23.573. Допустимость повреждения и анализ усталости конструкции

(a) Конструкция планера, выполненная из композиционных материалов. Конструкция планера, выполненная из композиционных материалов, вместо требований 23.571 и 23.572 должна анализироваться в соответствии с указаниями настоящего параграфа. Для композиционных частей конструкции крыльев (включая схему "утка", тандемно расположенные крылья и несущие поверхности на конце крыла), хвостового оперения, конструкций их крепления и примыкающих к ним конструкций, подвижных органов управления и элементов их крепления, фюзеляжа, герметической кабины, разрушение которых может привести к катастрофе самолета, Заявитель должен провести анализ с использованием критериев допустимости повреждения, изложенных в пунктах (a)(1) - (a)(4) настоящего параграфа, если не показано, что это является практически невыполнимым. Если Заявитель установит, что критерии допустимости повреждения для конкретной конструкции практически невыполнимы, должен быть проведен ее анализ в соответствии с пунктами (a)(1) и (a)(6) настоящего параграфа. Если применяются клеевые соединения, должен быть проведен анализ конструкции в соответствии с пунктом (a)(5) настоящего параграфа. При проведении анализа в соответствии с указаниями настоящего параграфа должно быть учтено влияние изменения свойств материала и влияние внешней среды на характеристики прочности и долговечности композиционного материала.

(1) Испытаниями или расчетом, подкрепленным результатами испытаний, должно быть показано, что конструкция способна выдерживать расчетную нагрузку при наличии повреждений, включая размеры повреждений, соответствующие пределу измерений используемых средств и методов контроля.

(2) Испытаниями или расчетом, подкрепленным результатами испытаний, должна быть определена скорость роста под действием переменных нагрузок, ожидаемых в эксплуатации, тех повреждений (или показано их нераспространение), которые могут возникнуть из-за усталости, коррозии, производственных начальных дефектов или эксплуатационных повреждений, вызванных ударом.

(3) Испытаниями на остаточную прочность или расчетом, подкрепленным испытаниями на остаточную прочность, должно быть показано, что конструкция способна выдержать наиболее критические из максимальных эксплуатационных полетных нагрузок, рассматриваемых в качестве расчетных, при наличии обнаруживаемых повреждений, размер которых согласуется с результатами анализа допустимости повреждения. Герметическая кабина должна противостоять следующим нагрузкам:

(i) Наиболее критической из максимальных эксплуатационных полетных нагрузок в сочетании с нормальным рабочим давлением и ожидаемым внешним аэродинамическим давлением.

(ii) Ожидаемому внешнему аэродинамическому давлению в горизонтальном полете в сочетании с избыточным давлением в кабине, в 1,1 раза превышающим нормальное рабочее избыточное давление, без приложения каких-либо других нагрузок.

(4) Длительность роста повреждения между максимальным необнаруживаемым размером и размером, выбранным для демонстрации требуемой остаточной прочности, деленная на запас с целью определения интервалов между осмотрами, должна обеспечивать установление программы контроля, приемлемой для применения персоналом эксплуатационной и ремонтной служб.

(5) Для каждого клеевого соединения, разрушение которого может привести к катастрофическим последствиям, его способность противостоять максимальной эксплуатационной нагрузке должна быть подтверждена одним из следующих способов:

(i) Расчетом, испытаниями или тем и другим вместе должен быть определен максимальный непроклей каждого клеевого соединения, при котором сохраняется способность выдерживать нагрузки, указанные в пункте (a)(3) настоящего параграфа. При проектировании конструкции должны быть предусмотрены необходимые мероприятия, предотвращающие непроклей каждого клеевого соединения, превышающий эту величину; или

(ii) На каждом изготовленном экземпляре конструкции должна быть выполнена процедура контрольных статических испытаний, при которой каждое критическое клеевое соединение должно быть нагружено наиболее критической из максимальных эксплуатационных нагрузок; или

(iii) Должны быть установлены надежные методы и средства периодического неразрушающего контроля, которые позволяли бы гарантировать прочность каждого соединения.

(6) Если для какой-либо части конструкции показано, что применение принципа допустимости повреждения является для нее практически невыполнимым, испытаниями частей конструкции или расчетом, подкрепленным испытаниями, должно быть показано выполнение одного из следующих условий:

(i) После усталостного повреждения или явного (очевидного) частичного разрушения этой части конструкции катастрофическое разрушение не является вероятным и оставшаяся конструкция способна выдержать в качестве расчетной нагрузку, равную 100% наиболее критической максимальной эксплуатационной нагрузки; или

(ii) Эта часть конструкции способна противостоять ожидаемым в эксплуатации переменным нагрузкам различной величины. Должны быть проведены испытания частей, фрагментов, элементов конструкции или образцов, достаточные для установления коэффициента надежности по рассеянию долговечности и для определения влияния внешней среды. При обосновании следует учитывать, что сохранение остаточной прочности, соответствующей расчетной нагрузке, должно обеспечиваться вплоть до повреждения максимального необнаруживаемого размера.

(b) Металлическая конструкция планера. Если Заявитель в соответствии с требованиями 23.571(c) или 23.572(a)(3) принял решение об использовании принципа допустимости повреждения, анализ должен включать в себя определение возможного расположения и вида повреждения, вызванного усталостью, коррозией или случайными факторами. Такое определение должно проводиться на основе расчета, подкрепленного результатами испытаний, и, при его наличии, на основе опыта эксплуатации. Должно быть рассмотрено многоочаговое усталостное повреждение, если конструкция такова, что можно ожидать возникновение повреждения этого типа. Анализ должен рассматривать подкрепленные экспериментальными данными расчеты, касающиеся переменных нагрузок и статической прочности. Размер повреждения, рассматриваемый при анализе остаточной прочности в любой момент времени в пределах эксплуатационной наработки самолета, должен включать в себя максимальное необнаруживаемое повреждение и последующий его рост под действием переменных нагрузок. В результате анализа остаточной прочности должно быть показано, что оставшаяся конструкция способна выдерживать наиболее критическую из максимальных эксплуатационных полетных нагрузок, рассматриваемую в качестве расчетной нагрузки. Герметические кабины должны выдерживать следующие нагрузки:

(1) Нормальное рабочее избыточное давление в сочетании с ожидаемым внешним аэродинамическим давлением совместно с оговоренными выше полетными условиями нагружения.

(2) Ожидаемое внешнее аэродинамическое давление в горизонтальном полете в сочетании с избыточным давлением в кабине, в 1,1 раза превышающим нормальное рабочее избыточное давление, без приложения каких-либо других нагрузок.