William Frederick Durand (5 de marzo de 1859 – 9 de agosto de 1958) fue un oficial naval de los Estados Unidos e ingeniero mecánico pionero . Contribuyó significativamente al desarrollo de las hélices de las aeronaves. Fue el primer presidente civil del Comité Asesor Nacional de Aeronáutica , el precursor de la NASA . [1]
Nacido en Connecticut, fue miembro de la primera clase de graduados de la Birmingham High School en Derby, Connecticut (ahora Derby High School ) en 1877. Se graduó segundo de su clase en la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis y recibió su doctorado en el Lafayette College . Luego enseñó en el Michigan State College , la Universidad de Cornell y la Universidad de Stanford , enseñando el primer curso de aeronáutica de esa escuela, el segundo ofrecido por cualquier escuela en el país (el primero lo ofrecía el Instituto Tecnológico de Massachusetts ). Ayudó a reconstruir Stanford después del terremoto de 1906, y el edificio del departamento de Ingeniería Aeronáutica y Astronáutica lleva su nombre. Un monumento allí dice: "Su primera asignación profesional en 1880 fue en el USS Tennessee , un barco de madera con aparejo completo con energía de vapor auxiliar. Su última, 1942-46, fue como presidente de la Comisión Aeronáutica Nacional para el desarrollo de la propulsión a chorro para aeronaves". Murió en 1958 a la edad de 99 años.
William Frederick Durand nació el 5 de marzo de 1859 en Beacon Falls, Connecticut . Fue el cuarto hijo y el más joven, y el segundo varón de William Leavenworth Durand y Ruth, de soltera Coe. Cuando Durand tenía un año, su familia se mudó a Derby, Connecticut . Durante la escuela secundaria, Durand mostró aptitudes para las matemáticas y realizó estudios extracurriculares con el director en geometría analítica y trabajó como asistente de topógrafo. El hermano de Durand le recomendó encarecidamente que estudiara ingeniería en la Academia Naval de los Estados Unidos . Los exámenes de ingreso a la Academia en ese momento evaluaban la familiarización con las máquinas herramienta, por lo que Durand abandonó la asistencia en el semestre de primavera de la escuela secundaria en 1876 para trabajar en la sala de herramientas de una fábrica en Ansonia, Connecticut . Durand fue uno de los cinco graduados de la primera clase de graduación de la escuela secundaria. [2]
Para prepararse mejor para los exámenes de ingreso a la Academia Naval, Durand asistió a un curso de verano en el Maryland Agricultural College dictado por un veterano naval retirado de la Guerra Civil estadounidense . En su viaje a Maryland para las clases, Durand hizo una parada en la Exposición del Centenario , donde la máquina de vapor Corliss le causó una impresión que durará toda la vida. [2]
En 1876, Durand fue uno de los 80 aspirantes que se presentaron a las pruebas para 25 puestos vacantes en la academia. Su primer examen fue sobre mecánica elemental, presidido por AA Michelson . Durand obtuvo el décimo puesto en los exámenes y fue admitido en la academia. Durante los veranos, Durand navegaba a bordo del USS Mayflower .
En ese momento, los graduados de la Academia Naval de los EE. UU. no recibían comisión al graduarse, sino que se les exigía que cumplieran dos años de servicio en el mar antes de ser elegibles. Durand se graduó en 1880 de la academia con el rango de ingeniero cadete y fue asignado al USS Tennessee , buque insignia del Escuadrón del Atlántico Norte . También fue asignado al Tennessee el compañero de clase de Durand, el guardiamarina W. S. Sims . Después de dos años en el mar, Durand se presentó a un examen oral de una semana por parte de la Junta Examinadora Naval. Durand aprobó el examen y fue comisionado como ingeniero asistente.
