aviation 2005 - Bureau de la sécurité des transports du Canada
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1. pour chaque vol Le groupe d ing nierie des essais en vol de la firme Cascade Aerospace Inc a consult la documentation d orientation sur les essais en vol r dig e par TC et par la Federal Aviation Administration FAA des tats Unis ainsi que le manuel de vol de l avion AFM du constructeur L AFM a t le principal document utilis pour d terminer les limites d exploitation de l avion La section 2 2 5 de AFM qui traite des facteurs de charge limite de manoeuvre stipule que les facteurs de charge limite pour cet avion en configuration lisse sont de 2 5 1 0 g Cette section stipule de plus que ces chiffres limitent l angle d inclinaison lat rale permis dans les virages ainsi que l ampleur des manoeuvres d amorce de mont e et de descente La firme Cascade Aerospace Inc s est impos e elle m me sur le permis de vol de TC une autre condition qui limitait 0 g le facteur minimal de charge limite de manoeuvre La fiche d essais en vol n 8 ne comportait aucune limite d angle de tangage D apr s les donn es extraites du FDR pendant les manoeuvres on a obtenu des angles de tangage de quelque 43 et 46 lors des deuxi me et troisi me amorces de mont es respectivement et on a enregistr un facteur de charge minimal de 0 08 g au moment de la derni re amorce de descente Le FDR et l indicateur d assiette du commandant de bord re oivent normalement des renseignements sur le tangage qui proviennent de l unit de r2. donc lorsque les deux moteurs ont subi une perte de pression d huile les deux h lices en ont galement subi une la suite de la perte de pression d huile le m canisme de contrepoids et les forces de rotation de chaque h lice ont fait passer chacune des deux h lices en grand pas d placement qui s est traduit par une sous vitesse Np turbine de travail lt 80 pour cent Il ne s agissait pas d une mise en drapeau automatique car le syst me de mise en drapeau automatique avait t d sactiv conform ment aux proc dures normales D apr s les donn es extraites du FDR avant la perte de pression d huile des deux moteurs ceux ci tournaient en d veloppant un couple inf rieur 50 pour cent peu pr s au moment o les pressions d huile des moteurs se sont r tablies et o les voyants de basse pression d huile se sont teints on a pouss sur la manette des gaz n 2 de mani re augmenter le tangage de quelque 8 48 56 puis peu apr s sur la manette des gaz n 1 Pendant cette p riode qui a dur de deux trois secondes le couple du moteur n 2 a augment jusqu plus de 50 pour cent et les conditions d activation couple gt 50 pour cent et r gime d h lice lt 80 pour cent pendant plus d une seconde du circuit mat riel automatique de protection contre les sous vitesses AUPC de l h lice n 2 ont t remplies Ce circuit d sactive dans les faits le logiciel de commande lectroni
3. 2 Faits tablis quant aux risques 1 Tout facteur de charge inf rieur 0 g induit pendant un exercice d entra nement ou pendant de vraies manoeuvres d vitement des autres a ronefs ou du relief aurait pu comporter des risques beaucoup plus lev s si un quipage de conduite peu m fiant avait t distrait par un deuxi me incident impr vu comme une simple ou une double perte de pression d huile moteur et par la suite par une situation de survitesse d h lice Aucun des manuels de l avion ni aucun document de formation pas plus que le cours de formation des pilotes de FlightSafety International n enseignent aux quipages de conduite que lorsque le logiciel de commande lectronique de l h lice PEC d c le un probl me n cessitant la mise en drapeau de l h lice il est ensuite impossible de se pr valoir de la fonction de d virage de l h lice m me dans le cas d une situation d urgence plus importante Autre fait tabli 1 Il a t impossible d extraire les donn es de l enregistreur de la parole dans le poste de pilotage CVR car celles ci avaient t effac es quand une source d alimentation lectrique externe avait t branch e l avion la suite du vol au cours duquel l incident s tait produit Mesures de s curit prises la suite de cet incident Transports Canada TC a annul le permis de vol jusqu ce que l on puisse d montrer que des inspections suffisantes p
