Перелом. Часть 1 - [36]

Глава 8

Внутренняя баллистика двигателей представляла собой отдельную проблему. Сама по себе нитроклетчатка пороха нелетуча, поэтому сгорание пороха происходит слоями. Когда очередной слой нагревается до температур сто-сто двадцать градусов, в нем начинается деполимеризация молекулярных цепей нитроклетчатки. При дальнейшем нагреве до двухсот и выше разрушаются уже эти продукты деполимеризации, и на поверхности появляется жидко-вязкий слой, который начинает испаряться — нитроклетчатка переходит в газовую фазу, которая располагается над жидким слоем пороха. И в этой фазе реакции продолжаются — сначала окислы азота отдают одну молекулу, окисляя углерод и водород, затем, на втором этапе, азот отдает вторую молекулу, полностью восстанавливаясь до молекулярного азота. Причем эти отделения молекул кислорода и их последующее присоединение к углероду и водороду и дают энергию горения — как раз по половине на каждую молекулу.

Чтобы выяснить все эти процессы, наши ученые и лаборанты работали почти год, да и сейчас, в середине сорок третьего, все еще продолжали исследования и, судя по их словам — "там еще лет на пять, если не больше". Ну да, видел я их оборудование. Они даже закатывали в пороховые шашки термопары, чтобы отлавливать температуру на каждом из этапов горения. Ну, уж о хитрых стеклянных и платиновых многосопловых трубках для отбора газов я молчу — их делали чуть ли не сотнями. Да и весь коллектив пороховиков сейчас составлял более тысячи человек. Конечно, это не только сами испытатели, что планировали и ставили опыты, а затем анализировали их результаты, это еще и помогающие им лаборанты, и конструировавшие оснастку технологи, и изготовлявшие ее слесаря и стеклодувы. И это уже не максимальное количество в две с половиной тысячи человек, что трудилось над исследованиями и разработкой технологий летом сорок второго — основная часть технологий была разработана и внедрена в производство, поэтому многих перекинули на другие области исследований, благо методы и подходы одинаковы — что в исследовании и освоении порохов, что моторных масел и прочей химии — смешивай, нагревай, фильтруй, перегоняй да измеряй. Естественно, мы работали в тесной связке с советскими учеными, да что там говорить — на начальном этапе мы только от них и получали формулы, рецепты, методики, и уже потом их апробировали и развивали, так что уже и от нас начал идти в обратную сторону небольшой поток знаний. Надеюсь, пока небольшой — раскочегарились-то наши нехило.

Так вот. Выяснив процессы горения, мы выяснили и условия их стабильного протекания. Прежде всего, для всего процесса горения было важно поддерживать давление в нужном диапазоне. При слишком низком давлении горение затухало или было нестабильным — вторая фаза горения активно проходила только при давлениях больше двадцати атмосфер, а без этого не до конца прореагировавшие продукты просто выносились из двигателя. К тому же при пониженном давлении снижалась не только теплота сгорания, но и теплопроводность газового слоя, отчего поверхность шашки нагревалась менее интенсивно, соответственно, меньше производилось продуктов распада нитроклетчатки, что еще больше снижало интенсивность горения. Но и высокие давления были вредны — порох сгорал слишком быстро. Это в артиллерийских системах были нужны давления в сотни атмосфер, чтобы успеть придать снаряду высокую скорость, а значит успеть полностью, всем зарядом сгореть еще в канале ствола, до того, как выбросит наружу — у нас были курьезные случаи, когда мы на волне первых успехов попытались заменить в гаубичных зарядах порох единообразными фракциями — что для больших, что для малых зарядов. Да, когда стрельба идет на больших зарядах, трубчатый порох вполне подходит — его соломки быстро создают очень высокое давление, при котором сгорание еще больше ускоряется. Ну и для чего, спрашивается, в малых зарядах нужен пластинчатый порох? Заменим его трубчатым, и это сэкономит нам несколько производственных линий. Нифига. Когда из ствола вслед за снарядом вылетели и догоравшие трубки пороха, мы первые три секунды смотрели друг на друга с немым удивлением. Ну, пока кто-то не крикнул "Ложись!" — снаряд, получивший совсем небольшую скорость, плюхнулся метрах в пятидесяти и на наше счастье не взорвался. Тут-то до всех сразу и дошло, зачем в малых зарядах применяли порох мелких фракций. Пустого объема-то в гильзе на таких зарядах много, и чтобы порох сразу создал большое давление, нужна большая поверхность сгорания. И трубки тут никак не подходят — пока они начнут гореть, пока создадут давление, а снаряд уже начнет двигаться, увеличивая объем камеры сгорания — вот трубкам и не хватило давления, чтобы гореть быстро. Это еще хорошо, что они все-таки смогли врезать снаряд в нарезы, протолкнуть его через ствол и выпихнуть наружу — а то тот так бы и остался внутри. Век живи — век учись.

Но это в снарядах. В ракетах же было важно, чтобы порох горел подольше, малыми порциями, чтобы он подольше подталкивал ракету по направлению к цели. Да и ограничения по массе были не последним фактором — ведь шашки свободно лежали внутри корпуса, соответственно, все давление газов передавалось и на корпус. Ну, не совсем свободно — они удерживались несколькими решетками и системой проволок, чтобы не болтались внутри корпуса, пока горят, а то от ударов могли и растрескаться, отчего площадь горения, а, следовательно, и давление, повышались, отчего, в свою очередь, еще больше повышалась скорость горения. Но из-за того, что стенки корпуса свободно омывались горячими газами, их толщина в том же РС-132 была пять миллиметров. И эти пять миллиметров должны были выдержать не только высокое давление, но и температуру, которая снижала предел прочности стали. Правда, недолго — двигатель работал меньше секунды, поэтому сталь слишком ослабнуть не успевала из-за инерции прогрева. Нам же, чтобы достичь больших высот и при этом не нарваться на большие ускорения, надо было повышать длительность работы двигателя. Но это требовало изменения всей внутренней баллистики двигателя, включая сопло.