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Durand continuó sirviendo en el Tennessee hasta junio de 1883, cuando fue transferido a la Oficina de Ingeniería de Vapor . Allí, Durand fue asignado para trabajar en el diseño de los motores del USS Chicago . Mientras estuvo allí, una ley del Congreso titulada " Ley para promover el conocimiento de la ingeniería de vapor y la construcción naval de hierro " proporcionó oficiales del Cuerpo de Ingenieros de la Armada como instructores para instituciones científicas y técnicas en los Estados Unidos. Durand solicitó un período de servicio en el Lafayette College en Easton, Pensilvania . Mientras estuvo allí, Durand se casó con Charlotte Kneen el 23 de octubre de 1883 y tuvo un hijo el 14 de junio de 1885. Durand obtuvo un doctorado en ingeniería de Lafayette mientras estuvo allí. [2]
En otoño de 1885, Durand fue transferido a Morgan Iron Works como inspector de los motores del USS Boston y el USS Atlanta . En noviembre de 1885, Durand recibió un telegrama ordenándole que fuera al Brooklyn Navy Yard para participar en las pruebas en el mar del USS Dolphin . El recientemente terminado Dolphin había recibido un informe adverso de la Junta de Inspección y Topografía . Entre los hallazgos había una reclamación por debilidad estructural. El capitán RW Meade sugirió al secretario de Marina William C. Whitney que llevara al Dolphin al mar en busca de una tormenta. El Dolphin fue equipado en Newport, Rhode Island , y a fines de noviembre el barco zarpó hacia Cabo Hatteras , donde se sabía que había una tormenta de fuerte viento y mar gruesa. El plan de prueba consistía en: dos horas de navegación a máxima potencia directamente hacia la tormenta, dos horas de navegación con el viento a 45 grados de proa, dos horas con el viento en medio del barco, dos horas a un cuarto y dos horas con la tormenta a popa. El Dolphin pasó la prueba de tormenta y navegó hasta Norfolk Navy Yard . [2]
Durand solicitó y recibió el cargo de instructor de ingeniería naval en el Instituto Politécnico de Worcester en Worcester, Massachusetts , a donde llegó en marzo de 1887. [2]
Mientras estaba en Worcester, un miembro de la junta directiva del Michigan State College se puso en contacto con Durand . El estado de Michigan estaba buscando a alguien para crear y dirigir un programa de ingeniería mecánica. Durand aceptó el puesto y renunció a su comisión en la Marina de los EE. UU. a partir del 15 de septiembre de 1887. [9]
Durand trabajó en la Universidad Estatal de Michigan en Lansing, Michigan , durante cuatro años, creando el Departamento de Ingeniería Mecánica. [2]
A finales de la primavera de 1891, Durand aceptó la cátedra de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue en Lafayette, Indiana . Más tarde, en el verano, Durand se enteró de que Robert H. Thurston , director del Sibley College de la Universidad de Cornell , estaba buscando a alguien para dirigir una escuela de posgrado planificada de la Facultad en Arquitectura Naval e Ingeniería Marina. Thurston aceptó contratar a Durand, y los administradores de Purdue acordaron dejarlo ir si podía encontrar un reemplazo adecuado para Purdue. El profesor John Joseph Flather de la Universidad de Minnesota aceptó el puesto en Purdue, y Durand fue a Cornell. Poco después de llegar, Durand se convirtió en el secretario de la facultad de Sibley. [2]
En 1892, Durand fue elegido miembro de Sigma Xi , una fraternidad de honores de ingeniería que comenzó en Cornell en 1886. Durand más tarde se convertiría en presidente nacional de la Sociedad en 1936. [2]
Tres logros que Durand consideró dignos de mención durante sus años en Cornell fueron el desarrollo del papel logarítmico, el desarrollo teórico y mecánico de un planímetro radial promediador y la investigación sobre hélices marinas.
