Марк Волынский - Необыкновенная жизнь обыкновенной капли

Топливовоздушная смесь не сгорает во фронте пла­мени полностью. Зона догорания, где газы нагреваются До высоких температур и увеличивают скорость, про­стирается далеко за пределами фронта. Отдельные, не- доиспарившиеся капли из «хвоста» спектра распылива­ния пронизывают фронт пламени и воспламеняются. Эти микрокометы живут недолго: каплю интенсивно об­дувает ускоряющийся поток, деформирует и дробит ее на мельчайшие частицы. Скорость сгорания во фронте тем больше, чем больше скорости турбулентных пульсаций, обычно составляющих один—три процента скорости по­тока. Эффективность процесса горения и его завершен­ность оценивают в технике коэффициентом полноты сгорания φ— отношением масс сгоревшего и поданного в камеру топлива. Его определяют методом газового анализа продуктов сгорания, отобранных специальными охлаждаемыми насадками. Чем ближе величина φк единице (в хороших камерах обычно недобирается два— три процента сгоревшего топлива), тем совершеннее ка­мера; φзависит от коэффициента избытка воздуха а, качества смесеобразования и ряда других факторов.

Работа над испарением заставила меня взглянуть на каплю с новой точки зрения. Раньше она представля­лась мне просто сложным объектом гидромеханики. Теперь я в ней увидел иную, более общую модель. Мо­лекулы газа распространяются беспорядочно и неогра­ниченно в пространстве, маленькая капля — один из первых шажков от мира классического хаоса к порядку и гармонии. Многоугольники молекулярных траекторий здесь загнаны внутрь правильной сферы — при испарении вылетают самые шустрые. Капля, малая частица мира, символизирует его двуединство: статистический хаос случайного и гармонию закономерностей. Потому- то я высказал в начале книги предположение, что имен­но в этой частице, ячейке мира зародилась, по-видимому, жизнь на Земле (вспомните коацерватные капли акаде­мика А. И. Опарина). Со временем, возможно, феномен капли будет изучаться новой наукой о самоорганизации устойчивой системы из беспорядка — синергетикой.

Глава IV

ЦЕЛЬ ТВОРЧЕСТВА — САМООТДАЧА

От ракеты к Сезанну

Прочитанные главы, по-видимому, уже дали читателю некоторое представление о романтике будней тех, кого называют теперь технарями. Эта романтика лишена внешних эффектов. Возможно, кому-то покажется стран­ным, что ради маленькой капли можно было тратить столько страстей и усилий в течение многих лет. То ли дело — создать машину, построить здание, нарисовать картину, снять кинофильм.

Одна из задач этой книги заключалась именно в том, чтобы показать не посвященным в тонкости «ка­пельной темы» читателям, что трудный процесс позна­ния капли и многих связанных с каплей явлений не менее увлекателен, чем другие творческие задачи, что снять кинофильм о капле не проще, чем фильм любого иного жанра, что «повидать мир» можно не только в окно экскурсионного автобуса или на телеэкране, но и в обычном стакане воды.

Когда я оглядываюсь на годы, посвященные иссле­дованиям капли и связанных с нею явлений, невольно всплывают в памяти слова песни Анчарова:

Тихо падает вода —

кап, кап.

Намокают провода —

кап, кап.

Между пальцами года

Просочились — вот беда!

Между пальцами года — кап, кап!

А вслед за словами вспоминается грустное лицо Аркадия Райкина, исполняющего эту песню в посвя­щенном его творчеству и названном его именем фильме. Его взгляд (а точнее, взгляд того лирического героя, от имени которого исполняется песня) обращен в прош­лое. В нем как бы застыло недоумение по поводу про­сочившихся между пальцами лет.

Я тоже всматриваюсь в свое прошлое, в ретроспек­тиву минувших лет. Уж кому, как не мне, прошедшие годы должны представляться упавшими каплями!

Да, этот образ мне безусловно близок. Но считать, что ушедшие годы бесследно просочились у меня между пальцами, не могу. Годы оставили в памяти много глу­боких следов от соприкосновений и с интересными явле­ниями, и с не менее интересными людьми. Когда не удавалось совладать с неожиданным новым явлением в одиночку, приходилось обращаться за помощью к людям. Оглядываясь на прошлое, я прихожу к выводу, что мне посчастливилось всю мою жизнь ехать в «синем троллейбусе» Булата Окуджавы, пассажиры которого всегда готовы прийти на помощь друг другу, не тратя для этого лишних слов.

Вот почему в этой главе мне хотелось бы уделить главное внимание тем людям, с которыми мне посчастливилось повстречаться на «капельной ниве». Среди них и скромные труженики науки, и такие из­вестные ученые, основатели отечественных научных школ по гидромеханике и ракетно-космической технике, как академики М. В. Келдыш, Л. И. Седов, Б. В. Раушенбах, Г. И. Петров, профессора Г. Н. Абрамович, А. А. Гухман, Е. С. Щетинков. С некоторыми из них мне приходилось вместе работать, с другими я встре­чался эпизодически, но почти любая такая встреча остав­ляла в моей памяти неизгладимый след.

Было бы слишком смело пытаться нарисовать их ли­тературные портреты — для этого мне не хватило бы ни материала, ни мастерства. То, что я собираюсь расска­зывать в этой главе о людях науки,— это не более чем наброски, этюды или даже, скорее, эскизы отдельных портретных деталей, срисованных не с натуры, а по подсказкам памяти и с занесенных в блокнот бегло, в наметках, карандашом заметок.

В связи с созданием теории испарения капель и в других местах мной уже упоминалась фамилия Б. В. Раушенбаха. В разносторонней творческой биогра­фии академика Бориса Викторовича Раушенбаха, спе­циалиста по процессам управления, обращение к теории испарения капель — это всего лишь один маленький эпи­зод. Но поведение капли заинтересовало его, конечно, да­леко не случайно, а в связи с теми проблемами гидроме­ханики, которыми он занимался на протяжение многих лет.

Одна из важнейших задач при разработке различ­ного рода тепловых двигателей заключается в органи­зации процесса горения. Особенно сложной оказалась организация процесса горения в рабочей камере пря­моточного воздушно-реактивного двигателя — ПВРД. В скоростном потоке смеси топлива с воздухом в каме­рах опытных установок факел то разрастался, то уга­сал. Горение иногда сопровождалось дикой вибрацией камеры. Возникавший при этом вой изгонял исследова­телей и механиков, обслуживающих эксперимент, из ис­пытательных блоков.

Капля (капельная фаза топлива) — один из наибо­лее влиятельных участников процесса горения в камере ПВРД. Здесь действует она в обстановке, радикально отличающейся от условий ее существования не только в двигателях с непосредственным впрыском (дизелях), но и в самом распространенном типе реактивного двига­теля — турбореактивном. Естественно, что в той или иной мере изучением поведения капли в потоке воздуха не мог не интересоваться каждый, кто занимался иссле­дованием горения в ПВРД. Не избежал этого и Борис Викторович Раушенбах.