Юный техник 1972-03, страница 64

большом удалении от основного факела (это как раз и есть те объемы, которые участвуют в хаотическом движении). Столь увеличенная — «разлохмаченная» — поверхность позволяет перерабатывать больше горючего, чем при ламинарном горении. Скорость горючего здесь уже не сантиметры в секунду, а сотни метров. Поэтому в этих горелках за секунду можно сжечь в десятки раз больше топлива, чем в обычных. Однако вот что любопытно: температура турбулентного пламени такая же, как и у ламинарного — не выше, так как химиче-ческие процессы в них одинаковы. Различны только физи-чесние характеристики потоков. Но тепловой эффент этого пламени гораздо выше, чем ламинарного. Турбулентный факел шумит, и если горелка гудит — можно сказать, что она работает в турбулентном режиме. Шум современных ракетных двигателей потому и слышен за десятки километров от места запуска, что в них работает именно турбулентное пламя.

До сих пор мы говорили о пламени только как об источнике тепла, высоких температур. И ни словом не упоминали о световом излучении. Это и понятно. Ведь обычно оно нигде не использовалось с тех пор, каи лампа накаливания сменила свечу.

Но недавно и свечение пламеки нашло себе применение... в лазере. Лазер необычен тем, что он газодинамический. Этот «усовершенствованный гиперболоид инженера Гарина» способен ионцент-рировать свечение пламени в точ

ку на очень больших расстояниях.

На каком же принципе основано реальное создание таких установок? Ведь обычное пламя излучает в широком диапазоне длин волн (имеет почти сплошной спектр), а лазерное излучение — поток квантов света одной частоты.

Упрощенно это выглядит так.

В камере, похожей на камеру сгорания воздушно-реактивного двигателя (рис. 2), сжигается смесь горючего и окислителя, в состав которых входят и молекулы С0_г. Температура продукта сгорания здесь 2000—3000^е К. При такой температуре молекулы (в том числе и молекулы С0₂) колебательно возбуждены, то есть их атомы колеблются друг относительно друга. Частота колебаний определяется упругостью связей атомов в молекуле и их массой. В колеблющихся молекулах заключен запас их внутренней энергии, потенциальной и кинетической. Нетрудно проследить, откуда она появилась. Энергия колебаний атомов накопилась в результате столкновений молекул при высокой температуре. А высокая температура в камере сгорания — результат химического превращения горючего. Значит, можно считать, что часть теплового эффекта реакции переходит в нинетическую энергию хаотического движения молекулы как целого, а часть— в энергию колебаний атомов в молекуле, то есть запасается внутри молекулы.

При истечении продуктов сгорания из сильно расширяющегося сопла газ быстро охлаждается: энергия хаотического движения

Рис. 2.

68