En 1893, Durand desarrolló e introdujo el papel milimetrado logarítmico , en el que la escala logarítmica se marca en distancias proporcionales a los logaritmos de los valores representados. La empresa Keuffel and Esser incluyó el papel logarítmico en su catálogo general como "papel logarítmico de Durand" en 1936. [10]
En 1893, Durand publicó un artículo en el que describía matemáticamente un planímetro radial para promediar valores representados en coordenadas polares . En un principio, el planímetro radial sólo tenía interés académico, pero diez años después comenzaron a utilizarse instrumentos de registro controlados por reloj. Durand creó un dispositivo funcional basado en su teoría. Patentó el dispositivo y recibió regalías de una empresa de instrumentos científicos que fabricaba los dispositivos hasta que expiró la patente. [2]
Durand realizó investigaciones sobre la teoría del funcionamiento de las hélices de hélice marinas mientras estaba en Cornell. Con fondos del Instituto Carnegie , se construyó un canal de hormigón en el Laboratorio Hidráulico para el estudio de las hélices . Se probaron aproximadamente cuarenta y nueve modelos de hélices de doce pulgadas de diámetro con diferentes pasos y proporciones a lo largo de varios años. [2]
El 25 de octubre de 1903, Robert Thurston murió y Durand se convirtió en director interino del Sibley College mientras Cornell buscaba un reemplazo permanente. Cuando A. W. Smith de la Universidad de Stanford se convirtió en director, David Starr Jordan , presidente de Stanford, le ofreció a Durand un puesto en Stanford para reemplazar la vacante creada por la salida de Smith. Durand aceptó la oferta y se mudó a Stanford en agosto de 1904. [2]
Durand era el director del departamento de ingeniería mecánica y director interino del departamento de ingeniería eléctrica. Durand contrató a H. J. Ryan de Cornell para que fuera director de ingeniería eléctrica, cargo que ocupó desde 1905 hasta su muerte en 1934. [2]
A las 5:20 a. m. del 20 de abril de 1906, Durand se despertó con el terremoto de San Francisco de 1906. Una estatua de mármol de Louis Agassiz cayó de cabeza y perforó la acera de concreto. El presidente de la universidad, Jordan, comentó: "Agassiz siempre fue un científico testarudo". Durand fue designado miembro de una Junta de Ingenieros encargada de limpiar las ruinas y hacer reparaciones temporales que permitieran que la universidad reabriera en otoño. Stanford reabrió en septiembre para el semestre de otoño y la reconstrucción no se completó hasta 1908. [2]
En 1912, Durand presidió el Comité de Gestión en preparación para el Congreso de Ingeniería celebrado en conjunto con la Exposición Internacional Panamá-Pacífico de 1915. George Washington Goethals fue presidente honorario del Congreso . Posteriormente, Durand recopiló y editó los documentos leídos ante el congreso en 18 volúmenes, que envió por correo a los suscriptores. [2]
En 1914, Durand asistió a una conferencia convocada por Charles Doolittle Walcott , secretario del Instituto Smithsoniano en Washington, DC, con el propósito de estimular el interés en la ciencia aeronáutica y su relación con el gobierno de los EE. UU. La conferencia condujo a una ley del Congreso que organizaba un Comité Asesor de Aeronáutica (más tarde el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica ) "para supervisar y dirigir el estudio científico de los problemas del vuelo con vistas a su solución práctica". [2] Este comité estaba compuesto por doce miembros, dos del Ejército y la Marina, uno en representación del Instituto Smithsoniano, la Oficina Meteorológica y la Oficina Nacional de Normas . Se eligieron cinco miembros adicionales "que estarán familiarizados con las necesidades de la ciencia aeronáutica, ya sea civil o militar, o serán expertos en ingeniería aeronáutica o sus ciencias afines". El general de brigada George P. Scriven , oficial jefe de señales del ejército, fue presidente del comité, Walcott fue elegido presidente del Comité Ejecutivo. El presidente Woodrow Wilson nombró a Durand como uno de los miembros civiles del Comité. [2]
Durand se convirtió en presidente de la NACA en el otoño de 1916 en la segunda reunión del comité en pleno. [2]
Durand propuso a la NACA la necesidad de realizar investigaciones sobre hélices de aeronaves , basándose en el trabajo que había realizado sobre hélices marinas en Cornell. El Comité estuvo de acuerdo y se contrató a la Universidad de Stanford para realizar las pruebas. Trabajando con el profesor EP Lesley, Durand llevó a cabo la investigación sobre hélices de aire durante los siguientes doce o quince años. Los resultados de las pruebas se publicaron en el Comité y anualmente en informes. [2]
