Пламя и взрыв

Дома, когда дожидались машины для переезда, Кирилл Иванович робко сказал Любови Михайловне:

— Знаешь, у нас есть чудесный препаратор… молодой парень. Ночует в лаборатории: сама знаешь, заниматься там нельзя, ведь ему надо сдавать экзамены… Вот я и думаю, пусть пару недель поживет во второй нашей комнате…

«Чудесный препаратор» вселился, и… через две недели к нему приехали жена и мать.

Кирилл Иванович со смущенной улыбкой лишь развел руками:

— Ему тоже хочется жить с семьей…

Вместе прожили семь лет, сблизились, подружились.

— Ну вот, — частенько восклицал после Кирилл Иванович, — не пригласи я препаратора, каких бы друзей лишились!

В мае 1934 года К. И. Щелкин передал в редакцию «Журнала экспериментальной и теоретической физики» статью, скромно названную «Попытка расчета частоты детонационного спина», привлекшую к двадцатитрехлетнему ученому внимание не только отечественных, но и зарубежных коллег, ибо касалась она явления, давно служившего камнем преткновения. Кирилл Иванович поставил себе цель проанализировать математически факт винтового движения пламени (детонационный спин) в трубе с газовой смесью. Движение это выглядело весьма внушительно.

Пламя в трубе сосредоточивалось в ядре, которое вращалось по спирали. За ядром, словно хвост за головой кометы, светящимся шлейфом тянулась зона горения.

На фотопленке спиновая детонация оставляла не прямую, а волнистую линию и еще полосы от свечения шлейфа, так что ее «портрет» заметно отличался от фотографии обычной детонации.

Познакомившись с новыми данными о «винтовой» детонации, Соколик посчитал, что заниматься ею рано.

— Куда вы рветесь? — вопрошал он Щелкина. — Вы кто такой — Спиноза, Гельмгольц или, может быть, Максвелл? Наше дело улучшать горение в двигателях, а не сочинять теории!

Пришлось Щелкину изучать заинтересовавшее его явление вечерами, когда заканчивались дневные опыты.

Первым винтовое движение пламени (как раз по полосам на фотографии) обнаружил английский ученый Кемпбел. Потом спином занимались многие физики. Причем некоторые из них, например Бон и Фрезер, подвергали сомнению саму возможность вращения пламени.

Двадцатитрехлетний Щелкин не отверг предположения о вращении пламени и, исходя из теории винтового движения идеальной жидкости, предложил свой расчет его частоты. Он старался объяснить причины винтового движения пламени в газе несимметричностью в распределении давления, плотности и скорости газа перед началом детонации.

Воображение не раз рисовало мгновение, когда при поджигании смеси в трубе вспыхивает золотистое пламя. Сначала оно распространяется робко, со скоростью, зависящей от особенностей химической реакции и от теплопроводности газа. Что же меняется в дальнейшем? Почему так увеличивается скорость? Каков физический механизм ее возрастания?

«Ну-ка, ответь на эти вопросы, — говорил он себе. — Может, Соколик прав и твое дело лишь улучшать процесс горения в двигателях, не вдаваясь в теорию? Тогда зачем вообще ты пошел в науку, если не собираешься делать главного?»

Над Ленинградом стояла июньская ночь. Он любил это время года, когда долго не наступают сумерки и поздним вечером можно работать, как днем… Покидая в одну такую ночь лабораторию, он увидел выходившего из подъезда физико-технического института человека, напоминавшего осанкой Маяковского. Щелкин сразу узнал молодого доктора наук Курчатова, недавно прославившегося открытием нового класса веществ с замечательными свойствами — сегнетоэлектриков. Курчатов окинул взглядом Кирилла:

— О, да на вас пижонский костюм… И в таком-то костюме вы сидите по ночам в лаборатории!..

— Да вот все проясняю детонацию, — ответил Кирилл. — Попробовал сделать расчет детонационного спина. Отчет уж готов… но не все в нем нравится.

