Вначале предложение Матвея было воспринято как рядовое среди прочих. Но по мере предварительных опытов, стало выясняться, что Бронштейн как всегда, оказался прав — его конструкция ракетных двигателей оказалась наиболее "сбалансированной" с разных точек зрения, выявлявшихся по мере разворачивания работ над советскими ракетами.

"Цельносгораемый РН" от Бронштейна выгодно отличался от первоначального предложения Цандера тем, что изначально конструировался как единая концепция.

В отличие от идеи Цандера, где нужно было предусмотреть некое "демонтирующее и готовящее из ненужных более конструкций топливо устройство", у Бронштейна сама РН была изготовлена целиком, за исключением двигательной установки, из топлива — особого пластика. Устойчивого к температурам и действию жидкого кислорода.

По-сути это была пластиковая "труба", с закреплённой вверху полезной нагрузкой в виде "космопланера", и двигательной установкой внизу.

В "трубу" заливался жидкий кислород, и заправленная РН была готова к старту. При работе ДУ постепенно "наддвигалась" на "трубу", расплавляя её жаром прокачиваемого через "рубашку" камеры сгорания и сопла теплоносителя. Расплав закачивался шнековым турбонасосом в камеру сгорания, где и сгорал в кислороде, давая тягу.

Таким образом получилась "безступенчатая" ракета, обладающая максимальной ПН — по расчётам около 10% от общего стартового веса аппарата!

Мысли Королёва отвлёк рисунок местности под аэропланом — показались пригороды Калуги.

Покружив над городом и найдя дом Циолковского, Сергей полетел к увиденным вдали постройкам научного городка.

Посадка аппарата прошла без нареканий. Вокруг быстро собралась толпа любопытствующих, затем, самолёт загнали под тент — на всякий случай, защитить от дождя.

Филлип уже куда-то ушёл, и Королёв направился к возводимому корпусу сборочного цеха. В нём калужане и жители новообразованного посёлка-наукограда "Энтузиасты" собирались заняться сборкой небольших дирижаблей — для нужд почтового сообщения, медицинских, курьерских, аэрофотосъёмки...

Глава 21. Эпициклы и деференты классической термодинамики.

— Тема сегодняшнего совещания посвящена основам классической термодинамики, — Алёша Чаромский на мгновение замолчал и осмотрел собравшихся в актовом зале.

— В свете полученных экспериментально НАШИМИ, СОВЕТСКИМИ изобретателями результатов остро встала необходимость дать им теоретическое обоснование. Я имею в виду теорию "денотационного двигателя", который наделал много шума в среде конструкторов, хоть каким боком связанных с разработкой двигателей внутреннего сгорания. Шутка ли, КПД реально работающего мотора в реальных, опять же, подчёркиваю, испытаниях, превысило 70%!!! И такой КПД — не предел! Что совершенно исключено с позиций классической термодинамики!

— Позвольте! Со своего места поднялся Александр Микулин. В процесс регистрации опытовых параметров двигателя явно закралась какая-то ошибка! КПД 70% невозможен в рамках теории тепловых машин! Он ведь превосходит допустимый даже для идеального цикла Карно!

— Ошибки не может быть, мерялся расход топлива и отношение энергии, выделяемой при его полном окислении кислородом к совершённой при этом двигателем работе! Ошибка исключена, замеры производились по разным методикам и не единожды! А насчёт ТЕОРЕТИЧЕСКОГО "цикла Карно" — есть очень веские основания сомневаться в его применимости к реальным ДВС, особенно к бензомоторам и дизелям. Впрочем, даже работу классического парового двигателя паровоза этот цикл не описывает! — возразил Чаромский.

— Позвольте, — снова не согласился кто-то из присутствующих. Вы что, отвергаете классическую термодинамику?! Которой уже больше ста лет? И на базе которой и были созданы все тепловые двигатели, что сейчас широко применяют в промышленности!