Estados Unidos declaró la guerra a Alemania en abril de 1917. Durand obtuvo una licencia de la Universidad de Stanford para dedicarse a trabajar a tiempo completo en la NACA. Estados Unidos se concentró en desarrollar aviones de entrenamiento, reconocimiento y bombarderos, mientras que dependía de los británicos y franceses para los cazas. La NACA dirigió el desarrollo del motor aeronáutico Liberty . [2]
Al principio de la guerra, un impedimento para la rápida mejora de los aviones fueron las preocupaciones sobre las patentes aeronáuticas. Para abordar este problema, se convocó una conferencia de los líderes de la industria aeronáutica. Después de varias sesiones, se llegó a un acuerdo de licencia cruzada que exigía el uso común de todas las patentes aeronáuticas importantes durante la guerra. [2]
Durand trabajó para crear escuelas de aviación en tierra en entre seis y diez universidades. Los programas de estudio de las escuelas de aviación en tierra incluían control de aeronaves, teoría de vuelo, ciencia y meteorología. [2]
Durand voló por primera vez en un avión en 1917. Ese año, el gobierno italiano exhibía un gran triplano construido en la ciudad de Génova a funcionarios del gobierno de los Estados Unidos con la esperanza de venderlo. Un grupo de cuatro o cinco funcionarios emprendió un viaje desde Langley Field hasta Washington, DC, una distancia de 193 kilómetros que duró más de una hora. [2]
En 1917, Durand, el metalúrgico Dr. Henry M. Howe y el Dr. John J. Carty , ingeniero jefe de la American Telephone and Telegraph Company , fueron elegidos para la Academia Nacional de Ciencias para formar el núcleo de una sección de ingeniería de la academia. [2]
En el otoño de 1917, Durand inició el desarrollo de los turbocompresores para aviones . La NACA había recibido informes incompletos de que un ingeniero francés llamado Auguste Rateau estaba intentando desarrollar motores para grandes altitudes utilizando un compresor de aire impulsado por turbo. Recordando a un estudiante de posgrado llamado Sanford A. Moss que había trabajado en motores turbo impulsados por gas veinte años antes en Cornell antes de comenzar una carrera en la división de turbinas de gas de General Electric , Durand escribió al presidente de GE, el Sr. EW Rice, solicitando los servicios del Dr. Moss. Después de esto, los turbocompresores se convirtieron en el trabajo de toda la vida de Moss. [2]
El 11 de mayo de 1918, el presidente Woodrow Wilson firmó una orden ejecutiva que creaba el Consejo Nacional de Investigación , el brazo operativo de la Academia Nacional de Ciencias. [11] Durand fue nombrado jefe de la División de Ingeniería. Tanto la NACA como la NRC tenían oficinas en el edificio Munsey Trust en Washington, separadas por dos pisos. Durand subía escaleras o usaba el ascensor varias veces al día entre los dos. [2]
En diciembre de 1917, Durand, acompañado por su asistente principal Karl T. Compton y otras dos personas, viajó a París para mantener un contacto continuo y estrecho con los avances en las aplicaciones de la ciencia en la guerra. A su llegada, a Durand se le concedió el título de agregado científico de la embajada de los Estados Unidos, aunque trabajó independientemente del embajador William Graves Sharp . Aprovechó la valija diplomática de la embajada para enviar informes a Washington. [2]
En marzo de 1918, Durand sufrió el bombardeo de París por parte del cañón alemán . Después de que sonara la alarma de ataque aéreo a primera hora de la mañana, Durand caminó hasta la Place de la Concorde para presenciar el ataque. Al llegar al obelisco, escuchó una explosión, pero no pudo ver ningún avión. Mientras observaba el cielo, se produjo otra explosión. El bombardeo continuó durante todo el día, con un proyectil cayendo cada 15 o 20 minutos. Uno aterrizó bastante cerca de Durand y alcanzó el Jardín de las Tullerías . [2]
En junio de 1918, Durand viajó de París a Londres para dar la conferencia anual Wilbur & Orville Wright de la Royal Aeronautical Society . Ante una audiencia de 2000 personas, Durand dio una conferencia en la que abordó los problemas del diseño, la construcción y el funcionamiento de las aeronaves como factores en un esfuerzo bélico. Con motivo de su charla, Durand fue elegido miembro de la sociedad. [2]
Con el Armisticio, la Primera Guerra Mundial terminó el 11 de noviembre de 1918. Durand regresó a Stanford el 22 de febrero de 1919 y reanudó su labor docente. [2]
