 утра 20 апреля 1906 года Дюран проснулся от землетрясения в Сан-Франциско 1906 года . Мраморная статуя Луи Агассиса упала головой вперед, пробив бетонный тротуар. Президент университета Джордан прокомментировал: «Агассис всегда был упрямым ученым». Дюран был назначен в Совет инженеров, которому было поручено расчистить руины и провести временный ремонт, чтобы университет смог открыться осенью. Стэнфорд открылся в сентябре для осеннего семестра, а реконструкция была завершена только в 1908 году. [2]
В 1912 году Дюран возглавил Комитет по управлению в рамках подготовки к Инженерному конгрессу, который проводился совместно с Панамско-Тихоокеанской международной выставкой 1915 года . Джордж Вашингтон Геталс был почетным президентом конгресса. После этого Дюран составил и отредактировал доклады, зачитанные перед конгрессом, в 18 томов, и разослал их подписчикам. [2]
В 1914 году Дюран посетил конференцию, созванную Чарльзом Дулиттлом Уолкоттом , секретарем Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия, с целью стимулирования интереса к аэронавтике и ее связи с правительством США. Конференция привела к акту конгресса об организации Консультативного комитета по аэронавтике (позднее Национального консультативного комитета по аэронавтике ) «для надзора и руководства научными исследованиями проблем полета с целью их практического решения». [2] Этот комитет состоял из двенадцати членов, по два от армии и флота, по одному от Смитсоновского института, Бюро погоды и Национального бюро стандартов . Были выбраны пять дополнительных членов, «которые должны быть знакомы с потребностями аэронавтической науки, как гражданской, так и военной, или иметь опыт в авиационной технике или смежных с ней науках». Бригадный генерал Джордж П. Скривен , главный офицер связи армии, был председателем комитета, Уолкотт был избран председателем Исполнительного комитета. Президент Вудро Вильсон назначил Дюрана одним из гражданских членов Комитета. [2]
Дюран стал председателем NACA осенью 1916 года на втором заседании полного состава комитета. [2]
Дюран предложил NACA необходимость исследования воздушных винтов , смоделированного на основе работы, которую он проделал с морскими винтами в Корнелле. Комитет согласился, и Стэнфордский университет был нанят для проведения испытаний. Работая с профессором Э. П. Лесли, Дюран проводил исследования воздушных винтов в течение следующих двенадцати или пятнадцати лет. Результаты испытаний были опубликованы в Комитете и ежегодно в отчетах. [2]
Соединенные Штаты объявили войну Германии в апреле 1917 года. Дюран получил отпуск в Стэнфорде, чтобы посвятить все свое время работе в NACA. Соединенные Штаты сосредоточились на разработке учебных, разведывательных и бомбардировочных самолетов, полагаясь на британцев и французов в истребителях. NACA руководила разработкой авиационного двигателя Liberty . [2]
Препятствием к быстрому совершенствованию самолетов в начале войны были опасения по поводу патентов на самолеты. Для решения этой проблемы была созвана конференция лидеров авиационной промышленности. После нескольких сессий было достигнуто соглашение о перекрестном лицензировании, призывающее к общему использованию всех важных патентов на самолеты на протяжении всей войны. [2]
Дюран работал над созданием авиационных наземных школ в шести-десяти университетах для создания авиационных наземных школ. Учебные программы наземных школ включали управление самолетом, теорию полета, науку и метеорологию. [2]
Дюран впервые поднялся в воздух на самолете в 1917 году. В том году итальянское правительство демонстрировало большой триплан, построенный в городе Генуя , должностным лицам правительства США в надежде на продажу. Группа из четырех или пяти должностных лиц совершила поездку из Лэнгли-Филд в Вашингтон, округ Колумбия, на расстояние 120 миль, которая длилась более часа. [2]
В 1917 году Дюран, металлург доктор Генри М. Хоу и доктор Джон Дж. Карти , главный инженер Американской телефонной и телеграфной компании , были избраны в Национальную академию наук , чтобы сформировать ядро инженерной секции академии. [2]
Осенью 1917 года Дюран инициировал разработку турбокомпрессоров для самолетов . NACA получила неполные отчеты о том, что французский инженер по имени Огюст Рато пытался разработать двигатели для больших высот, используя турбокомпрессор. Вспоминая аспиранта по имени Сэнфорд А. Мосс , который работал над газовыми турбодвигателями двадцатью годами ранее в Корнелле, прежде чем начать карьеру в газовом турбинном подразделении General Electric , Дюран написал президенту GE, г-ну Э. У. Райсу, с просьбой об услугах доктора Мосса. После этого турбокомпрессоры стали делом всей жизни Мосса. [2]
11 мая 1918 года президент Вудро Вильсон подписал указ о создании Национального исследовательского совета , рабочего подразделения Национальной академии наук. [11] Дюран был назначен главой Инженерного отдела. И NACA, и NRC имели офисы в здании Munsey Trust в Вашингтоне, разделенные двумя этажами. Дюран поднимался по лестнице или ездил на лифте несколько раз в день между ними. [2]
В декабре 1917 года Дюран в сопровождении своего главного помощника Карла Т. Комптона и двух других отправился в Париж, чтобы поддерживать постоянный и тесный контакт с разработками в области применения науки в войне. По прибытии Дюран получил звание научного атташе посольства США, хотя он работал независимо от посла Уильяма Грейвса Шарпа . Он воспользовался дипломатической почтой посольства , чтобы отправлять отчеты обратно в Вашингтон. [2]