— А вы на время повернитесь к спину спиной, — посоветовал Курчатов. — Это совершенно серьезно, — продолжал он после паузы. — Ведь как писатели делают: напишут вещь и дают ей отлежаться. Потом смотрят свежими глазами и отделывают. Без паузы, без того, чтобы отойти на расстояние и оценить сделанное, можно все искромсать. Вот вам более близкий пример — Семенов. В решающий момент работы над теорией разветвленных цепных реакций взял да уехал на Селигер. А вернулся оттуда с отчетом, содержавшим мировое открытие. Так что советую: отойдите на расстояние.

— Не могу. Пока не кончу, ни о чем другом думать не могу.

— Это по молодости, — улыбнулся Курчатов. — Вот поживете с мое… Вы ведь года с десятого?..

— С одиннадцатого…

— Видите, на восемь лет моложе. А восемь лет для ученого — это вечность… А где вы родились?

— В Тбилиси.

— Вот и южная кровь чувствуется — нетерпелив… — комментировал Курчатов.

Щелкин ответил не сразу. Родился-то он действительно в Тбилиси, но родословную свою ведет от крепостных крестьян Смоленской и Курской губерний. Отец его Иван Ефимович жил в поселке Красное на Смоленщине. Там он окончил землемерно-таксаторское отделение училища. Получив диплом землемера, нанялся на работу в Закавказье.

— Только после учебы в биографии отца появилась столица Грузии, — заметил Щелкин.

— Ну, а мать южанка?

— Нет, из Курской области, — ответил Щелкин и продолжал, взволнованный воспоминаниями: — Детство у меня было кочевое. Отец только зиму проводил в Тбилиси, а летом выезжал в горные села. И нас с матерью забирал с собой. Так еще в раннем возрасте я объехал все горы Армении. Мальчишкой проделал путь от Кавказа до Смоленщины, а потом оттуда до Крыма…

— Но вот чего не могу понять, так это того, как вы от физики в химию уклонились, — продолжал Курчатов.

— Семенов уклонил, — пошутил Кирилл. — Вызвал из Симферополя, сразу после института.

— Педагогического?.. — уточнил Курчатов.

— А вы откуда знаете?

— Так ведь и я кончил сей научный храм… Только тогда он назывался «важнее» — университет. Видите, нужна была белая ночь, чтобы узнать, что рядом корпит над наукой земляк, — засмеялся Курчатов. — А вот и наша Ольгинская.

Игорь Васильевич остановился, потянулся, словно сбрасывая усталость.

— На днях ухожу на веслах по Белой. А у вас что — нет ни кружков, ни походов?

— Почему нет, записывают. И в гребную школу, и в кружок планеристов. Да как-то все не до того.

— Знакомый мотив: «Занимаюсь наукой! Не могу оторваться!» А мой вам совет: не затворничайте. Ступайте в оба кружка сразу — будет здорово! Пока у вас пламя летает в трубах, полетайте сами на планере. И гидро- и газодинамику почувствуете на себе. Глядишь, скорее поймете, что происходит и с движущимся пламенем.

«Теперь я могу ответить»

Стремительно промелькнул еще один год, отданный расшифровке тайны возникновения детонации, приготовлениям к кандидатским экзаменам и, по совету Курчатова, спорту.

«Почти каждый день хожу в гребной клуб, — сообщает Кирилл Иванович отдыхающей в Крыму жене. — Вчера были гонки. Первое место взяла команда Института физкультуры. Второе — команда, выигравшая в прошлом году у нас (она теперь еще более усилена), затем пришли мы. Позади нас в общей сложности осталось еще 7 команд. Кажется, нас выставят на первенство Ленинграда в качестве 3-й учебной команды. Гонки будут 4-го августа. Экзамен хочу сдавать в первых числах сентября. Сейчас уже начал заниматься (достал все книги и один день уже занимался)».

