Если бы истопник выгребал из печки не золу, а еще горящие дрова, как бы вы назвали это? Расточительством и глупостью.
Между тем в обычном бензиновом двигателе энергия горячих газов используется так же расточительно и неэкономно.
Когда в цилиндре открывается выхлопной клапан, газы имеют еще температуру в 1000 градусов и давление в несколько атмосфер. Они могли бы еще толкать и толкать поршень. Вместо этого их выбрасывают в атмосферу, где они зря растрачивают свою энергию, нагревая воздух.
Не лучше ли заставить газы подольше давить на поршень? Тогда в том же цилиндре из того же количества бензина удалось бы получить большую мощность.
Сделать это очень просто: надо передвинуть верхнюю мертвую точку как можно ближе к головке, то есть к крышке цилиндра. Путь поршня в цилиндре удлинится, и горячие газы в третьем такте успеют отдать ему гораздо больше своей энергии, прежде чем они будут выброшены в атмосферу.
На техническом языке это называется «увеличить степень сжатия». Чем ближе верхняя мертвая точка перенесена к головке цилиндра, тем меньше свободного пространства остается для горючей смеси к моменту вспышки и тем сильнее эта смесь сжата.
Итак, мы нашли простой и удобный путь к поднятию мощности мотора: увеличение степени сжатия.
Переконструируем же наш двигатель — удлиним в нем ход поршня, потом заправим бак горючим и включим стартер. Из свечей посыплются искры — сейчас машина заработает на полную мощность!
Но тут нас постигнет полная неудача.
Странный стук раздастся в цилиндре, мотор задрожит, из выхлопных сопел вырвется черный шлейф дыма. Стрелки измерительных приборов задергаются, словно охваченные судорогами. Придется поскорее остановить мотор, чтобы не искалечить его совсем.
Что же случилось?
Нас подвел бензин.
Мы построили очень совершенный двигатель, но бензин отказался в нем работать.
При высокой степени сжатия поршень во втором такте быстро и сильно сдавливает смесь воздуха и паров бензина. Давление и температура их резко возрастают, и в цилиндре начинаются небывалые химические реакции: часть бензина превращается в сложные гремучие вещества. И при появлении электрической искры горючая смесь уже не воспламеняется, а взрывается с молниеносной быстротой.
Взрыв, или детонация, губит мотор: ломаются поршни, свечи, изнашиваются стенки цилиндров и клапанов, мотор лихорадит, и бензин не сгорает до конца, а превращается в сажу, в черный дым.
Мы хотели получить большую мощность в малом моторе, а получили… детонацию.
Попробуем в таком случае увеличить мощность мотора другим путем: попытаемся сжигать в нем больше бензина, впускать в его цилиндры большие порции горючего.
При каждой вспышке тогда будет получаться больше горячих газов, они сильнее будут давить на поршень — и мотор разовьет большую мощность.
Но когда мы переведем мотор на «усиленное питание», ему понадобится и воздуха больше, чем обычно, иначе бензин не сгорит полностью, как не выгорают угли в печке с плохой тягой.
Усилить подачу воздуха в мотор нетрудно: надо поставить у всасывающего трубопровода насос-нагнетатель, и он будет уплотнять воздух, накачивать его в цилиндр под давлением. В авиационной технике это называется «наддув».
Если бы мотор мог работать с наддувом хотя бы несколько минут — при взлете, возможности авиации сильно расширились бы.
Почему так важны эти немногие минуты во время старта?
Потому что самолету, как и птице, труднее всего приходится на земле. Чтобы машина взлетела, ей нужно сделать большой разбег по аэродрому, и мотор в это время напрягает все свои силы.
При сильном моторе самолет раньше оторвется от земли, быстрее поднимется на большую высоту.
Такому самолету не нужны большие аэродромы — он может взлететь и с небольшой площадки. А ведь на фронте больших аэродромов мало, да они и неудобны, потому что их трудно замаскировать.
Чем большую силу развивает мотор при взлете, тем больше бомб и боеприпасов сможет поднять самолет. Один бомбардировщик сможет захватить груз двух боевых машин, если его мотор только несколько минут — при отрыве от земли — поработает с большой перегрузкой.
Мало того: такой бомбардировщик сможет и залететь гораздо дальше в тыл врага. Он поднимет с собой больше бензина, и ему хватит горючего на сверхдальний полет.
Вот что дали бы несколько минут работы с наддувом у земли! Резко возросли бы и скороподъемность, и дальность, и грузоподъемность.
К несчастью, попытка сконструировать мотор с наддувом приведет к тем же результатам, что и повышение степени сжатия: мы услышим резкий стук в цилиндре, из сопел вырвутся клубы черной сажи — вместо увеличения мощности мы опять получим детонацию!