Имена и достижения. По сигналу беспламенного взрыва.
Из архива ученого
Михаил Волков,
доктор химических наук, заслуженный деятель науки и техники РСФСР
(Журнал "Техника - молодежи" 3/87)
Советские ученые и инженеры внесли огромный вклад в победу над фашистской Германией. Они создали первоклассную боевую технику, разработали совершенные технологические процессы, позволившие обеспечить фронт и тыл необходимыми материалами. Но наряду с исследованиями, ставшими затем широко известными, в предвоенные и военные годы велись разработки, не получившие громкого признания, но также давшие замечательные результаты, вошедшие в историю отечественной науки. Об одном из таких исследований рассказывает его автор, доктор химических наук Михаил Никитович Волков.
...Началась Великая Отечественная война. Эвакуировались институты и предприятия, их оборудование перебрасывалось на восток. Были демонтированы и двигатели Вокеша. Определять антидетонационные свойства бензинов стало невозможным.
И вот 12 августа 1941 года ночью меня разбудили четверо военных. Мы сели в машины и поехали прямо в институт. По пути меня спросили: "Вы умеете определять топливо?" Я ответил: "Умею". Приехали. Я говорю: "Давайте топливо". А мне отвечают: "Надо ехать на фронт".
Я собрал все необходимое (аппаратуру), и мы поехали. Во Ржеве вся железнодорожная станция была заставлена цистернами с бензином. Рядом аэродром, а взлетать нельзя: документов на горючее нет, и в какую цистерну какой бензин залит - неизвестно. Заправили наугад один самолет, а его двигатель тут же заклинило - бензин оказался не авиационный.
Сначала, конечно, пришлось повозиться - тут не лаборатория, а рядом - фронт. Расположился прямо на улице: прибор поставил на ящик из-под фруктов, на второй такой же ящик сел сам и начал работать. И быстро проверил каждую из 30 цистерн, которые скопились на станции. Бензином с высоким октановым числом заправили два тяжелых бомбардировщика ТБ-1. Они тут же поднялись в воздух и ушли бомбить тылы противника. В эту ночь я не спал. В своих результатах я был уверен, но как доказать, что я прав? Ведь двигателей Вокеша нет, мой метод никем не утвержден и даже на одном из совещаний признан антинаучным. Выйдет самолет из строя - я, конечно, виноват. Ну а если не по моей вине или его просто собьют? Ведь самолет не вернется, а кто и как будет разбираться - почему? К счастью, утром оба бомбардировщика благополучно вернулись на аэродром. Так мой метод сдал самый суровый экзамен.
А потом я вернулся в Москву. Мне поручили создать армейскую лабораторию, изготовить нужное число приборов и научить людей с ними работать. И до самого конца войны качество топлива проверялось в действующей армии с помощью приборов ИГИ-АН.
В наш автомобильный век многие знают, что такое октановое число топлива. Если бензином, скажем, с малым октановым числом заправить мощный, с высокой степенью сжатия, двигатель, то вместо обычного сгорания топливно-воздушной смеси произойдет ее взрывное горение, детонация, приводящая к аварии.
В предвоенные годы высокооктановое горючее требовалось только авиации, потому что автомобильные двигатели имели низкую степень сжатия. И в тщательной проверке октанового числа нуждалось исключительно авиационное топливо, потреблявшееся в сравнительно небольшом количестве: автомобильному же транспорту фактически годился любой бензин прямой, как говорят специалисты, перегонки.
Чтобы определить октановое число бензина, использовались импортные двигатели Вокеша, имеющие переменную степень сжатия. Зная, при каком сжатии наступает детонация, можно определить октановое число любого топлива. Подобных двигателей в нашей стране были единицы. Но даже небольшого парка весьма дефицитных двигателей было достаточно, чтобы обеспечить ими нужды народного хозяйства. Каждое такое испытание длится целый день. Мне же довелось участвовать в разработке метода, с помощью которого за день можно было провести 10-15 испытаний, причем суммарный расход бензина не превышал миллилитра.