— Именно так! — резко отреагировал на реплику Алексей. Теория движения планет Птолемея тоже просуществовала не одно, замечу между прочим, тысячелетие! И хорошо предсказывала движение планет по небосводу! На первых порах даже лучше, чем теория Коперника! Что не мешало ей быть ошибочной!

Смею утверждать, что современная термодинамика, так называемая "классическая", по аналогии с теорией движения планет Птолемея, также погрязла в своих "эпициклах" и "деферентах", что уже более ста лет не позволяет радикально повысить эффективность работы тепловых двигателей!!!

Поскольку "серьёзные" учёные "раболепствуют" перед её авторитетом и отвергают РЕАЛЬНО РАБОТАЮЩИЕ конструкции, даже не утруждая себя их СКРУПУЛЁЗНЫМ АНАЛИЗОМ, если им кажется, что существование такой машины невозможно в рамках теории тепловых машин Карно!

— На чём же вы основываете свои крайне радикальные выводы?! — на лице молодого Микулина было выражение неподдельного любопытства.

— А пусть создатель этого двигателя, хорошо всем известный Матвей Бронштейн и расскажет! — Чаромский сошёл с трибуны.

— Товарищи! — начал доклад Бронштейн. Классическая термодинамика возведена на крайне зыбких предположениях, не реализующихся в реальной жизни. И вот первый типичный дефект в её основаниях, можно сказать, апеллируя к астрономической классике, "деферент" этой теории:

— Рассмотрим цикл Карно. В нём как хорошо известно, есть две "адиабаты", которые должны, ВНИМАНИЕ!, совершаться "безконечно медленно"!!!. Такое предположение сразу выводит "цикл Карно" за рамки опытного, делая его экспериментально непроверяемым! Более того, предположение о том, что "безконечно медленным осуществлением" чисто адиабатический процесс возможен, является ошибочным! Мной и товарищем Тартаковским показано, что даже при сколь угодно медленном осуществлении, "чистой" адиабаты не будет!

— Второй "деферент" "цикла Карно" состоит в предположении, что "рабочее тело" его двигателя — идеальный газ, сохраняется в процессе работы. С нагревателем и холодильником осуществляется обмен только теплом, или, как реально предполагал Карно, "теплородом". Причём полные выводы из "теплородной" гипотезы Карно не сделал, "зевнув" целый косм вполне возможных в рамках его построений эффектов!

Среди РЕАЛЬНЫХ тепловых машин, за исключением быть может, двигателя Стирлинга, НЕТ ДВИГАТЕЛЕЙ С СОХРАНЯЮЩИМСЯ РАБОЧИМ ТЕЛОМ! Впрочем, даже в отношении "Стирлинга", если постулировать существование "огнеродной", "теплородной" субстанции, которая есть не что иное, как "газ"... фотонов — квантов электромагнитного излучения, есть в рамках НОВОЙ, КВАНТОВОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ, серьёзные сомнения в самой возможности "неизменного" рабочего тела.

Как известно, в двигателях Дизеля и Отто, и даже обычных паровых машинах паровозов, рабочее тело — сменяемое, после совершения работы в цилиндрах, оно как правило, выбрасывается в атмосферу, что снова открывает целый косм новых возможностей, которые Карно и его последователями даже не рассматриваются. Забыли эти господа слова:

— "Теория, мой друг, суха, а древо жизни вечно зеленеет!"

— Третий деферент теории тепловых машин Сади Карно — утверждение об обязательности холодильника для любой тепловой машины.

Это слишком сильное допущение, в общем случае, для тепловых машин со сменяемым рабочим телом и идеальными газами разной природы, выступающими в его качестве, холодильник не нужен.

Возможность работы тепловой машины определяется возможностью роста энтропии в системе, включающей эту машину. А предельный КПД определяется не разностью температур в общем случае, а как раз отношением выработанной тепловым мотором "негэнтропии" — отрицательной энтропии, заключённой в совершённой двигателем работе, и сопутствующем этой работе приращению энтропии. При их равенстве КПД будет единичным, равно 100%!