В марте 1918 года Дюран пережил обстрел Парижа немецкой пушкой . После того, как рано утром прозвучал сигнал воздушной тревоги, Дюран пошел на площадь Согласия, чтобы стать свидетелем налета. Прибыв к обелиску, он услышал взрыв, но не увидел никаких самолетов. Во время осмотра неба произошел еще один взрыв. Бомбардировка продолжалась в течение всего дня, снаряды падали каждые 15–20 минут. Один упал совсем близко от Дюрана, попав в сад Тюильри . [2]
В июне 1918 года Дюран отправился из Парижа в Лондон, чтобы прочитать ежегодную лекцию имени Уилбура и Орвилла Райта Королевского авиационного общества . Перед аудиторией в 2000 человек Дюран прочитал лекцию, посвященную проблемам проектирования, строительства и эксплуатации самолетов как факторов военных действий. По случаю своей речи Дюран был избран членом общества. [2]
С перемирием 11 ноября 1918 года Первая мировая война закончилась. Дюран вернулся в Стэнфорд 22 февраля 1919 года и возобновил преподавание. [2]
В 1924 году Дюран достиг обязательного пенсионного возраста Стэнфорда в 65 лет и стал почетным профессором . Дюран продолжил испытания пропеллеров для моделей самолетов, исследования, которые начались в рамках NACA в 1915 году. [2]
Осенью 1924 года Дюран был избран на годичный срок президентом Американского общества инженеров-механиков на 1925-26 годы. Дюран был постоянным членом общества с момента вступления в него во время службы на борту USS Tennessee в 1883 году. Чтобы быть ближе к штаб-квартире общества, Дюран жил в Бруклине, Нью-Йорк , во время своего пребывания в должности. [2]
10 сентября 1924 года министр торговли Герберт Гувер попросил Дюрана стать членом Совета посетителей Бюро стандартов . Совет посещал Бюро несколько раз в течение года, чтобы совещаться и консультировать директора и быть посредником между Бюро и внешними организациями. Дюран был членом совета в течение нескольких лет. [2]
Весной 1925 года Дюран был назначен президентом Кэлвином Кулиджем в Совет посетителей Военно-морской академии США. Совет посещает академию, чтобы посещать занятия, посещать занятия, наблюдать за учениями и тренировками и наблюдать за общей эффективностью учреждения. [2]
3 сентября 1925 года дирижабль ВМС США USS Shenandoah потерпел крушение на юго-востоке Огайо. Генерал армии США Билли Митчелл обвинил Военное и Военно-морское министерства в том, что они стали причиной аварии из-за «преступной халатности». Армия выдвинула против Митчелла обвинения в военном трибунале . Под давлением общественности президент Кулидж создал Комиссию по расследованию аэронавтики под председательством Дуайта Морроу . [12]
11 сентября 1925 года Дюран узнал по радио, что Кулидж назначил его в совет. Совету было поручено изучать аэронавтику в связи с национальной обороной и консультировать президента по политике развития авиации во время войны. В состав совета входили Морроу в качестве председателя, судья США Артур К. Денисон в качестве вице-председателя, Дюран в качестве секретаря, Хайрам Бингем , Джеймс С. Паркер , Карл Винсон , генерал-майор Джеймс Г. Харборд (в отставке), контр-адмирал Фрэнк Ф. Флетчер (в отставке) и Говард Э. Коффин . [13]
Первое заседание совета состоялось в Белом доме, где Дюран был выбран секретарем совета. После недель встреч, получения экспертных показаний и совещаний совет представил президенту отчет, рекомендующий краткосрочный план развития военных и военно-морских самолетов. В отчете также рекомендовалось создать должности помощника секретаря по военным и военно-морским самолетам в Военном и Военно-морском департаментах. [2]
В 1926 или 1927 году Даниэль Гуггенхайм пригласил Дюрана в Совет попечителей Фонда Даниэля Гуггенхайма по содействию аэронавтике . Совет попросил Дюрана дать рекомендации по предложению о создании энциклопедии аэронавтики. Дюран быстро определил, что общая область аэронавтики все еще развивается очень быстро, и энциклопедический обзор быстро устареет. Вместо этого он рекомендовал, чтобы теория механики жидкости и ее применение в аэронавтике были достаточно зрелыми и стабильными для энциклопедии. Совет согласился, поручив Дюрану направлять и контролировать усилия. Дюран работал над энциклопедией полный рабочий день в течение следующих шести лет. Он отплыл в Европу и встретился с Теодором фон Карманом из Ахенского университета, чтобы найти наиболее квалифицированных авторов. Двадцать пять авторов написали двадцать разделов в шести томах общим объемом 2200 страниц. Ни один американский издатель не хотел печатать энциклопедию из-за опасений по поводу количества потенциальных продаж. Издательство Springer & Co. из Берлина согласилось опубликовать тома на английском языке. [14]
Последний том был опубликован в 1936 году. [2]
Во время Второй мировой войны спрос на энциклопедию возобновился, и второй тираж был изготовлен методом фотоофсетной печати в Калифорнийском технологическом институте . [2]
В 1926 году Дюран и Э. П. Лесли сообщили о сравнении эффективности пропеллера в аэродинамической трубе и в свободном полете. [15] Лесли испытал семь пропеллеров с VE-7 . Модель аэродинамической трубы Дюрана показала эффективность, схожую с измерениями Лесли, но отставала на 6–10 % по развиваемой тяге и поглощаемой мощности.
