Посмотрите на ряд углеводородов, изображенных на рисунке. Вы видите, что их молекулы построены по одному и тому же образцу — атомы углерода и водорода образуют в них правильные цепи. Но величина этих молекул разная: в молекулах метана всего 5 атомов, в этане уже 7 атомов, в пропане — 9, в бутане — 11, и т. д. И чем больше молекулы этихуглеводородов, тем сильнее эти вещества детонируют в моторе.
Теперь посмотрите на рисунок, где изображен другой ряд углеводородов. В них ровно столько же атомов углерода и водорода, сколько в бутане, пентане, гексане, гептане и октане. Но эти атомы не образуют правильных цепей, а дают боковые ответвления.
От этих-то ответвлений, оказывается, в огромной мере и зависит развитие всей современной авиации.
Углеводороды с боковыми ответвлениями в молекулах обладают слабой склонностью к детонации. Топливо, состоящее из таких углеводородов, можно подвергать сильному сжатию в моторах, и оно будет сгорать спокойно, без разрушительных взрывов.
К несчастью, в обыкновенном бензине таких углеводородов очень мало. Но химики наших дней умеют сами создавать то, что не позаботилась приготовить для них природа.
На нефтеперерабатывающих заводах получается в виде отброса огромное количество отходящих газов. До недавнего времени не знали, что с этими газами делать, и просто сжигали их для обогрева заводских печей. А теперь стали эти газы подвергать сложной химической обработке и таким путем добывают драгоценный изооктан и другие виды искусственного топлива.
Мы говорим: простой бензин сильно склонен к детонации, «свинцовый» бензин меньше детонирует, изооктан обладает еще более слабой склонностью к детонации.
«Слабо», «сильно» — это очень неопределенные, расплывчатые понятия. В науке и в технике нужен точный счет и точные измерения. Разве можно сказать теплотехнику-проектировщику: «Спроектируйте турбину, работающую на сильно нагретом паре!» Надо точноуказать, до 300, до 400 или до 415 градусов должен быть нагрет пар.
Антидетонационные свойства топлива тоже измеряют теперь точной мерой — октановым числом.
Вот как ведется этот счет.
Условились, что октановое число изооктана равно 100.
А октановое число очень сильно детонирующего гептана приняли равным 0. Так двести лет назад люди условились считать температуру кипящей воды за 100 градусов, а температуру тающего льда за 0 градусов.
Между изооктаном и гептаном располагаются почти все другие виды горючего. Октановое число бакинского бензина в среднем составляет около 70. Это значит, что мотор, работающий на этом бензине, начнет детонировать при той же степени сжатия, при какой он детонирует на смеси из 70 процентов изооктана и 30 процентов гептана. А октановое число грозненского бензина около 60. Ясно, что грозненский бензин меньше подходит для самолетов, чем бакинский.
С каждым годом, с каждым месяцем повышается октановое число авиационных топлив.
Десять лет тому назад изооктан был еще редчайшим химическим продуктом. Его можно было найти только в немногих лабораториях, и стоил он тысячу долларов за литр. А сегодня в одной только Америке вырабатываются сотни тысяч тонн изооктана, и стоит он там всего несколько центов за литр, лишь немного дороже простого бензина.
По некоторым практическим соображениям изооктан употребляют не в чистом виде, а в смеси с изопентаном и первосортным натуральным бензином. К этой смеси прибавляют еще немного ТЭС, и получают отличное 100-октановое топливо.
100-октановое топливо совершило настоящий переворот в авиации.
На 100-октановом топливе совершаются теперь регулярные рейсы гигантских самолетов через Атлантику и Тихий океан.
На 100-октановом топливе взлетают со своих полевых аэродромов быстрые, как молния, истребители, развивающие скорость до 800 километров в час.
На 100-октановом топливе летают тяжелые бомбардировщики, способные покрывать без посадки 5 тысяч и более километров. «У кого в баках топливо с более высоким октановым числом, тот побеждает в воздушном бою», уверяют некоторые американские военные обозреватели.
Вот почему химики не намерены ограничиваться изооктаном. Уже появился в Америке триметилбутан — углеводород, который с ТЭС дает 125-октановое топливо. Уже объявлено об удачных опытах со 150-октановым топливом.
Лихорадочно работают исследователи, заставляя атомы углерода и водорода объединяться во все новые и новые причудливые комбинации. Растут заводы, где создаются все новые и новые виды искусственного горючего. И ободренные строители самолетов замышляют все более и более дерзкие проекты сверхскоростных истребителей и сверхдальних бомбардировщиков.