— Что ж, молодой человек, произнёс кто-то из "корифеев" классической термодинамики со своего места в зале, теорию тепловых машин Карно вы раскритиковали в "пух и прах", можно сказать, положили её "на лопатки". По-вашему, получается, что пребывает наука о тепле в том же состоянии, что и вся физика в догалилеевские времена почитания Аристотеля. Действительно, аналогии с "движением под действием силы", "осьминогими мухами", "Солнцем вращающемся вокруг Земли", прямо-таки напрашиваются!

Но ведь есть, кроме Карно, и труды других! Того же Людвига Больцмана, надеюсь его труды Вам известны! Как с ними дела обстоят?!

— Ещё один взгляд на "эпициклы и деференты". Под другим углом. Математически безупречно, возможно, в рамках сделанных Людвигом допущений, но практически — тот же "аристотелев туман" в отношении ясности описываемого. Если уж делать аналогии, с титанами физической науки эпохи Возрождения, то аналогом Галилея в термодинамике можно пожалуй сделать Нернста, а вот аналогов хотя бы Ньютона, — увы, НЕТ!

— Вот формула абсолютного термодинамического КПД любой тепловой машины. Обратите внимания, насколько она изощрённее той, которую вывел Карно! — продолжил лекцию Матвей. В ней определение КПД дано через статистическое определение энтропии Больцманом. Сразу видно, что формула Карно — частный, и даже не очень интересный случай! Моя формула учитывает всё то, что проигнорировал Сади. И разные рабочие тела, и их смену. Видно, что возможны случаи, когда, при установившемся тепловом равновесии в системе, но при возможности роста энтропии за счёт, например, смешения разных газов, отличимых друг от друга, возможно совершение работы за счёт их тепловой энергии. Причём холодильник не требуется! Отсюда следует вывод, что КПД обычных ДВС в некоторых случаях может "превысить единицу"! То есть можно получить работы больше, чем заключено энергии в топливе и его окислителе — кислороде воздуха! За счёт того, что, согласно моей формуле, классический ДВС, бензиновый и дизель, обладают "энтропийными резервами" для превращения части тепловой энергии поглощаемого для сгорания топлива воздуха в... полезную работу!

После этого заявления в аудитории поднялся сильный шум. Раздались выкрики:

— "Неслыханно", "Да за кого он нас держит"! и прочие, столь же неконструктивного содержания.

— Товарищи, лицо Матвея закаменело, и приобрело жёсткие черты. ВАШЕ ЧАСТНОЕ МНЕНИЕ В НАШЕЙ СТРАНЕ — ВСЕГО ЛИШЬ ВАШЕ ЧАСТНОЕ МНЕНИЕ. Стране нужны супермоторы, и они уже существуют "в металле". Поэтому, мы, не можем позволить себе, как с прискорбием заметил один западный учёный-физик, дожидаться времени когда старые кадры, не согласные с новыми веяниями, "уйдут на покой". Мы будем вынуждены таких ретроградов "уйти"! В конце концов, в Москве, в средних, и средних специальных учебных учреждениях острая нехватка преподавателей физики! Надеюсь, история с преподавателями геологической науки Университета, кои проявили прискорбное скудоумие, вам известна?!

— Необходимость создания новой термодинамической науки, свободной от старых догм, и плодоносящей минимум ежемесячно практическими достижениями на благо нашей страны — входит составной частью в приказ Рабоче-Крестьянского Правительства создать в СССР собственное двигателестроение! А вы, товарищи, должны понять, что отныне, с победой пролетариата в нашей стране — вы тоже пролетариат! Пролетариат Знаний! И можете пролететь, если не проявите остро необходимую НАСТОЯЩЕМУ ИССЛЕДОВАТЕЛЮ гибкость мышления! Причём "плодоносящую", "практически полезную" гибкость! Чтоб кто не подумал, что я призываю Вас хитрить! Мошенникам в нашей стране будут надёжно обеспечены нары!

