ヨハンナ・ウェーバー

ヨハンナ・ウェーバー（1910年8月8日 - 2014年10月24日）は、ドイツ生まれのイギリスの 数学者、航空力学者である。ハンドレページ・ビクター爆撃機とコンコルドの開発への貢献で最もよく知られている。

ヨハンナ・ウェーバーは1910年8月8日、ドイツのデュッセルドルフでワロン系の家庭に生まれた。父親は第一次世界大戦で亡くなった。ウェーバーは「戦争孤児」として経済的支援を受けることができ、修道院の学校に通った。^[1]

1929年、彼女はケルン大学で化学と数学の勉強を始めたが、1年後にゲッティンゲン大学に転校した。彼女は1935年に一級優等学位を得て卒業し、その後2年間教師としての訓練を受けた。彼女はナチ党に入党しなかったため、教職に就くことは許されなかった。残された家族、つまり母親と妹は経済的支援を必要としていたため、彼女は軍需産業に就職した。^[1]

ウェーバーはエッセンのクルップ社に弾道学の研究者として入社した。彼女の仕事はブルンスビガの機械式計算機を使った面倒な数学計算だった。

1939年、ウェーバーはゲッティンゲンの航空力学研究所（Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen）に入所した。彼女は小さな理論チームの一員であり、航空力学における初期の訓練は風洞実験による補正からなっていた。ここで彼女はディートリッヒ・キュッヘマンと出会い、生涯にわたる共同研究を始めた。^[1]

研究所の科学者たちは、その頃までに航空機の周りの流れに関する一貫した理論を作り上げていた。しかしこれは、揚力を生み出す渦を特異点を使って表現した近似値であり、ウェーバーにその改良が課せられた。彼女は、自分の研究の一部がジェットエンジンの吸気口に関するキュッヘマンの研究と重なっていることに気づいた。彼らは協力し、ウェーバーが理論構築と風洞試験を行い、キュッヘマンがメーカーとの協議に基づいて研究の方向性を定めた。第二次世界大戦中、彼らは膨大な研究成果を上げた。^[1]

1945年にアメリカ軍がゲッティンゲンを占領した後、この都市はイギリスの占領地域に入った。イギリスはウェーバーとキュッヘマンに研究論文をまとめるよう金銭を支払った。これが彼らの著書『推進力の空気力学』の基礎となった。イギリスはまた、ドイツのサービスと技術を獲得するための米英共同計画（ペーパークリップ作戦とサージョン作戦）の一環として、ドイツの科学者にイギリスのさまざまな防衛施設で6か月の契約を結ぶよう奨励した。1946年10月、キュッヘマンはファーンバラの王立航空機研究所の空気力学部門に加わり、ウェーバーにも加わるよう説得した。2人とも敵国外国人として分類されたままであったが、2人とも1953年にイギ​​リス国民に帰化したまで6か月の契約を更新し続けた。^[1]

ウェーバーはドイツ人科学者の中で唯一の女性として、RAEの職員宿舎に宿泊した。彼女はフランシス・ブラッドフィールドが率いるRAEの低速風洞部門に加わり、ジョン・セドンの下で空気取り入れ口の実験作業を開始した。^[1]

1946 年、英国航空省は核兵器を搭載可能な中距離ジェット推進爆撃機を指定した。これに対して提案された設計の中で最も野心的なものが、ハンドレページ ビクター爆撃機だった。キュッヘマンはドイツの後退翼機、特に三日月形の翼と超音速飛行の空気力学に関する研究に遅れを取らなかった。ビクターは三日月形の 3 つの分割翼を持ち、それぞれが異なる後退角を持つ予定だった。ウェーバーは計算を手伝い、戦時中にキュッヘマンと行った研究に基づいて、エンジンの空気入力を含むさらなる設計改良を組み込んだ。ウェーバーの線形で単純な空気力学モデルは、女性の「コンピューター」チームによって手作業で計算された。1945 年 9 月、ウェーバーはキュッヘマンと共同で、新しい翼と胴体の空気力学を分析した論文を執筆した。^[1]

ウェーバーはキュッヘマンとともに、亜音速空気力学の理論を改良することに取り組んだ。初期の手法では、翼の厚さと揚力は別々に扱われていた。1950年代に、ウェーバーは翼のすべての特徴（厚さ、ねじれ、後退角、キャンバー）を同時に扱い、翼上の空気圧分布を予測する方法を開発した。その後、ヴィッカースの航空機チームは、必要な圧力分布に最も適した翼の形状を決定するという逆の問題を解決した。その結果得られた翼の形状は、民間機としては最も先進的なものとなり、ヴィッカース VC10旅客機に使用された。^[1]