En 1924, Durand alcanzó la edad de jubilación obligatoria de Stanford, 65 años, y se convirtió en profesor emérito . Durand continuó probando hélices para modelos de aviones, una investigación que había comenzado bajo la NACA en 1915. [2]
En el otoño de 1924, Durand fue elegido presidente de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos por un período de un año para el período 1925-26. Durand había sido miembro ininterrumpido de la sociedad desde que se unió a ella mientras prestaba servicio a bordo del USS Tennessee en 1883. Para estar cerca de la sede de la sociedad, Durand vivió en Brooklyn, Nueva York , durante su mandato. [2]
El 10 de septiembre de 1924, el Secretario de Comercio Herbert Hoover le pidió a Durand que se convirtiera en miembro de la Junta de Visitantes de la Oficina de Normas . La junta visitó la Oficina varias veces en el transcurso de un año para consultar y asesorar al Director y ser un conducto entre la Oficina y entidades externas. Durand fue miembro de la junta durante varios años. [2]
En la primavera de 1925, el presidente Calvin Coolidge nombró a Durand miembro de la Junta de Visitantes de la Academia Naval de los Estados Unidos. La junta visita la academia para asistir a clases, observar simulacros y ejercicios y observar el desempeño general de la institución. [2]
El 3 de septiembre de 1925, el dirigible USS Shenandoah de la Armada de los Estados Unidos se estrelló en el sureste de Ohio. El general del ejército estadounidense Billy Mitchell acusó a los Departamentos de Guerra y Marina de causar el accidente por "negligencia criminal". El ejército presentó cargos en juicio militar contra Mitchell. Debido a la presión pública, el presidente Coolidge creó una Junta de Investigación Aeronáutica presidida por Dwight Morrow . [12]
El 11 de septiembre de 1925, Durand se enteró por radio de que Coolidge lo había nombrado miembro de la junta. La junta tenía la tarea de estudiar la aeronáutica en relación con la defensa nacional y asesorar al presidente sobre la política para desarrollar aviones en tiempos de guerra. La junta estaba compuesta por Morrow como presidente, el juez estadounidense Arthur C. Denison como vicepresidente, Durand como secretario, Hiram Bingham , James S. Parker , Carl Vinson , el mayor general James G. Harbord (retirado), el contralmirante Frank F. Fletcher (retirado) y Howard E. Coffin . [13]
La primera reunión de la junta se celebró en la Casa Blanca, donde Durand fue elegida secretaria de la junta. Después de semanas de reuniones en las que se recibieron testimonios de expertos y se deliberaron, la junta presentó un informe al presidente en el que recomendaba un plan de desarrollo a corto plazo para la aviación militar y naval. El informe recomendaba además la creación de las oficinas del subsecretario de aviación militar y naval dentro de los departamentos de guerra y marina. [2]
En 1926 o 1927, Daniel Guggenheim invitó a Durand a unirse a la Junta de Síndicos del Fondo Daniel Guggenheim para la Promoción de la Aeronáutica . La junta le pidió a Durand que hiciera recomendaciones sobre la propuesta de crear una enciclopedia de aeronáutica. Durand determinó rápidamente que el campo general de la aeronáutica todavía se estaba desarrollando muy rápidamente y que una descripción general enciclopédica se volvería obsoleta rápidamente. Recomendó en cambio que la teoría de la mecánica de fluidos y su aplicación a la aeronáutica era lo suficientemente madura y estable para una enciclopedia. La junta estuvo de acuerdo y encargó a Durand que dirigiera y supervisara el esfuerzo. Durand trabajó en la enciclopedia a tiempo completo durante los siguientes seis años. Navegó a Europa y se reunió con Theodore von Kármán de la Universidad de Aachen para encontrar a los autores mejor calificados. Veinticinco autores escribieron veinte divisiones en seis volúmenes para un total de 2200 páginas. Ningún editor estadounidense estaba dispuesto a imprimir la enciclopedia debido a la preocupación por la cantidad de ventas potenciales. Springer & Co. de Berlín aceptó publicar los volúmenes en inglés. [14]
El volumen final se publicó en 1936. [2]
Durante la Segunda Guerra Mundial hubo una renovada demanda de la enciclopedia y se realizó una segunda impresión mediante impresión fotográfica offset en el Instituto de Tecnología de California . [2]
En 1926, Durand y EP Leslie informaron sobre comparaciones de la eficiencia de la hélice en un túnel de viento frente al vuelo libre. [15] Leslie probó siete hélices con un VE-7 . El modelo de túnel de viento de Durand mostró una eficiencia similar a las mediciones de Leslie, pero se retrasó entre un 6% y un 10% en el empuje desarrollado y la potencia absorbida.