Но расскажу по порядку. В 1937 году, после окончания Военно-химической академии РККА, я был направлен на работу в Институт горючих ископаемых АН СССР, где под руководством Б. З, Рудого занялся исследованием процессов горения угле
водородного топлива. Вместе с Т. И, Андриановой мы нашли способ по-новому определить детонационные свойства топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Как известно, каждое топливо, вернее, каждая топливно-воздушная смесь (она характеризуется заданными составом и давлением), нагретая до определенной температуры, способна самовоспламениться, причем известно, что температура вспышки, как правило, тем выше, чем больше октановое число бензина. Однако эта закономерность неоднозначна, поэтому использовать ее практически было нельзя.
Дело осложнялось и тем, что самовоспламенение каждого топлива происходило в двух точках: при 300 град.С и от 500 град.С и выше. В первой температурной области наблюдалось медленное, так называемое холоднопламенное горение; во второй - обычная вспышка. Мы же на простейших лабораторных установках обнаружили, что у многих топлив в интервале 240-260 град.С есть еще одна область самовоспламенения, когда какие-либо видимые эффекты отсутствуют, а о произошедшем беспламенном взрыве можно судить лишь по небольшому скачку давления топливно-воздушной смеси. Причем если при высокой температуре весь индукционный период (то есть от момента достижения критических условий до вспышки) самовоспламенения занимает сотые доли секунды, то индукционный период беспламенного взрыва исчисляется уже десятками секунд и его продолжительность однозначно зависит от октанового числа бензина - разумеется, если соблюдены все прочие условия эксперимента.
Общий вид прибора ИГИ-АН.
Мы объяснили это явление тем, что при низкой температуре в топливно-воздушной смеси протекают медленные химические процессы с образованием активных перекисей, служащих затем центрами самовоспламенения; эта перекисная теория горения в то же время интенсивно развивалась академиком А. Н. Бахом. Действительно, добавление перекисей в топливно-воздушную смесь снижало индукционный период беспламенного взрыва, что вполне согласовывалось с выводами перекисной теории.
Метод давал очень хорошие результаты для бензинов с октановым числом не выше 80, и мы создали компактный прибор для определения октанового числа топлив в лабораторных условиях. Этот прибор, ИГИ-АН, в 1940 году был представлен на выставке в президиуме Академии наук СССР, о нем были публикации в печати. Однако он был столь простым, что в его возможности никто не мог поверить. В результате работа не получила поддержки.
Прибор ИГИ-АН для испытания детонационных свойств моторных топлив на выставке а президиуме Академии наук СССР. В первом ряду справа налево: научный сотрудник Института горючих ископаемых АН СССР М. Н. Волков, академик А. Н. Бах, член-корреспондент АН СССР С. И. Вольфкович, академик Н. С. Курнаков (фото из газеты "Вечерняя Москва" от 2 марта 1940 года).
В 1942 году меня командировали во Второе Баку, как тогда называли Башкирию. В то время там получали только автомобильные бензины, а фронту был нужен самолетный. И с помощью все того же прибора я начал систематически изучать бензины, перегоняемые из нефтей из разных скважин. Такую работу можно было сделать потому только, что для определения качества бензина было достаточно перегнать в лабораторной установке всего лишь пол-литра нефти, на что требовались минуты. В результате за два месяца работы удалось обследовать около 500 скважин и получить интересные результаты.
А именно: я заметил, что качество бензина закономерно изменяется в зависимости от расположения скважин - из тех, что пробурены близ центра нефтяной линзы, добывается нефть, дающая при прямой перегонке низкооктановый бензин, по периферии же линзы из-под земли идет нефть, служащая источником высокооктанового бензина. Такую нефть и стали перерабатывать отдельно, получая из нее горючее для самолетов. Все эти наблюдения я обобщил в кандидатской диссертации, которую успешно защитил в 1945 году.
Для меня дело было на первом плане, а известность и научные публикации - на втором. А поскольку в последующие годы стали применяться высокооктановые топлива, детонационные свойства которых уже было невозможно определять с помощью прибора ИГИ-АН, о нем постепенно забыли.
Забыли, по-видимому, и об интереснейшем явлении - беспламенном взрыве...
Записал Вячеслав Батраков