После этого заявления Бронштейна в аудитории воцарилась "гробовая тишина".

Матвей же, невозмутимым тоном продолжил совещание.

— Итак товарищи, надеюсь все осознали серьёзность положения. Поэтому считаю необходимым перейти к практической части нашего совещания — изучению образцов ДВС с новыми рабочими циклами, обеспечивающими рекордный КПД! И помните — ПРАКТИКА наш ЛУЧШИЙ УЧИТЕЛЬ!

Матвей сошёл с трибуны и пройдя к стене, нажал кнопку. Часть "подиума" лекционного зала, вместе с меловой доской и столами повернулась на круглом основании. И в аудиторию из подсобной лаборатории плавно "вплыл" стенд, с закреплённым в нём бензиновым двигателем.

— На примере этого двигателя внутреннего сгорания я продемонстрирую новый рабочий цикл, который позволяет превратить в полезную работу более 60% энергии топлива.

С этими словами Матвей принялся энергично крутить рукоятку.

— Это не пусковая рукоятка или иначе "кривой стартёр", как некоторые наверно подумали. Это инерционный, маховичный пускач. Его мощи хватит, чтобы провернуть коленвал океанского буксира, даже если тот "намертво" заклинил. Можно вместо вращения рукоятки, которое раскручивает спрятанный в этой коробке маховик, использовать небольшой электромотор малой мощности. Что позволяет при запуске двигателя обходиться пусковым аккумулятором со скромной величиной отдаваемого тока. Это значительно увеличивает срок службы аккумулятора и вдобавок, позволяет использовать его при пуске двигателя только для выработки искры в цилиндрах.

Про себя в это время Матвей думал: — инерционные "пускачи" использовались ещё во Вторую Мировую, немцами, для пуска танковых дизелей вручную. Какого хрена на авто более позднего времени использовали стартёры, вынужденные напрямую вращать электромотором коленвал? Для чего естественно, требовались просто немыслимые пусковые токи, надёжно "убивавшие" стартерные АКБ буквально за пару лет? Надеюсь в моей истории этого маразма не будет.

Закончив "заводить" стартёр, Матвей повернул пусковой рычаг и мотор на стенде бодро взревел.

— Детонация. Что мы знаем о ней? Только то, что это "вредный" процесс, разрушающий двигатель. Детонация — взрывное, со скоростью километры в секунду, сгорание топливной смеси в цилиндре мотора, против сотен метров в секунду при обычном сгорании топлива. Детонация формирует в газе, заполняющем цилиндр, сверхзвуковую "ударную волну", способную разрушить цилиндр и поршень с шатуном и коленвалом. Будет топливно-воздушная смесь детонировать или нет, зависит от октанового числа топлива, его концентрации в горючей смеси, степени сжатия смеси перед её поджигом и опережения зажигания, используемого для того, чтобы дать топливной смеси перед расширением в рабочем ходе поршня как следует прогореть.

— Из моей последней реплики можно заметить, что детонация, с её километрами в секунду скоростью горения топливно-воздушной смеси, справляется с задачей своевременного её сжигания заметно быстрее обычного, "штатного" горения.

— Поэтому сразу напрашивается мысль — а почему бы не использовать детонацию как штатный режим сгорания топливной смеси?

Вообще, к этому режиму горения много вопросов. Опыты показали, что мощность, развиваемая продуктами сгорания и передаваемая поршню при детонации раза в три-пять выше, чем при обычном "неторопливом" сгорании. Количество механической энергии также выше, в среднем в три раза.

И это при том же стехиометрическом составе топливной смеси и её количестве!

Получается, что при детонации химическая энергия топлива преобразуется в механическую в три раза эффективнее, чем при штатном горении!

Но как тогда уберечь поршень от разрушения?! Сила ударов сверхзвуковой денотационной волны продуктов сгорания взорвавшейся топливной смеси на своём фронте может достигать сотен атмосфер!