4. Il est motoris par deux turbopropulseurs PW150A de Pratt amp Whitney Canada P amp WOC et il est pilot par un quipage constitu de deux pilotes L avion citerne Q400 converti par la firme Cascade Aerospace Inc tait dot d un syst me de largage de produit ignifuge d une capacit de 10 000 litres Au d collage de l a roport international d Abbotsford l avion avait une masse brute de 68 200 livres et pour les essais en vol son chargement tait plac de mani re se situer la limite de centrage la plus arri re possible Une partie des modifications relatives l obtention du CTS portait sur l augmentation jusqu 68 200 livres de la masse brute au d collage de l avion L avion tait exploit en vertu d un permis de vol exp rimental d livr par Transports Canada Il s agissait du huiti me vol d essai effectu dans le cadre de l laboration d un CTS devant servir la conversion en avion citerne Apr s le vol l tude par le personnel de maintenance des donn es enregistr es par l unit de surveillance des moteurs EMU n a permis d identifier aucune d fectuosit d un composant Les enregistreurs de vol L avion tait quip d un enregistreur de la parole dans le poste de pilotage CVR semi conducteurs Honeywell et d un enregistreur de donn es de vol FDR semi conducteurs Allied Signal Les donn es du FDR ont pu tre extraites mais pas celles du CVR Les donn es pertinentes du
5. f rence d assiette et de cap situ e du m me c t Le manuel d installation du moteur pr par le motoriste document exclusif fourni l avionneur mais habituellement pas distribu aux propri taires exploitants d a ronefs renfermait des limites statiques d utilisation des moteurs concernant les angles de tangage et de roulis d montr s ainsi que les laps de temps connexes la fin desquels il pourrait y avoir un manque de lubrification satisfaisante des moteurs Ce manuel n a pas t offert au groupe d ing nierie des essais en vol de la firme Cascade Aerospace Inc et celui ci ne l a pas demand non plus M me si l avion n a pas d pass le facteur de charge limite prescrit dans l AFM la limite statique d utilisation des moteurs portant sur l angle de tangage a t d pass e au cours de la manoeuvre ex cut e pendant le essais en vol et ce sans que l quipe des essais en vol ne s en aper oive M me si l angle de tangage physique a atteint 46 lorsque l on tient compte des l k forces d acc l ration et de d c l ration l effet final sur le moteur a t l quivalent d un angle de tangage constant de quelque 8 D apr s le manuel d installation du moteur la limite de tangage dans des conditions stables d exploitation normale est de 25 La relation entre la pression d huile et l h lice d un moteur Chaque h lice et chaque moteur ensemble r ducteur et turbomoteur partagent la m me huile
6. Bureau de la s curit des transports du Canada Transportation Safety Board of Canada RAPPORT D ENQU TE A RONAUTIQUE A05P0132 PERTE DE PRESSION D HUILE DES DEUX MOTEURS DU BOMBARDIER DHC 8 402 C FBAM EXPLOIT PAR CASCADE AEROSPACE INC 5 nm L OUEST DE TOFINO COLOMBIE BRITANNIQUE LE 7 JUIN 2005 E Canada Le Bureau de la s curit des transports du Canada BST a enqu t sur cet v nement dans le seul but de promouvoir la s curit des transports Le Bureau n est pas habilit attribuer ni d terminer les responsabilit s civiles ou p nales Rapport d enqu te a ronautique Perte de pression d huile des deux moteurs du Bombardier DHC 8 402 C FBAM exploit par Cascade Aerospace Inc 5 nm l ouest de Tofino Colombie Britannique le 7 juin 2005 Rapport num ro AU5P0132 Sommaire 13 h 31 heure avanc e du Pacifique l avion d colle de l a roport international d Abbotsford Colombie Britannique en vertu d un plan de vol selon les r gles de vol aux instruments pour aller effectuer des essais en vol pr s de Tofino Colombie Britannique son bord se trouvent deux pilotes et deux ing nieurs des essais en vol engag s forfait La firme Cascade Aerospace Inc effectue un programme d essais en vol de certification sur le Bombardier DHC 8 402 portant l immatriculation C FBAM et le num ro de s rie 4040 modifi pour servir d avion citerne Ce programme d essais en vol
