Для меня этот спор «академиков» и «практиков» был в то время совсем не академическим — могли просто прикрыть тему на следующий год.
Впоследствии я прочел у гениального французского ученого Анри Пуанкаре: «Наука, созданная исключительно в прикладных целях, невозможна; истины плодотворны, только если между ними есть внутренняя связь. Когда ищешь только истин, от которых можно ждать непосредственных, практических выводов, связующие звенья исчезают и цепь рассыпается...»
К счастью, меня поддерживал мой непосредственный начальник Евгений Сергеевич Щетинков, соратник и друг Сергея Павловича Королева. Это был один из зачинателей реактивной техники еще со времен знаменитых ГИРДов — групп изучения реактивного движения.
Есть люди двух сортов — «орех» и «ягода». У первых сразу чувствуешь твердость, волю. Но если жизнь их ломает — человек кончен, скорлупа треснула, обнажается незащищенная мякоть нутра. Вторые вроде мягкие, податливые, а попробуй поднажать, ощутишь монолитную косточку, ее не прокусить, твердость непреодолимая, принципиальность до конца. Таким и был Евгений Сергеевич — скромный, мягкий, доброжелательный человек, с какой-то очень неброской, «штатской» внешностью. Будучи начальником крупного подразделения и руководителем нескольких научных направлений, он органически не умел безапелляционно приказывать, быть резким или повышать тон.
Я пытаюсь задним числом понять истоки его авторитета. Как же он управлял лабораторией? А ведь дела шли совсем неплохо. Прежде всего слово Евгения Сергеевича всегда весило очень много по своей научной компетентности и житейской разумности. Он не сыпал каскадом блестящих и скороспелых идей, у него их было лишь несколько. Но как умело он сочетал аналитический подход и эксперимент, находил нужную глубину научных разработок и доводил их всегда до практического, инженерного уровня. И как старался он пользу дела увязать с личным, научным интересом работника! Получить от него обещание было нелегко, но получивший знал: слово Евгения Сергеевича свято.
В его отношениях с людьми не могло быть и речи о каком-либо своекорыстии или карьеризме (а ведь рядом иные весьма энергично карабкались по служебной лестнице). Насколько я помню, Евгений Сергеевич воевал не за повышение, а за понижение своей должности, чтобы сохранить время для разработки своих научно- технических идей.
Но попадались подчиненные несговорчивые, строптивые, просто не согласные с его технической политикой. Как умел он быть тогда корректно-твердым, мягко-нудным, интеллигентно-въедливым, неутомимо убеждать, доказывать. Переспорить его было немыслимо, не выполнить указания — невозможно. Даже «СП» (Сергей Павлович Королев), человек иного склада, быстрый на вспышку и резкое, а то и бранное слово (хоть и отходчивый), в споре с ним ограничивался «настырным тепой». Честно говоря, я думал, что привлекательные качества Евгения Сергеевича во взаимоотношениях с людьми ограничиваются хорошим воспитанием, интеллигентностью и несколько старомодной порядочностью. Много позже узнал, что когда «СП» попал в беду (был и такой момент в его довоенной биографии), мягкий и вроде слабый Евгений Сергеевич смело пошел на его защиту.
Мне довелось встречаться со многими людьми, одаренными, даже блистательно талантливыми, но люди большой души, способные активно делать добро, попадались мне реже. Возможно, в век НТР этот талант души не то что более редок, а менее заметен. Не могу простить себе, что, находясь бок о бок с таким человеком, как Евгений Сергеевич, не понял до конца его чистую и твердую натуру, скрытую под оболочкой скромности.
Между тем прибор Ливенцова изготовили. Зная дальновидный и непредвзятый подход Евгения Сергеевича к проблемам и людям и доброе отношение ко мне, я под шумок продолжавшихся еще споров о судьбе темы снова приступил к опытам, благо стенд у меня не отобрали. Забавно было смотреть, как вереница мелких капель сыпалась из-под снующего бойка и прыгала по экрану с улавливающим слоем, оставляя аккуратные вмятинки. Мы получали частицы любых нужных размеров, но нижний предел установить так и не смогли.
Однажды студентка-практикантка МФТИ, которая выполняла эту работу, прибежала ко мне чуть не плача:
— Ничего не получается, нет капель!
— Как нет, прибор испортился?
— Вроде работает, а капель не видно.