В 1927 году Дюран стал членом совета советников министра труда Министерства внутренних дел США . Совету было поручено провести обследование реки Колорадо , чтобы найти решения для ежегодных наводнений, заиления, развития гидроэлектроэнергии и использования воды для орошения и такими городами, как Лос-Анджелес, Калифорния . [2]
12 февраля 1935 года жёсткий дирижабль ВМС США USS Macon потерпел крушение во время шторма у мыса Сур , Калифорния . Расследования проводились Военно-морской комиссией по расследованию и научным наблюдательным советом. [16] Председатель Научного консультативного совета Карл Т. Комптон назначил Специальный комитет по дирижаблям по просьбе министра ВМС Клода Свенсона . Членами комитета были Роберт А. Милликен и Теодор фон Карман из Калтеха, Уильям Ховгаард из Массачусетского технологического института, Дюран и Стивен Тимошенко из Стэнфорда, Фрэнк Б. Джуэтт из Bell Telephone Laboratories и Чарльз Ф. Кеттеринг из General Motors. Дюран был председателем. [17]
По просьбе Министерства ВМС США Национальная академия наук создала комитет под председательством Дюрана для исследования устройств стабилизации бортовой качки на кораблях. Возможность стабилизировать корабль, такой как авианосец, была бы чрезвычайно полезна во время посадки самолетов. Комитет создал экспериментальную лабораторию на Бруклинской военно-морской верфи . [2] Доктор Николас Минорски работал над стабилизацией бортовой качки кораблей для ВМС с 1934 по 1940 год, спроектировав в 1938 году систему стабилизации с активированным баком для 5-тонной модели корабля. [18] Полномасштабная версия системы была испытана на USS Hamilton, но выявила проблемы с устойчивостью управления. Очень многообещающие результаты начали появляться, когда начало Второй мировой войны прервало дальнейшую разработку, поскольку Hamilton был призван на действительную службу, а 5-тонная модель была отправлена на хранение. [2] [18]
В марте 1941 года председатель NACA Ванневар Буш попросил тогдашнего 82-летнего Дюрана возглавить комитет по изучению и разработке реактивного движения для самолетов. Комитет состоял из членов General Electric, Westinghouse и Allis-Chalmers . Комитет заранее согласился, что три компании будут работать отдельно, разрабатывая реактивные двигатели, чтобы способствовать разнообразию в конструкции. [2]
Начальник авиационного корпуса Генри Х. Арнольд получил реактивный двигатель Whittle из Англии, который был передан в газовое турбинное подразделение GE в Линне, штат Массачусетс , для испытаний и копирования. General Electric разработала его в J31 . Дюран присутствовал на статическом испытании двигателя в Линне, штат Массачусетс, 13 июля 1942 года вместе с Сэнфордом А. Моссом , инженером, которого Дюран запросил у General Electric для разработки турбонагнетателей во время Первой мировой войны. Мосс ушел из GE, но работал консультантом по реактивному двигателю. Дюран и Мосс говорили друг с другом о ранней разработке турбонагнетателя, а менеджер объекта записывал их разговор. 2 октября 1941 года Дюран стал свидетелем первого официального полета Bell P-59 Airacomet, оснащенного J31, на военном аэродроме Мьюрок (сегодня авиабаза Эдвардс ). Westinghouse разработал двигатель J30 на основе этих усилий. Дюран руководил разработкой реактивного двигателя с 2 апреля 1941 года по 7 июля 1945 года. На тот момент Дюрану было 86 лет [2].
Также, начиная с ранней весны 1941 года, Дюран возглавил Инженерное отделение Национального исследовательского совета. Дюран разделил свои рабочие дни, утро в NACA, день в NRC. Дюрану очень помог исполнительный секретарь отделения NRC Уильям Х. Кенерсон из Университета Брауна . [2]