Высотность – наибольшая высота полета, до которой топливная система обеспечивает бесперебойную подачу топлива в двигатель.
Высота полета и скороподъемность самолета сильно влияют на работу топливной системы. В насосах, трубопроводах могут возникать кавитационные явления, приводящие к разрывам потока, парогазовым пробкам потока, пульсациям давления, перебоям в работе насосов и к остановке двигателя.
Кавитация – процесс образования в жидкости парогазовых пузырьков в зоне низкого давления и последующего их сокращения в зоне высокого давления.
Топливная система рассчитывается на высотность для случаев, когда необходимо проверить работу магистралей подачи топлива к двигателям в наиболее неблагоприятных условиях полёта. К таким случаям относятся:
Основной расчётный случай, соответствующий полёту с максимальной скоростью на высоте, ниже потолка на 2-3 км. Считается, что двигатель работает на максимальном режиме, скорость полёта максимальна, положение самолёта и перегрузки принимаются наиболее невыгодными по их влиянию на давление перед насосом подкачки на двигателе. Расчёт системы производится для упругости паров , соответствующей максимальной расчётной температуре топлива (не ниже +40°С). Увеличение температуры топлива приводит к уменьшению плотности топлива, увеличению упругости паров, возрастанию скоростного течения топлива в трубопроводах (что приводит к росту гидравлических сопротивлений). Полёт на потолке (проверочный расчёт). Принимается, что двигатели работают на максимальных режимах, а инерционные потери равны нулю. Полёт на режиме, соответствующем максимальному расходу топлива. Двигатели работают на максимальном режиме, топливо принимается наиболее вязким, температура воздуха и топлива - минимальной (-60 °С). В этом случае гидравлические потери в системе будут максимальными. Для проектировочного расчёта топливной системы на высотность с известной высотой полёта используется зависимость для давления у входа в подкачивающий насос () на двигателе:
,
где - давление на расчётной высоте;
- давление, создаваемое в баке за счёт скоростного напора на заданной высоте или за счёт системы наддува баков газом;
- давление (избыточное), создаваемое подкачивающим насосом бака;
,- удельный вес и скорость движения топлива в трубопроводах, соответственно;
, - минимальный уровень топлива в баке и уровень расположения подкачивающего насоса на двигателе относительно принятой линии отсчёта;
g- ускорение свободно падающего тела;
- давление насыщенных паров для заданного топлива;
- кавитационный запас давления, необходимый для бескавитационной работы подкачивающего топливного насоса двигателя.
Суммарные потери на гидравлическое сопротивление складываются из сопротивления от трения и местных гидравлических сопротивлений :