В жарком потоке сверхзвукового двигателя прячется углубление в стенке — каверна. Оно нужно, чтобы пламя не срывалось, как флажок на ветру. Но если каверну сделать длинной и мелкой, она начинает вести себя как лёгкие: вдох — втягивает порцию газа, выдох — выбрасывает обратно. Частота этого «дыхания» около 156 герц, то есть 156 вдохов-выдохов в секунду. Для конструкции это как постоянная тряска на стиральной машине в режиме отжима.

Учёные из Индийского института науки собрали установку, где две такие каверны смотрят друг на друга через поток. Они снимали происходящее на скоростную камеру, делающую 20 тысяч кадров в секунду, и одновременно записывали давление датчиками, которые срабатывают 40 тысяч раз в секунду. Оказалось, что слой смешения, граница между быстрым внешним потоком и медленным воздухом внутри каверны, колеблется как простыня на верёвке. Когда он прогибается наружу, давление на дне падает, когда внутрь — растёт. Это и есть петля обратной связи: движение слоя меняет давление, а давление толкает слой обратно.

Сначала исследователи попробовали успокоить каверну, вдувая азот — инертный газ, который не горит. Эффект был как успокоительное: колебания затихли, но стоило прекратить вдув, и дрожь вернулась. Тогда они впрыснули этилен, горючий газ, и подожгли его. Пламя выделило тепло, воздух стал горячее и плотнее, и петля обратной связи разомкнулась. Каверна перестала дышать, как человек, задержавший дыхание после глубокого вдоха.

Теперь инженеры знают, что для стабильной работы гиперзвукового двигателя нужно не просто менять форму каверны, но и управлять тепловыделением. Это как настроить музыкальный инструмент: мало натянуть струны, нужно ещё и правильно ударить по ним. Сдвоенная каверна, которая раньше была источником вибраций, может стать надёжным стабилизатором пламени, если вовремя подогреть её дыхание.