他是近代力学奠基人之一，他首先提出了风洞试验，他是被誉为“航空航天时代科学奇才”的冯·卡门的恩师……今天，我们一起了解空气动力学之父普朗特的故事。
第二次世界大战期间，英国军队轰炸机曾夜袭哥廷根，投放了气爆弹。次日，大多数人都在街上清扫被气浪震碎的残片，而有一人却在一段被气流摧毁的矮墙前驻足良久，还自言自语道“终于有机会来观察这难得的空气动力学现象”。这个人便是大名鼎鼎的空气动力学之父普朗特。
普朗特（1875-1953）
普朗特是德国著名物理学家，近代力学奠基人之一。他创立了空气动力实验所和流体力学研究所，提出了边界层理论，被誉为“空气动力学之父”和“现代流体力学之父”。
路德维希·普朗特是近代流体力学的
奠基人、“现代空气动力学之父”
普朗特从小便养成了很好的观察习惯，这得益于他与父亲——一位工学教授一起生活成长的经历。非凡的洞察能力，是他日后提出边界层理论的良好基础。
1894年，19岁的普朗特进入慕尼黑技术学院学习，主攻方向是弹性力学。6年后，他获得了博士学位，研究领域仍属于固体力学范畴。不过，在那里，他第一次接触到了流体力学领域。为了设计一种吸出装置，他钻研了更多流体力学的理论，并成功研制出一种流量更小、耗能也更低的吸出装置。次年，普朗特被聘为汉诺威应用技术大学的流体力学教授。
当时，机翼的升力问题迟迟得不到解决，因为没有特别合适的数学工具。于是，普朗特与阿尔伯特·贝茨、麦克斯·芒克一起，开始了相关方面的研究。
1904年，普朗特完成了他最著名的一篇论文——《非常小摩擦下的流体流动》。论文中，普朗特第一次清晰描述了边界层及其在减阻和流线型设计中的应用，并定义了失速。尽管对于边界层方程，普朗特给出的是近似解，但因为无人能给出更详尽的解析解，所以近似解成为了最优的选择，得到了广泛应用。边界层理论为计算飞行器阻力、控制气流分离等提供了依据。
路德维希·普朗特在1904年
用普朗特水槽模拟流体过程
普朗特的边界层理论将实践和理论相结合，奠定了现代流体力学的基础。他在数学和力学方面的出色表现得到了数学家克莱因的关注，被克莱因举荐成为哥廷根大学技术物理学院的主任。自此，普朗特开始专心在空气动力学领域进行研究，并把这个学院发展成了空气动力学理论的推进器。
普朗特对可压缩性问题进行了研究，提出普朗特－葛劳渥修正公式。当飞机飞行速度接近声速时，这个公式便显得尤为重要。
风洞试验也是普朗特首先提出的。他认为，研究空气动力学，一定要做相关的模拟实验。1906年，他带领研究人员建造了德国第一个风洞。现在大家都知道，航天研究中，风洞试验是必不可少的。
普朗特和他的实验设备
对于机翼理论，普朗特也有不小的贡献。他在试验的基础上，提出了升力线、升力面理论等，使机翼相关理论变得更加完善，确立了著名的“兰开斯特－普朗特机翼理论”。有一阵，普朗特还专门研究了带弯度翼型的气动问题，并提出了简易的薄翼理论。在这些理论的指导下，飞机设计师可以在飞机制造出来时就了解其基本性能，这还是首次。
普朗特不仅在力学领域是多产的科学家，在人才培养方面也有特别的贡献。他培养了许多著名科学家，其中就包括被誉为“航空航天时代科学奇才”的冯·卡门。我国北京航空航天大学的创建人之一陆士嘉教授也是普朗特的学生，还是他收的唯一关门女弟子。
1945年在德国
右起：钱学森、冯·卡门、普朗特
今天，当人们仰望蓝天，看到呼啸而过的飞机时，不应忘记普朗特对人类的非凡贡献。
本文原标题为《普朗特：空气动力学之父》，载于《太空探索》杂志2023年第4期。
文/幻棠
编辑/杨斯爽
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监制/姜军