ウェーバーは超音速輸送の研究も始めました。1955年、ウェーバーは迎え角の大きい薄いデルタ翼が十分な揚力を生み出して離着陸能力を提供し、同時に効率的な超音速性能を実現できることを示しました。その後、キュッヘマンは英国政府にこの翼構成を提唱し、 1956年に超音速輸送諮問委員会（STAC） によるマッハ2の旅客機の支持につながりました。 ^[1]

1961年、細長いデルタ翼の低速性能をテストするために、試作機ハンドレページHP.115が製作された。 ^[2]

ウェーバーは超音速飛行の実現に2つの大きな貢献をした。超音速飛行中の細いデルタ翼機の抗力を予測するツールと、翼の上や下ではなく前縁に渦が形成されるように翼を形作ったことである。1959年以降の彼女の研究はコンコルドの設計と最終的な建造に貢献した。^[1]

ウェーバーはコンコルドの後、亜音速の研究に戻った。特に、音速より遅い気流を扱う方法が超臨界レベルでも適用可能な条件を分析した。非圧縮性の流れに基づく既存の理論を改良したことで、近似値ではなく正確な解を出すための計算を自動化することができた。空気力学的に非効率な主な原因の 1 つは翼と胴体の接合部であり、ウェーバーはその接合部の 3 次元プロファイル全体をモデル化することができた。これらの方法は、VC10 の開発から発展した他の方法とともに、世界初のワイドボディツインジェット機であるエアバス A300B航空機の設計に使用された。 ^[1]

ウェーバーは1975年に上級主席科学官の地位で退職したが、RAEのコンサルタントとして引き続き雇用された。彼女の名前で発表した論文は100本近くに上る。1976年、キュッヘマンの死後、ウェーバーは彼の著書『航空機の空気力学的設計』の出版に協力し、1978年に出版された。彼女はその後、空気力学の研究は終了したと発表した。^[1]

ウェーバーは生涯独身を貫いた。1953年までRAEホステルに住み、その後サリー州レックレスハムのキュッヘマンの家に付属するベッドルーム付きのアパートに移り、1961年にキュッヘマン家の隣の家を購入するまでそこに住んでいた。当時、銀行や住宅金融組合は独身女性の住宅購入に融資をしない傾向にあったため、ウェーバーは住宅ローンを組むのが困難だった。 ^{[3] [4]}

引退後、ウェーバーはサリー大学で授業を受け、心理学と地質学に新たな興味を持つようになった。^[2]

ウェーバーと非常に親しかった妹は、生涯を通じて健康状態が悪かった。ウェーバーは妹と母親を経済的に支え、ドイツに送金し、母のもとに戻りたいと考えていた。^[2]妹は50歳で亡くなった。^[3]

ウェーバーは2010年までこの家に住んでいた。彼女は2014年10月24日にサリー州ファーナムの老人ホームで亡くなった。^[3]

• Küchemann, Dietrich ; Weber, Johanna (1948)。高亜音速マッハ数における後退翼周りの非圧縮性流れの理論の応用。ロンドン: Ministry of Supply。
• Küchemann, Dietrich ; Weber, Johanna (1949)。高マッハ数で後退翼の利点を最大限引き出すための翼接合部、胴体、ナセルの設計: 補遺、係数の追加表。ロンドン: Ministry of Supply。
• Küchemann, Dietrich ; Weber, Johanna (1951)。滑らかな入口のための循環を備えた無限長の環状物体。ワシントン D.C.: 国立航空諮問委員会。
• キュッヘマン、ディートリッヒ、ウェーバー、ヨハンナ（1951 年 11 月）、リング状カウリング周りの流れについて。第 2 部、滑らかな入口のための循環を備えた無限長の環状体、ワシントン DC：国立航空諮問委員会、技術覚書 1326、ZWB Forschungsbericht Nr. 1236/2 の翻訳、1940 年 11 月 11 日
• Weber, Johanna; Brebner, GG (1952 年 6 月)。後退翼のプロファイル抗力の簡単な推定 (レポート RAE TN Aero 2168)。
• Küchemann, Dietrich ; Weber, Johanna (1953)。推進の空気力学。McGraw-Hill。
• ディートリヒ・キュッヘマン;ウェーバー、ヨハンナ。ブレブナー、GG (1958)。45度の後退翼での低速テスト。ロンドン：HMSO。
• Küchemann, Dietrich; Weber, Johanna (1968). 「異なる距離と速度で飛行するように設計されたさまざまな種類の航空機のいくつかの性能面の分析」。Progress in Aeronautical Sciences . 9. doi :10.1016/0376-0421(68)90008-0。