«…Вчера были гонки на первенство Ленинграда. Нас побила команда клуба «Красная звезда». Но ребята не стали сваливать вину за поражение друг на друга. Итак, заняли в нашем классе второе место по Ленинграду. Гонки будут продолжаться сегодня и завтра (5 и 6).

…Посмотри среди книг, которые я оставил (если они сохранились), книгу, которая, кажется, называется «Белые и розовые» или что-то в этом роде. Это беллетристика для детей старшего возраста — в ней описываются гребные гонки между двумя университетами. Там, кажется, есть какие-то подробности об этом спорте. Мне интересно будет перечитать…»

Горечь от поражения на соревнованиях всегда смягчалась для него сознанием того, что все силы были отданы борьбе до конца. В друзьях (и не только спортсменах) выше всего ценил он это качество — волю к победе, неустрашимость, отвагу. Среди членов его спортивного общества одно время была популярной шуточная «докладная», составленная Кириллом Ивановичем после того, как выяснилось, что их одноклубники-боксеры испугались нечаянно зашедшего к ним подвыпившего субъекта.

«Настоящим сообщаем о недостойном поведении в быту вашего бухгалтера Панферова Василия Ивановича.

Гражданин Панферов В. И., находясь в состоянии незначительного опьянения от бутылки пива, разогнал проходившее в главном зале спортивного общества «Красный марафонец» собрание боксеров. С криком «А ну, выходи на бокс» он нокаутировал находившегося на трибуне абсолютного чемпиона общества «Красный марафонец» Зверева, делавшего доклад на тему «Волевые качества боксера». Воспользовавшись тем, что гр. Панферов занялся докладчиком, члены секции бокса успели благополучно скрыться через двери и окна…»

Не забыл Кирилл и про совет Курчатова о полетах— записался в планерный кружок. О членах этого кружка — пятнадцати молодых научных сотрудниках— в институте говорили: «Отчаянные головы». И верно, надо было обладать незаурядным характером, чтобы решиться летать на стареньком планере. Место пилота, открытое всем ветрам, было расположено далеко впереди крыльев. Запускался планер натяжением резиновых амортизаторов, подобно тому как выстреливает мальчишечья рогатка.

Полеты происходили в Озерках, низком болотистом месте, в нескольких километрах от института. Взлетали обычно на 100–200 метров, учились маневрировать. По воспоминаниям участников кружка, Щелкин летал много и с удовольствием.

Осенью вся семья собралась на Ольгинской. Началась работа и учеба. Кирилл Иванович днем в лаборатории, вечером в университете, Любовь Михайловна — на заводе. Поступила в вечерний педагогический институт и мать, Вера Алексеевна — не хотела отставать от детей.

Бюджет семьи был невелик, поэтому Кирилл Иванович принял предложение прочесть курс лекций в Военно-медицинской академии. К первой лекции его «пижонский костюм», побывавший недавно в воде (чтобы не упустить время, Щелкин прямо в костюме бросился спасать утопавшего в пруду возле их дома), изрядно поблек. Когда Кирилл Иванович появился в академическом зале, мало кто из слушателей признал в нем лектора.

Но вот начался его неторопливый рассказ о кинетике горения. Яркий, образный, недаром в институте Щелкин считался одним из лучших пропагандистов. Лекция закончилась… аплодисментами. Вскоре ему предложили перейти в академию на преподавательскую работу с окладом в несколько раз большим, чем он получал в институте. Правда, незадолго перед тем Кириллу Ивановичу пообещали увеличить его аспирантские, но он спросил: «Всем аспирантам увеличат оклад или только мне?» — «Всем не сможем», — ответили ему. «Тогда не надо и мне», — отказался Кирилл Иванович.

