Пламя и взрыв

Исходя из этой физической картины, Кирилл Иванович вывел условия безотказного запуска двигателя. А ведь запуск двигателя, к примеру, на летательном аппарате — дело первейшей важности. Стоит заглохнуть двигателю в полете и не запуститься вновь, как возникает катастрофическая ситуация. Что же предлагал Щелкин для запуска? Самым надежным он считал поджигание большим (больше масштаба турбулентности) источником воспламенения: пороховым зарядом или дополнительной горелкой на бензине, водороде, ацетилене.

А как обстояло дело с устойчивостью горения?

Для стабилизации пламени керосиновой лампы поступают просто: заключают его в стеклянный колпак. Но ведь в двигателе колпак не применишь. В нем стабилизировать пламя куда труднее. Можно, отмечал К. И. Щелкин, применять местное торможение потока. «Замедление потока в каком-либо месте можно создать, введя в камеру препятствие — экран, кольцо, выступ и т. д., причем такое, чтобы за ним скорость движения газа была ниже скорости распространения пламени. Распространение пламени от препятствия в несгоревшую смесь создает стабильную поверхность горения».

Однако Кирилл Иванович ясно видел и недостаток стабилизации путем местного торможения потока: неустойчивость против малых возмущений. Для большей надежности, предложил он, лучше осуществлять вторичное горение. Для этого в разные области камеры можно подавать бедную первичную и более богатую горючим вторичную смесь. Таким образом, возникают два конуса пламени — внутренний и внешний, и устойчивость горения повышается.

Зарождение новой отрасли техники — реактивного двигателестроения — потребовало усилий многих коллективов ученых и конструкторов. Кириллу Ивановичу всегда было приятно сознавать, что и ему выпала честь работать вместе с пионерами реактивной техники.

Все отчетливее он понимал: и здесь может возникать явление детонации, изучению которого он посвятил многие годы. Вместе с Я. Б. Зельдовичем и другими нашими учеными он показал, что детонационное горение не стоит особняком среди других видов горения. Форсирование сгорания в турбулентном потоке приводит к возникновению ударных волн, которые, в свою очередь, могут вызывать воспламенение смеси. Детонационное горение распространяется со сверхзвуковыми скоростями: 2–3 км!сек — в газах, 5–9 км!сек — в твердом топливе. Ученые исследовали возможности использования столь быстрого детонационного горения в реактивных двигателях. Что же касается ракет, то К. И. Щелкин со своими сотрудниками установил: сгорание в их камерах имеет глубокую аналогию с детонацией.

«Удивительно, — писал он по этому поводу, — как бывают неожиданны приложения науки! Пример с ракетной камерой, не переоценивая его практического значения, лишний раз подтверждает эту старую мысль… Необычайно широка и многогранна эта увлекательная, содержащая переплетения множества разнородных процессов область науки — о горении и взрывах».

Осенью 1943 года институт переехал в Москву. Расположились на Воробьевых — ныне Ленинских — горах, и жилье сотрудникам, в том числе и Щелкину, дали за городом. Приходилось добираться из дому поездом.

Кирилла Ивановича назначили заведующим лабораторией, которая, впрочем, состояла тогда лишь из четырех стен, пола и потолка. Предстояло добыть оборудование, привезти его.

Первое, о чем вспомнил Щелкин, это о том, что было оставлено в Ленинграде. Туда снарядили «экспедицию» из нескольких бывших ленинградцев. В еще осажденном городе они собирали необходимые установки, готовили к отправке в Москву, где первое время Кирилл Иванович и его помощники работали слесарями, столярами, токарями, стеклодувами, малярами. В короткий срок лаборатория приняла рабочий вид.

Вы помните планы Кирилла Ивановича: на подготовку докторской диссертации были отведены 1940–1943 годы. Война внесла в эти наметки свои суровые коррективы. Тем не менее уже осенью 1946 года «Вечерняя Москва» извещала: 12 ноября в Институте химической физики состоится публичная защита диссертации на ученую степень доктора физико-математических наук Щелкиным К. И. Тема: «Быстрое горение и спиновая детонация газов». Оппоненты: академики С. А. Христианович, Б. С. Стечкин, Л. Д. Ландау. На защите был и Игорь Васильевич Курчатов.

Защита прошла успешно. Кириллу Ивановичу была присуждена степень доктора физико-математических наук, а затем и ученое звание профессора. Вскоре после этого его вызвали в Президиум Академии наук. В кабинете С. И. Вавилова сидели представители разных направлений науки. Сергей Иванович предложил Щелкину перейти работать заместителем директора Института физических проблем. Кирилл Иванович поблагодарил за доверие, но согласия не дал. Заместителю, объяснил он, много приходится заниматься чисто административными делами, ему же не хотелось бы отвлекаться от науки.

— А чем занимается товарищ?.. — тихо спросил у Вавилова незнакомый Кириллу Ивановичу человек, кивнув в его сторону.

— Горение, детонация, взрывы… — объяснил Вавилов.

— Пожалуй, стоит подумать о другом, более злободневном применении его знаний…