Необыкновенная жизнь обыкновенной капли - [4]
ПВРД — попросту «летающая труба», где в проходящий воздух подается и сжигается топливо. За такую простоту нужно платить — аппарат с ПВРД (рис. 2) не способен к самостоятельному взлету, ведь у него нет турбины и входного компрессора, как в ТРД, лопатки которого, вращаясь, засасывают воздух из атмосферы, сжимают его и гонят по тракту двигателя. Но если он взлетел с помощью стартового движка — небольшого ЖРД или двигателя на твердом топливе («пороховика») ,— полет будет продолжаться. Набегающий воздух по законам аэродинамики затормозится и сожмется до нужного давления во входном диффузоре, который таким образом заменит компрессор.
Все же первой взлетела не заманчивая своей простотой «прямоточка», а ее более сложные собратья — аппараты с ТРД и ЖРД, может быть, в подтверждение мысли Б. Л. Пастернака:
Хоть простота нужнее людям,
Все ж сложное понятней им.
Чтобы «пламенный мотор» тянул многотонный летательный аппарат, его «луженый желудок» — камера сгорания — должен переварить все или почти все топливо. Но какие-то недоиспарившиеся крупные капли могут недогореть, попадая в зоны, бедные воздухом и переобогащенные продуктами сгорания. А химическая реакция привередлива, ей подавай определенную пропорцию масс компонентов — воздуха и топлива. В единице смеси выделится максимум тепловой энергии, и тяга двигателя будет наибольшей, если на каждый килограмм углеводородного топлива (бензина, керосина) затратить примерно 15 килограммов воздуха. Самые «комфортные» условия для реакции горения будут, если такое соотношение окажется выполненным в каждой точке потока. Если же перемешивание компонентов недостаточно равномерно, химия «сработает» не полностью, несгоревшие частицы вылетят из двигателя, унося часть энергии, и тяга упадет. К тому же всей «драме жизни» капли положено уложиться на сравнительно коротком интервале камеры (в длинной-то камере она рано или поздно сгорела бы), так как авиация и ракетная техника требуют предельной легкости и компактности конструкций. Перед наукой смесеобразования и горения встает непростая задача: в малые доли секунды массу топлива надо тонко измельчить, равномерно распределить, испарить, хорошо смешать с воздухом и полностью сжечь. А чтобы рассчитать и сделать под это «тонко» и «хорошо» камеру сгорания, необходимо знать, кроме многого другого, весь набор капель, или иначе спектр распыливания форсункой.
***
—
В паутине проводов и шлангов она казалась большим мертвым питоном, попавшим в сети. Металлическая поверхность кишки противно холодила руки.
— Тоже мне, горячий стенд называется,— механик потирал пахнувшие бензином пальцы, уставшие от безуспешного нажатия кнопки включения.— От него даже не прикуришь!
— Разойдемся по рабочим местам,— сказал ведущий.— Надо снова все продумать, посмотреть протоколы прошлых опытов, ведь при каких-то скоростях воздуха камера хоть поначалу включается...
— Уже смотрели: цифры пляшут — никакой закономерности, придется менять что-то в схеме, нужна новая идея.
— Имеем одну такую... «Вы просите песен, их есть у меня»,— с одесским напевным акцентом сказал молодой конструктор Д. Он провел детство в Одессе и любил «играть под одессита».
— Ну высказывайся, какая идея?
— Не так сразу... А что делают, закуривая на ветру?
— Нельзя ли без одесских загадок и не вопросом на вопрос? Их у нас и без тебя хватает, давай конкретное предложение.
— Хорошо заданный вопрос — половина ответа.
Д. поискал взглядом нашей поддержки, но мы, всегда понимавшие друг друга с полуслова, на этот раз, утомленные неудачами, ответили лишь унылым молчанием.
— Так. Я, кажется, в вагоне для некурящих...
— Ладно, на сегодня разговорчики кончаем,— рассердился ведущий.— Завтра пусть Д. доложит свои соображения, но без этих штучек, обоснованно и со схемой двигателя.
Перед концом рабочего дня Д. подошел ко мне и попросил материалы по распылителям.
— Все-таки наш ведущий — изрядный чурбан.
— Не ругайся, ведь он отвечает за объект, и с него будут снимать стружку. Пошли домой.
— Нет, я немного задержусь...
Утром следующего дня началось оперативное совещание. Пришли соседи из КБ. Докладчик, подтянутый, серьезный, с чуть утомленными, покрасневшими глазами, стоял около кульмана. Он картинным жестом сорвал прикрывающий лист, и на доске открылась красиво вычерченная схема ПВРД.
«Когда только успел? Значит, работал ночью». Я следил за четким, без вчерашних одесских словечек, докладом. Картину за. картиной я постепенно и отчетливо представил все сложное сплетение явлений в двигателе. На входе в камеру стоит коллектор из центробежных форсунок. Они выбрасывают «бутоны» топливных конусов, которые мгновенно выворачивает «наизнанку» поток воздуха. Еще не зная законов распыливания, мы интуитивно понимали: встречное расположение струй улучшает обдув и дробление капель.