И все-таки о заманчивом предложении медиков он рассказал жене, знал, что в конце концов главные хлопоты по дому лежат на ней. Любовь Михайловна ответила так, как и должна была ответить его жена. Он остался в институте. Приближалась двадцатая годовщина Октября. Накануне праздника Кирилл Иванович закончил опыты по определению условий перехода горения в детонацию в смеси предельных углеводородов с воздухом. Ознакомившись с их результатами, Совет института выдвинул работу Щелкина на Всесоюзный конкурс. Жюри присудило Кириллу Ивановичу грамоту и премию.

Однако Щелкин не мог думать лишь о своей научной судьбе.

— Известно, что декрет о научных степенях и званиях был опубликован в тысяча девятьсот тридцать четвертом году, — скажет он на ближайшем партийном собрании, — сейчас уже тысяча девятьсот тридцать седьмой, а кто у нас защитил диссертацию кроме аспирантов? Разве в институте мало сотрудников, достойных степени кандидата наук и готовых к защите диссертации? Они работают по пять-шесть лет, но степени получить не могут. Это происходит потому, что директор вместо того, чтобы самому заняться этим делом, перепоручил его уж не знаю кому…

В другом выступлении Кирилл Иванович нелицеприятно ставит вопрос об этике ученого. Заметив, что ничего плохого не может сказать о научной деятельности заведующего лабораторией М. Б. Неймана, он тем не менее обращается к нему с такими словами:

— У меня к вам, Моисей Борисович, вопрос в отношении вашей работы о переходе холодного пламени в пламя горячее. Когда она отдана в печать? Я знаю, что эта работа была отдана в печать пятого ноября тысяча девятьсот тридцать шестого года и в ней в форме предсказания приводились те результаты, о которых я докладывал на научном совете. Я считаю, что это не совсем тактично…

Далее. Приходите вы как-то и просите: «Дайте мне кривую ваших результатов, я буду делать доклад на ученом совете». Я ответил, что не готов дать такие сведения… «Что ж, — говорите вы, — доложу о результатах и без кривых». Или другая ваша просьба: «Дайте мне оттиск вашей работы, мне хочется послать ее за границу…» Если нужно, мы сами пошлем. Зачем же посылать оттиск, минуя автора?..

Между тем опыты Щелкина все углублялись, требуя подчас от исследователя не только таланта, но и самообладания, мужества. Однажды вместе со своими сотрудниками по новой лаборатории — Фединым и Ривиным — он налаживал систему подачи горючей смеси под большим давлением. Бачок со смесью установили под потолком. Но при первом же испытании стенки бачка не выдержали, он лопнул, и струи горючей смеси брызнули вниз. Механик Ребизов бросился к рубильнику и выключил ток. Этого, однако, было достаточно, чтобы смесь вспыхнула — разрыв электрической цепи сопровождался искрой. Капли горючей смеси попали на халат Ребизова, и халат загорелся. Не медля, Кирилл Иванович выбил окно, в которое и выскочил Ребизов. Покатившись по огромной луже, оставшейся после недавнего дождя, он быстро сбил огонь.

Составной частью работы Кирилла Ивановича было наблюдение за взрывами при высоком давлении. В 1938 году он предполагал закончить аспирантуру и защитить диссертацию на тему «Экспериментальные исследования условий возникновения детонации в газовых смесях». В архиве института сохранился отчет о выполнении им плана научных работ за первое полугодие. Научный руководитель так отозвался об экспериментах Щелкина:

«В работе, связанной с изучением детонационного взрыва при высоком начальном давлении (до 9— 10 атм.), имеется ряд методических трудностей, успешно разрешенных К. И. Щелкиным. В результате металлическая аппаратура, приспособленная для одновременной регистрации распространения пламени, нарастания давления при взрыве и изменения давления в стадии медленного окисления, работает вполне удовлетворительно, обеспечивая систематическое исследование вопроса. В настоящее время уже получен ряд результатов, имеющих значительную принципиальную ценность».