7. CVR avaient t effac es quand une source d alimentation lectrique externe avait t branch e l avion la suite du vol au cours duquel l incident s tait produit Les groupes motopropulseurs L appareil tait quip de deux moteurs PW150A de P amp WC Le PW150A est constitu d un turbomoteur turbine libre qui entra ne une h lice Dowty Aerospace six pales de mod le R408 au moyen d un r ducteur deux tages Le turbomoteur comprend le compresseur basse pression et sa turbine basse pression le compresseur centrifuge mono tage haute pression et sa turbine haute pression ainsi que la turbine de travail bi tages et son arbre lequel entra ne le r ducteur Ces trois ensembles tournants ne sont pas reli s les uns aux autres et ils tournent des vitesses diff rentes dans des directions oppos es Un bo tier d entra nement des accessoires est entra n par l arbre de la turbine haute pression gr ce un arbre de commande du support d accessoires et d un bo tier de renvoi Le bo tier d entra nement des accessoires entra ne le dispositif de dosage de carburant lequel dispositif comprend la pompe carburant le g n rateur d marreur et d autres accessoires La limite de l angle de tangage des moteurs Pendant l laboration du programme d essais en vol on a produit une s rie de fiches d essais en vol L une de celles ci d crivait les objectifs les proc dures et les pr occupations en mati re de s curit
8. comporte une s rie de manoeuvres d amorce de descente de mont e d amplitude croissante servant valuer la force exerc e au manche par g force de gravit et d montrer des caract ristiques de pilotabilit satisfaisantes pendant une amorce de descente jusqu 0 g alors que l avion transporte un chargement d eau de produit retardant Vers 15 h 32 pendant la troisi me et derni re amorce de descente les voyants de basse pression d huile des moteurs n 1 et 2 s allument S ensuivent une r duction non sollicit e de la vitesse de rotation des deux h lices de quelque 300 tr min et une augmentation proportionnelle du couple des deux moteurs L avion est ramen dans une assiette normale et les voyants de basse pression d huile des deux moteurs s teignent L h lice du moteur n 1 revient son r gime s lectionn de 1 020 tr min mais l h lice du moteur n 2 passe en survitesse que le r gulateur de survitesse ram ne 1 060 tr min L h lice du moteur n 2 est alors intentionnellement mise en drapeau le moteur est coup et le chargement d eau de produit retardant est largu Le moteur n 2 est ensuite remis en marche mais comme l h lice ne peut tre d vir e le moteur est de nouveau coup L avion retourne l a roport international d Abbotsford sur un seul moteur o il atterrit vers 16 h 40 Le contr le de la circulation a rienne est mis au courant des v nements mais aucune situation d urgence
9. e ne constituaient pas un probl me dans cet incident et il est vrai que les facteurs de charge limite ont restreint l ampleur des manoeuvres d amorce de mont e et de descente M me si les objectifs en mati re de facteurs de charge des essais en vol respectaient les limites mentionn es dans l AFM ce dernier n est pas con u comme un guide de conception d essais en vol Les programmes de certification des essais en vol peuvent comporter des manoeuvres consid r es extr mes pour la cat gorie d un a ronef Le groupe d ing nierie des essais en vol de la firme Cascade Aerospace Inc ne savait pas exactement quel angle de tangage serait atteint dans le cadre de la s rie pr vue de manoeuvres Il serait donc prudent de la part des groupes d ing nierie d effectuer une recherche compl te sur les limites des syst mes comme les syst mes de lubrification et de carburant lors de la conception de tels programmes d essais en vol et d int grer les renseignements ainsi obtenus dans les fiches d essais en vol pertinentes chaque vol Le cellulier a conclu que l assiette en tangage obtenue tait extr me et qu il tait peu probable d en obtenir une semblable dans le cadre d op rations normales aux commandes de ce type d avion Cependant une demande d un autre exploitant de DHC 8 autre qu Q400 a indiqu que des angles de tangage positif importants 30 ou plus pouvaient tre obtenus lors de EAA manoeuvres d entra nement en vol I