En 1927, Durand se convirtió en miembro de una junta de asesores del Secretario de Trabajo del Departamento del Interior de los Estados Unidos . La junta tenía la tarea de inspeccionar el río Colorado para encontrar soluciones a las inundaciones anuales, la sedimentación, el desarrollo de la energía hidroeléctrica y el uso del agua para riego y en ciudades como Los Ángeles, California . [2]
El 12 de febrero de 1935, el dirigible rígido de la Armada estadounidense USS Macon se estrelló en una tormenta frente a Point Sur , California . Las investigaciones fueron realizadas por una Junta Naval de Investigación y una junta de revisión científica. [16] El presidente del Consejo Asesor Científico, Karl T. Compton, nombró un Comité Especial sobre Dirigibles a petición del Secretario de la Armada Claude Swanson . Los miembros del comité fueron Robert A. Millikan y Theodore von Kármán de Caltech, William Hovgaard del MIT, Durand y Stephen Timoshenko de Stanford, Frank B. Jewett de Bell Telephone Laboratories y Charles F. Kettering de General Motors. Durand fue el presidente. [17]
A petición del Departamento de la Marina de los Estados Unidos , la Academia Nacional de Ciencias estableció un comité presidido por Durand para investigar los dispositivos antibalanceo en los barcos. La capacidad de estabilizar un barco como un portaaviones sería extremadamente útil durante el aterrizaje de aviones. El comité estableció un laboratorio experimental en el Brooklyn Navy Yard . [2] El Dr. Nicolas Minorsky trabajó en la estabilización del balanceo de barcos para la marina desde 1934 hasta 1940, diseñando en 1938 un sistema de estabilización de tanque activado en un modelo de barco de 5 toneladas. [18] Se probó una versión a escala real del sistema en el USS Hamilton, pero presentó problemas de estabilidad de control. Empezaron a aparecer resultados muy prometedores cuando el estallido de la Segunda Guerra Mundial interrumpió el desarrollo posterior, ya que el Hamilton fue llamado al servicio activo y el modelo de 5 toneladas se almacenó. [2] [18]
En marzo de 1941, el presidente de la NACA, Vannevar Bush, le pidió a Durand, que entonces tenía 82 años, que encabezara un comité para estudiar y desarrollar la propulsión a reacción para aeronaves. El comité estaba compuesto por miembros de General Electric, Westinghouse y Allis-Chalmers . El comité acordó desde el principio que las tres empresas trabajarían por separado en el desarrollo de motores a reacción para promover la diversidad en el diseño. [2]
El jefe del Cuerpo Aéreo Henry H. Arnold obtuvo un motor a reacción Whittle de Inglaterra que fue entregado a la división de turbinas de gas de GE en Lynn, Massachusetts , para pruebas y copias. General Electric desarrolló esto en el J31 . Durand presenció una prueba estática del motor en Lynn, Massachusetts el 13 de julio de 1942, junto con Sanford A. Moss , el ingeniero que Durand había solicitado a General Electric para el desarrollo de turbocompresores durante la Primera Guerra Mundial. Moss se había retirado de GE pero trabajaba como consultor en el motor a reacción. Durand y Moss hablaron entre sí sobre el desarrollo temprano del turbocompresor mientras el gerente de la instalación grababa su conversación. El 2 de octubre de 1941, Durand presenció el primer vuelo oficial del Bell P-59 Airacomet equipado con J31 en el Aeródromo del Ejército Muroc (hoy, Base de la Fuerza Aérea Edwards ). Westinghouse desarrolló el motor J30 a partir de este esfuerzo. Durand dirigió el proyecto del motor a reacción desde el 2 de abril de 1941 hasta el 7 de julio de 1945, momento en el que Durand tenía 86 años [2].
También a principios de la primavera de 1941, Durand presidió la División de Ingeniería del Consejo Nacional de Investigación. Durand dividió sus días de trabajo, las mañanas en el NACA, las tardes en el NRC. Durand recibió una gran ayuda del Secretario Ejecutivo de la División del NRC, William H. Kenerson, de la Universidad de Brown . [2]