В заключение научный руководитель писал: «Как научного работника К. И. Щелкина характеризует инициативность, и в деталях экспериментальной работы, и в самой постановке исследования, систематичность и тщательность в проведении эксперимента…»

Вывод научного руководителя подкрепил своим отзывом Н. Н. Семенов. Вот его слова об аспиранте Щелкине, сказанные в том же году:

«К. И. Щелкин ведет с 1932 года исследовательскую работу в области сгорания и детонации газовых смесей. За это время выполнил 5 экспериментальных и 1 теоретическую работу. Законченное в настоящее время исследование по диссертационной теме уже дало ряд важных результатов, из которых особо следует выделить впервые полученное непосредственное доказательство образования в углеводородно-воздушных смесях детонационной волны при сгорании в трубе, а также опыты, освещающие роль предварительного окисления на образование детонационной волны. В исследованиях К. И. Щелкина разрешен ряд серьезных методических трудностей, в результате чего создан безупречный метод объективной регистрации быстро протекающих взрывных процессов.

Результаты исследований, а также широкое знакомство с литературой по вопросам горения и хорошая общая физико-математическая подготовка (о чем свидетельствует отличная сдача всех экзаменов по аспирантской программе) дают основание квалифицировать К. И. Щелкина как серьезного научного работника, вполне подготовленного к самостоятельным исследованиям».

На 19 октября 1938 года была назначена защита диссертации. Собрался ученый совет — маститые ученые во главе с Н. Н. Семеновым. Выйдя на трибуну, Щелкин едва ли не впервые почувствовал, как трудно рождаются фразы, хотя гипотеза, которую он излагал, была обоснована им, казалось, во всех деталях. Скованность, однако, продолжалась до первого вопроса. Получив его, Кирилл Иванович успокоился, отвечал четко. Да, в трубе, в смеси углеводородов с воздухом, отмечена детонационная волна. Длительное окисление затрудняет переход медленного горения в детонацию. Кирилл Иванович показывал фотографии, выписывал на доске формулу за формулой.

Оппоненты единодушно одобрили выполненные исследования. В постановлении ученого совета было записано:

«Работа К. И. Щелкина является крупным шагом вперед в науке о горении и показывает, что диссертант обнаружил не только высокую квалификацию в области горения и большое экспериментаторское мастерство, но и, выдвинув оригинальную и весьма обоснованную новую теорию возникновения детонации, показал себя сформировавшимся самостоятельным ученым.

На основании изложенного Совет Института единогласно постановляет: присудить Щелкину К. И. ученую степень кандидата физико-математических наук.

В связи с интересом, который представляет диссертация Щелкина К. И. для промышленности, имеющей дело с горением и детонацией, Совет Института просит Наркомат тяжелой промышленности напечатать диссертацию…»

На основе своих исследований Кирилл Иванович предложил промышленности способ определения появления и измерения интенсивности детонации в двигателях внутреннего сгорания.

Но как же обстояло дело с главным вопросом, занимавшим его? Вы помните этот вопрос — каким путем из нормального горения возникает детонация, а проще говоря, взрыв? Он уже мог обнадежить себя: кое-что прояснялось, складывались кирпичики будущей теории.

Сравнительно давно он впервые написал о роли газового потока в возникновении спиновой детонации. Не давал покоя ему этот поток. И не просто газовый поток, а взбудораженный, взвихренный.

Особенно часто Кирилл Иванович думал об этом на аэродроме, с которого он и его друзья по планерной секции совершали полеты. Одному из них удалось выполнить удивительный парящий полет — в неспокойной атмосфере восходящий поток поднял его на сотни метров.

— Вот так завихрения! — восхищался пилот, возвратившись на землю. — Ведь это уже совершенно другой полет!..

«А почему я, — слушая летчика, подумал Щелкин, — слабо учитываю завихрения потока газов в «полете» пламени? Ведь уже давно замечено, что завихрения или турбулентность увеличивают перенос тепла?»