10. e dans la base de donn es des rapports de difficult s en service de TC n a permis de rep rer aucun cas similaire au Canada ni aux Etats Unis Actuellement le seul appareil civil quip du moteur PW150A est le DHC 8 400 Pendant cette enqu te on a remarqu que le d nouement de cet incident a t diff rent de celui des d monstrations ant rieures de certification d essais en vol de 0 g effectu es par Bombardier en 1999 la suite de cet incident P amp WC a proc d une s rie d essais sur un moteur exp rimental de m me mod le afin de d terminer si la modification du PRV BS 35038 r vision 3 avait un effet sur le fonctionnement de l h lice et de quelle fa on cette s quence d v nements se comparait aux d monstrations de certification d essais en vol d origine avec le PRV d origine Un PRV en configuration d origine a t install e dans le moteur utilis au banc d essai d h lice de P amp WC Pendant ces d monstrations le groupe motopropulseur et l h lice ont continu de fonctionner comme au cours des essais de certification d origine pendant toute la p riode au cours de laquelle ils ont t artificiellement soumis une pression d huile moteur temporairement basse Ces essais simulaient artificiellement la perte de pression d huile par l introduction d air sous pression l entr e de la pompe huile jusqu ce que la pression d huile principale chute 10 1b po et donc que tout
11. effet du vol dans des conditions inf rieures 1 g disparaisse Avec un PRV en configuration d origine ayant fait l objet d essais deux niveaux de puissance diff rents le fonctionnement de l h lice est rest le m me pendant toute la dur e du cycle de perte et de r tablissement de la pression d huile Avec un PRV en configuration modifi e il y a eu des fluctuations dans le fonctionnement de l h lice et la pression d huile principale du moteur a chut moins de 10 Ib po et elle a mis plus de temps se r tablir Le fonctionnement de l h lice s est r tabli environ quatre secondes apr s le r tablissement de la pression d huile du circuit principal et du r ducteur Nr Les essais ont confirm que dans des conditions de basse pression d huile moteur le PRV modifi faisait se d placer l angle des pales de h lice vers la position de mise en drapeau L h lice recouvre son tat de fonctionnement ant rieur une fois la pression d huile r tablie Cependant une perte de la pression d huile pendant plus de 3 ou 4 secondes peut provoquer l activation de l AUPC Analyse D apr s les donn es extraites du FDR m me s il y a eu des perturbations dans le fonctionnement de l h lice l avion n a d pass aucune des limites prescrites dans AFM M me si la limite statique d utilisation des moteurs concernant l angle de tangage a t d pass e sans que l on ne s en aper oive et qu il se peut que cela ai
12. ermettent d tablir que l exploitation de l avion tait s curitaire Le 10 juin 2005 un nouveau permis de vol a t d livr pour le reste du programme d essais en vol 9 La firme Cascade Aerospace Inc s est impos e elle m me une restriction astreignant le reste du programme d essais en vol une limite de manoeuvre minimale intentionnelle de 0 5 g par opposition la limite de 0 g qu elle s tait ant rieurement fix e Le 21 juillet 2005 le bureau r gional du Pacifique du BST a distribu deux bulletins d information sur l v nement L un traitait du probl me de disponibilit des renseignements concernant la limite en tangage des moteurs et l autre du probl me de disponibilit des renseignements aux quipages de conduite concernant l incapacit de d virer une h lice la suite d un probl me en ayant n cessit la mise en drapeau Le pr sent rapport met un terme l enqu te du Bureau de la s curit des transports du Canada BST sur cet v nement Le Bureau a autoris la publication du rapport le 2 ao t 2006 Visitez le site Web du Bureau de la s curit des transports www tsb gc ca pour plus d information sur le BST ses services et ses produits Vous y trouverez galement des liens vers d autres organismes de s curit et des sites connexes
13. l n est donc pas d raisonnable de croire qu il est possible que des facteurs de charge inf rieurs 0 g soient induits pendant un exercice d entra nement ou pendant de vraies manoeuvres d vitement des autres a ronefs ou du relief Si l on ignore les cons quences qui y sont associ es une manoeuvre d j anormale pourrait comporter des risques beaucoup plus lev s si un quipage de conduite peu m fiant tait victime d une simple ou d une double perte de pression d huile moteur et par la suite de conditions de survitesse d h lice Les d monstrations de certification d essais en vol d origine effectu es par Bombardier n ont permis de d celer aucune anomalie de fonctionnement des h lices avec l installation du PRV d origine l int rieur des moteurs Depuis l introduction du PRV modifi BS 35038 r vision 3 cet incident en vol et des r sultats obtenus ult rieurement au banc d essai ont d montr que la dur e de la perte de pression d huile moteur avait t prolong e par le PRV modifi et que cette perte de pression s tait traduite par un sous r gime de l h lice lorsque les pales ont t entra n es en direction du grand pas On n avait pas pr vu cet effet de la modification du PRV Comme le prouve le retour de l h lice du moteur n 1 son tat de fonctionnement ant rieur lorsque cet incident est survenu le reste du syst me a fonctionn de la fa on pr vue la conception Comme les moteu