Садимся вместе за прибор. Боек исправно стучит в жидкий мениск, а капель и отпечатков не видно. Странно! Всматриваемся в срез подающей трубки в луче сильного рефлектора, меняем углы падения света... Вот сверкнули мельчайшие блестки-пылинки, капли витают в воздухе. Размер, видимо, около 50—80 микрометров, их носит наше дыхание и конвективные токи воздуха.
Дальнейшие опыты с применением каплеобразователя показали, что и мелкие капли тоже дробятся — явление критической деформации было универсальным. Вычислить критерий дробления, однако, оказалось трудным делом: мелкие капли увлекались струей воздуха, и точно замерить их скорость в момент дробления не удавалось.
Впоследствии совместно с дипломником Сашей Липатовым мы решили задачу математически и написали статью о движении и деформации капли в поле скоростей свободной струи. По данным опытов мы вычислили критерий дробления, он оказался равным примерно 20. Это согласовывалось (по порядку величины) с результатами других исследователей, которые нашли критерий, фотографируя капли внутри прозрачного сопла.
Почему возникло расхождение с прежними результатами? Дело в том, что в первой серии наших опытов с довольно крупными частицами капля подвергалась внезапному воздействию аэродинамических сил, сразу попадая в поток (точнее, в ядро потока) большой скорости — происходила быстрая, ударная деформация. Во второй серии опытов капля постепенно наращивала относительную скорость в убыстряющемся газе, падая в пограничном слое свободной струи; происходила медленная, равновесная деформация, когда для дробления требуются большие силы, чем при динамическом ударном воздействии. Это характерный пример, когда результаты эксперимента правильно и полно осмысливаются много позже.
Проблема дробления капель пережила второе рождение в связи с конструированием ракет на твердом топливе, в которых вместе с газом движутся капли расплавленного металла. Более тяжелые частицы конденсата «всю дорогу» отстают, а поток стремится их увлечь, расходуя энергию (затрачивается впустую и часть тепла, уносимого вместе с нагретыми частицами). Относительная скорость частиц растет, достигая максимума в горловине сопла. Числа Вебера для некоторых капель становятся критическими, и капли дробятся при We = 20, что происходит, как мы знаем, когда постепенно возрастает относительная скорость.
В полете мелкие капли догоняют более инерционные крупные и все время происходят многочисленные соударения, в результате чего одни капли поглощают другие. Одновременное протекание противоположно направленных процессов (дробления и слияния) и определяет распределение размеров капель в спектре конденсата.
Все эти пертурбации ученым удалось учесть и описать в сложных уравнениях газодинамики двухфазных течений. Современные ЭВМ решают их, позволяя оценить потери реактивной тяги еще за столом конструктора до создания двигателя. Инженерные расчеты должны, как положено, подкрепляться измерениями. И снова встала задача определения спектра частиц конденсата в тракте РДТТ. Она оказалась еще головоломней прежней: ведь капли окислов были на порядок меньше форсуночных, от долей до десятка микрон, и ловить их надо было на срезе сопла в сверхзвуковом потоке при высоких температурах. Но в науке уже сменилась целая эпоха, век назывался теперь атомным, космическим, электронным. Измерительная техника шагнула далеко вперед. Что касается обработки уловленных частиц в пробе, то теперь имеется специальная аппаратура для автоматического измерения и расчета состава конгломерата различных мелких объектов.
* * *
Основным источником капель в наших опытах, помимо генератора однородных частиц, оставалась центробежная форсунка. Она стояла во всех камерах сгорания, с которыми мы работали, хотя изредка и делались попытки применять прямоструйную подачу. Однажды кто-то сказал: «Все центробежная да центробежная, свет что ли на ней сошелся клином! Давайте поищем другие распылители, может, они окажутся эффективней».
Мы обратились к литературе, опыту других исследователей. Выбор оказался довольно обширным; многочисленное семейство распылителей, применяемых в разных отраслях техники, можно было разделить на три основные группы по принципу взаимодействия жидкости со средой: механические, газовые, или пневматические, электрические. Простейшей форсункой является струйная: круглая струя жидкости вытекает из цилиндрического сопла, образуя при распаде факел распыливания с малым углом. Требуется много распылителей, чтобы равномерно напитать топливом объем камеры. Факел можно расширить, если струю подать под углом к воздушному потоку. Он расплющивает струю, и возникает жидкий лепесток, как бы элемент круговой пелены центробежной форсунки.