И еще одно обстоятельство показалось ему необоснованно им обойденным: если внутреннюю поверхность трубы покрыть песком, то в такой трубе детонация возникает гораздое ближе к искре, чем в чистой… Это доказал Лаффитт в 1923 году. Но почему песок на стенках трубы способствует детонации?

Ох уж это коварство стенок! Щелкину вспомнился рассказ Николая Николаевича Семенова о том» как он в течение нескольких лет выяснял странности окисления фосфора под стеклянным колпаком. Когда впервые в 1927 году изучали эту реакцию» обнаружили, что при снижении давления кислорода в сосуде она внезапно прекращается. Чтобы разгадать загадку, Николай Николаевич впервые нарисовал тогда картину лавинообразной реакции соединения фосфора с кислородом» а потом гениально предположил» что обрывают эту цепь при малом давлении стенки колпака. Атомы кислорода» ударяясь о них» выбывают из реакции, и может случиться так, что она вообще не разветвится, если количество выбывающих из игры атомов кислорода превысит количество вновь рождающихся… В том процессе стенка в определенный момент играла роль стоппера.

«А у меня? Может, как раз наоборот… Может, она и есть возбудитель завихрения?.. — думал Щелкин. — Иначе как объяснить, что нанесенный на внутреннюю поверхность трубы песок так действует на горение? В песке есть кварц или полевой шпат. Может, виноваты они? Нет, не будем ограничиваться химической стороной дела. Посмотрим шире. Пусть нам будет безразлично, песок это или что другое. Лишь бы завихрялся, возмущался газовый поток».

Вспомним самое простое. Чиркая спичкой по гладкой поверхности, огня не добудешь. Только трение вызывает огонь. Возьмем более сложный случай. Пламя, вспыхнув в шахте, «чиркает» по шероховатостям выработки и быстро переходит в детонацию. Ученые попробовали зажечь «шахтную» смесь в гладкой трубе, детонации не получилось.

Кирилл Иванович решил эту же смесь поместить в шероховатую трубу. Будет ли детонация?

Поставив несколько опытов, он убедился: наличие выступов, вообще всяких шероховатостей способствует возникновению детонации. Эти шероховатости, по-видимому, усиливают турбулентность газового потока. Но ведь и без них возникает детонация. Значит, главный источник турбулизации в самом пламени. Это — расширение горящих газов. Оно порождает поток несгоревших газов, который и ускоряет горение. Снова и снова возвращался он к счастливо найденной идее.

Ускорение пламени зависит не от изменения давления и температуры, а от движения газа перед фронтом горения. Пламя пульсирует, струи горящих газов врываются в свежий газ. Фронт пламени становится косматым, его поверхность резко возрастает, и вследствие этого растет линейная скорость распространения. Ускоряющееся пламя посылает вперед волны сжатия, которые, догоняя друг друга, соединяются в мощную волну, вызывающую детонацию.

А что же шероховатость? Она увеличивает степень турбулентности. Значит, усиливая шероховатость стенок трубы, можно убыстрять горение и ускорять возникновение детонации?

Кирилл Иванович начал увеличивать число выступов и неровностей. Опыты подтвердили его схему: шероховатость — турбулентность — быстрое ускорение горения до детонации.

Своей идеей Щелкин поделился с Семеновым. Николай Николаевич тщательно оценил все данные его опытов. Нелегкий путь к открытию разветвленных цепных реакций научил Семенова быть строгим к каждому новому научному результату. Он посоветовал своему молодому коллеге проделать еще одну серию опытов.

Когда и эти опыты подтвердили гипотезу Щелкина, Николай Николаевич проверил отчет и направил его в Академию наук для публикации. Называлась эта работа «К теории возникновения детонации в газовых смесях».