14. n est d clar e This report is also available in English Autres renseignements de base Renseignements m t orologiques Au moment de l incident les conditions m t orologiques qui pr valaient Tofino taient les suivantes vent du 270 vrai T 11 noeuds soufflant en rafales 17 noeuds visibilit de 15 milles terrestres quelques nuages 2 400 pieds au dessus du niveau de la mer nuages pars 5 000 pieds nuages fragment s 15 000 pieds temp rature de 15 C point de ros e de 10 C Les op rations La firme Cascade Aerospace Inc fournit des services d ing nierie en conception en fabrication et en certification de produits personnalis s et elle est un organisme d approbation de conception OAC agr ainsi qu un organisme de construction agr OCA Au moment de l incident l avion citerne Q400 converti partir d un Bombardier DHC 8 400 de conception initiale subissait des essais en vol de certification en vue de l obtention d un certificat de type suppl mentaire CTS devant lui permettre de servir d appareil de lutte contre les incendies Les pilotes taient l emploi de Conair Group Inc et avaient tous les deux suivi le cours initial de pilote de Dash 8 Q400 au centre d apprentissage de FlightSafety International Toronto en novembre 2004 L a ronef Le Bombardier DHC 8 400 est un avion de transport r gional qui est actuellement produit dans le segment des appareils de 70 places
15. oyen des travaux de maintenance appropri s L AUPC d clenche ce mode de fonctionnement et emp che le d virage de l h lice car son activation est l quivalent d une perte de contr le du pas de l h lice par le logiciel de commande lectronique de l h lice HE Les dossiers de l avion et de maintenance D apr s les dossiers de l avion le moteur gauche portant le num ro de s rie PCE FA0020 totalisait quelque 1 952 heures de vol depuis sa mise en service initiale TTSN et le moteur droit portant le num ro de s rie PCE FA0015 totalisait quelque 1 991 heures de vol depuis sa mise en service initiale TTSN Le bulletin de service BS 35038 r vision 3 avait t incorpor aux deux moteurs et il s appliquait tous les moteurs de production PW150A Ce BS exigeait le remplacement du clapet de surpression d huile PRV moteur d origine par un PRV modifi On avait apport cette modification la suite d une odeur d huile dans la cabine passagers due une fuite d huile dans l air de pr l vement lorsque des joints de paliers du moteur avaient t d pressuris s pendant la s quence de d marrage et d arr t Cette modification servait emp cher une alimentation excessive en huile des cavit s des paliers du moteur laquelle alimentation excessive pourrait provoquer un noyage par l huile au moment du d marrage et de l arr t en rel chant plus rapidement la pression d huile r siduelle La recherche Une recherch
16. que de l h lice et il commande en continu le pas des pales de l h lice un taux r gul vers le petit pas for ant l h lice tourner 1 060 tr min gr ce au r gulateur de survitesse hydrom canique Dans le cas du moteur n 1 on n a enregistr aucune activation semblable de l AUPC ni aucun code de d faillance correspondant ce qui indique que les conditions n cessaires l activation de l AUPC de l h lice n 1 n ont pas t remplies pendant la transition Dans le cas du moteur n 1 une fois la pression d huile r tablie l h lice a simplement repris son fonctionnement normal Le d virage de l h lice Apr s avoir v rifi que l h lice du moteur n 1 fonctionnait normalement l quipage s est conform la liste de v rifications de AFM en effectuant manuellement la mise en drapeau de l h lice n 2 et en coupant le moteur n 2 Apr s une consultation en vol du personnel de maintenance on a par la suite red marr le moteur n 2 devant l impossibilit de d virer l h lice on a de nouveau coup le moteur Conform ment la conception du syst me l h lice ne pouvait tre d vir e la suite de l activation de l AUPC L avionneur a adopt une philosophie voulant que le syst me de contr le se charge automatiquement de certaines conditions de d faillance de l h lice ce qui fait que l h lice est mise en drapeau jusqu ce que les conditions de d faillance soient corrig es au m
