VC-10最初翼尖与库奇曼翼尖的外形对比

  蒙克的薄翼型理论把机翼厚度与迎角对升力的影响相分离,机翼被简化为没有厚度的薄片。但在50年代,韦伯发展了更严格的理论模型,把机翼厚度、弯度、扭转、后掠角一并考虑,进行更精确的压力分布计算。更重要的是,通过逆计算,可以指定理想压力分布,计算最优机翼形状。维克斯飞机公司VC-10客机的机翼设计就是这样导出的,这是那个时代最先进的翼型。后期VC-10还采用了“库奇曼翼尖”。经典机翼理论是基于无限翼展的,但实际机翼翼展总是有限的,机翼-机体结合部和翼尖的处理对于机翼升力-阻力特性有很大影响。最初的VC-10采用简单的截梢翼尖,韦伯提出将翼尖前缘修圆,改善翼尖压力分布,降低阻力,并在理论计算和风洞试验中验证了效果。但按照惯例,这是库奇曼去推销的,最后被俗称为库奇曼翼尖。这个圆弧翼尖后来成为50-70年代英国飞机的特征,比如“三叉戟”和BAC-111客机。这倒不是库奇曼贪天功为己有,而是那个不认可妇女科学成就年代的原因,而且库奇曼的名气也确实比韦伯大得多。库奇曼后来在书中特意说明,这个概念来自韦伯。

  韦伯还在同时研究超音速飞行时的升力问题,用她对涡升力的计算的功力与库奇曼共同提出大后掠三角翼在低速飞行时用大迎角涡升力增升的全新理念,最终促成了“协和”式的成功。提出全新理念当然很了不起,但更了不起的是用严格的数学方法证明新理念,计算出指导工程设计的理论依据。韦伯的理论计算有两大贡献:

  1、 计算大后掠三角翼与细长机体的组合的超音速阻力,这是发动机推力和巡航经济性计算的基础。

  2、 计算给定速度和迎角下机翼形状对涡流形成位置的影响,在巡航条件下要确保气流附着机翼而没有分离,在大迎角情况下则要确保只有机翼上方形成涡流,而不是上下同时形成涡流。

  韦伯的计算最终成为“协和”式的设计基础。

  韦伯对超音速空气动力学的计算工具对高亚音速飞行同样有效,机翼上表面,翼根鼓包等突出局部在高亚音速飞行中可以达到局部超音速。韦伯建立了三维计算方法,并应用于空客A300的设计计算。韦伯的计算工具也对A300的超临界翼起关键作用。低阻高升力机翼使得双发宽体成为可能,但由于成见和习惯势力,A300推出后很久都卖不动,直到有一天美国东方航空公司发现一架租赁的A300在验收试飞中竟然比洛克希德L-1011“三星”要省油30%,才一气订购23架。此后空客攻城略地,当年的主要竞争对手洛克希德和麦道则被打出了民航市场,大型客机成为如今的空客、波音割据局面。在2004-2013的10年里,空客接到8933架飞机订单,交付4824架飞机,而波音在同期只接到8428架订单,交付4458架。考虑到波音在民航世界里从波音707就开始的强势,这是了不起的成就。韦伯也是谦逊的人。她本人没有直接参加A300的机翼计算,所以她坚决否认她对空客的成功有作用,但她的计算工具是空客成功的关键。就客机的气动设计而言,除了低油耗发动机外,高升低阻的机翼是最大的关键,这也是霍克-西德利(后并入英宇航)即使在英国政府退出空客之后依然自费坚持的原因,这样的领先领域不能放弃。

  韦伯在RAE最终升任高级首席科学家,1975年退休,但RAE还是回聘请她担任咨询。库奇曼去世后,她在坚决拒绝署名的情况下帮助在1978年把库奇曼的遗作《飞机气动设计》付诸出版,尽管其中有很多是她的贡献。此后她是真退休了。退休后,韦伯对心理学和地理学感上了兴趣,回到大学选课,后来因为耳朵不好而退学了。很多年后还后悔退学早了,只好自嘲:“没有想到我能活这么久啊。”韦伯是为了供养母亲和妹妹而进入军工行业的,她一生未婚,也供养了母亲和活泼可人但久病缠身的妹妹一辈子,到了英国后一直不断向家里寄钱。她其实是想回德国与母亲和妹妹在一起的,但英国人的好客最终促使她留下了,RAE的高工资也是还在废墟中的德国不能相比的。其实英国人不以好客著称,但英国人以识货著称,早就认识到韦伯的学识和把她留下的巨大价值。韦伯刚到英国的时候,住在RAE的宿舍里,后来搬家和库奇曼作隔壁邻居,尽管到银行借贷买房子还花了一点周折,因为那时的银行不大愿意借贷给单身女子。韦伯在这里一直住到2010年,与库奇曼一家是终生挚友,韦伯与库奇曼的妻子海尔嘉在哥廷根就熟识,她看着库奇曼的孩子们长大,甚至和库奇曼夫妇的父母也熟识,库奇曼的孩子们叫她Tente Jo,Tente是德文中对年长女性既亲切有尊敬的老派称呼,Jo则是Johanna的昵称。2010年100岁的时候搬到养老院,2014年10月24日在养老院去世,终年104岁。

  直到今天,英国依然主导欧洲的机翼设计,设计水平至少不低于世界上唯一的竞争对手波音。在A300/310之后,A320和A330/340的机翼设计在英国和德国团队之间竞赛,最后都是装上飞机实际对比试飞后决定,两次都是英国团队获胜。A380和A350XWB未经竞赛就决定使用英国设计。这是对英国的机翼设计能力的肯定。库奇曼和韦伯在40-70年代的工作奠定了今日英国的机翼气动设计基础,当年在韦伯手下摇手摇计算机的一些人后来成为数值和计算机辅助设计时代的大师。