Объяснение Щелкиным возникновения детонации в газовых смесях получило всеобщее признание. Сейчас в Большой советской энциклопедии в статье о детонации можно прочесть: «Согласно К. И. Щелкину, ускорение горения в газовых смесях связано с тем, что продукты сгорания, расширяясь, вызывают неравномерное (вследствие влияния стенок) движение свежей смеси перед фронтом пламени…»

Но все это было только зарождением теории. В 1939 году Щелкин писал: «Не все детали предлагаемого механизма возникновения детонации ясны, многое придется еще уточнить и изменить». И далее: «Следует еще раз напомнить, что изложенное выше относится к зажиганию слабым источником (искра, пламя). В случае зажигания готовой детонационной волной детонация возникает сразу, без предварительного самоускорения пламени».

Несмотря на все оговорки, оказалось весьма плодотворным то, что к объяснению возникновения детонации Щелкин подошел с позиции движения газов, с позиции газодинамики, бывшей всегда неотъемлемой частью физики. Именно здесь произошло соприкосновение химических и физических идей, оно высекло искру истинного объяснения сложного процесса. Так в основание нового направления изучения горения— газодинамики горения — был положен один из первых камней.

Результаты, полученные Кириллом Ивановичем, заинтересовали Курчатова. Встретившись со Щелкиным в Лесном, Игорь Васильевич засыпал его вопросами, заключив свои расспросы так:

— Обязательно доведите дело до точки! В университете, в Крыму, я работал с когерером Попова. Вот вам пример. Пока теоретики рассуждали о вероятности передачи сигналов на расстояние без проводов, Попов не только всесторонне развил теорию, но и построил прибор, собрал коллег и продемонстрировал радиопередачу на деле. Или возьмите Павлова. Благодаря ему природа условного рефлекса стала понятна даже ребенку. Обнажите и вы свою идею.

И Щелкин продолжал искать, как нагляднее подтвердить связь шероховатости с турбулентностью и возникновением детонации. А что если отдельно от трубы «изготовить» шероховатость и «вставлять» ее внутрь только на время опыта? Без нее труба как труба. На определенном расстоянии от точки зажигания горючей смеси в трубе возникает детонация. Вставляешь шероховатость — горение гораздо быстрее переходит в детонацию. Вот это была бы картина! Нагляднее не придумаешь.

Ухватившись за эту мысль, Щелкин начал готовить решающий эксперимент. Сначала вдвигал в трубу кольцо, но эффект от такого «препятствия» был невелик. Тогда он заменил кольцо проволочной спиралью. И детонация стала возникать почти сразу после зажигания. Это было уже то, что нужно.

Вскоре построили экспериментальную установку: металлическая труба длиной около метра соединялась со стеклянной длиною в два метра. Во вторую половину стеклянной трубы вставлялась проволочная спираль, чтобы создать «искусственную» шероховатость, и в ходе опыта одна и та же фотография фиксировала распространение горения в гладкой и шероховатой частях трубы.

Оказалось, что в трубе со спиралью горение распространяется намного быстрее! Еще поразительнее было уменьшение расстояния от точки зажигания до начала детонации. В гладкой трубе оно составляло 71 сантиметр, в трубе с проволокой — всего 5 сантиметров! «Вот как меняется «взрывная константа», — думал Кирилл Иванович, — а ведь в первых опытах ты склонен был считать ее постоянной».

Тогда он поставил множество оригинальных опытов. Добытых в них экспериментальных данных Кириллу Ивановичу хватило для веских теоретических выводов.

Да, теперь он чувствовал себя способным ответить на самый каверзный вопрос — о начале детонации.

Двигаясь относительно стенок трубы, газ из-за трения «закручивается», приобретая разную скорость. Стоит только одной точке пламени вырваться вперед, как фронт пламени бросается за ней и деформируется. Ускорение пламени вызывает ускорение еще несгоревшего газа, оно в свою очередь — ускорение движения пламени и т. д. Пламя ускоряется вплоть до перехода горения в детонацию.