17. rs tournaient en d veloppant un couple inf rieur 50 pour cent n eut t de l augmentation du couple due la pouss e exerc e sur la manette des gaz n 2 laquelle pouss e a rempli les conditions requises l activation de l AUPC h lice du moteur n 2 aurait probablement galement recouvr son tat de fonctionnement ant rieur Si les moteurs avaient tourn en d veloppant un couple sup rieur 50 pour cent on aurait pu forcer les deux h lices tourner en suivant les r gulateurs de survitesse Il ne s agissait pas d un v nement critique et l avion aurait pu poursuivre son vol dans cet tat jusqu un a rodrome la suite d une coupure en vol intentionnelle et d un red marrage en vol ult rieur du moteur n 2 l quipage s est aper u qu il tait impossible de d virer l h lice Aucun des manuels de l avion ni aucun document de formation pas plus que le cours de formation des pilotes de FlightSafety International n enseignent aux quipages de conduite que lorsque le PEC d c le un probl me n cessitant la mise en drapeau de l h lice il est ensuite impossible de se pr valoir de la fonction de d virage de l h lice m me dans le cas d une situation d urgence plus importante Quelque 30 heures de vol plus tard ce m me avion s est justement trouv dans une situation d urgence plus importante rapport num ro A05P0137 du BST lorsque le moteur n 1 s est arr t en vol sans aucun signe pr c
18. t contribu une perte temporaire et simultan e de la pression d huile des deux moteurs la r solution des vecteurs d acc l ration a d montr que l effet de l angle de tangage a t l quivalent d un angle de tangage constant respectant les limites pendant la manoeuvre On sait que des conditions de basse pression d huile surviennent pendant des manoeuvres de g n gatif avec le PRV d origine mais les conditions de basse pression d huile n ont pas dur assez longtemps pour avoir un effet sur le fonctionnement de l h lice D apr s les donn es le PRV modifi a contribu la perturbation du r gime de l h lice en prolongeant les conditions de basse pression d huile On a obtenu de nouveau ce m me r sultat lors d essais en vol ult rieurs avec des amorces de descente jusqu environ 0 10 g partir d angles de tangage positifs de quelque 23 ce qui indique que l on peut s attendre ce qu il y ait des perturbations dans le fonctionnement de l h lice chaque fois que l on se trouve en pr sence de conditions de g n gatif Cette cons quence ant rieurement inconnue fait l objet de discussions entre le constructeur et TC La section 2 2 5 de l AFM qui traite des facteurs de charge limite de manoeuvre stipule que les facteurs de charge permis limitent l angle d inclinaison lat rale permis dans les virages ainsi que l ampleur des manoeuvres d amorce de mont e et de descente Les angles d inclinaison lat ral
19. urseur Faits tablis quant aux causes et aux facteurs contributifs 1 Pendant la manoeuvre des essais en vol les deux moteurs de l avion ont subi une perte de pression d huile lorsqu ils ont t soumis un angle de tangage important accompagn d une br ve et faible condition de g n gatif Lorsque le clapet modifi de surpression d huile moteur a t soumis des conditions de basse pression d huile celles ci ont pu durer suffisamment longtemps pour nuire au fonctionnement des h lices 8 Compte tenu de leur dur e prolong e les conditions de basse pression d huile ont entra n des fluctuations dans le r gime des h lices ainsi que l entr e des deux h lices dans une situation de sous vitesse ce qui respectait l une des trois exigences n cessaires au passage ult rieur de l h lice n 2 en situation de survitesse Pendant que l h lice n 2 se trouvait en situation de sous vitesse la pouss e exerc e sur la manette des gaz n 2 a fait augmenter le couple du moteur jusqu plus de 50 pour cent ce qui respectait la deuxi me exigence n cessaire au passage ult rieur de l h lice n 2 en situation de survitesse Le fait que ces deux conditions soient survenues simultan ment pendant plus d une seconde remplissait toutes les exigences n cessaires l activation du circuit automatique de protection contre les sous vitesses AUPC de l h lice n 2 et a provoqu la situation de survitesse de l h lice n
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