Le crash du Boeing 737 MAX révèle un grave problème avec les 737 plus anciens


Par Moon of Alabama − Le 25 mai 2019

2015-05-21_11h17_05La flotte de Boeing 737 MAX restera au sol plus longtemps que prévu.

Boeing a promis un nouveau logiciel pour résoudre les graves problèmes de son système de compensation d’assiette (MCAS). La livraison devait être prête en avril. Un mois plus tard, il n’est toujours pas arrivé à la Federal Aviation Agency où il faudra au moins un mois pour le certifier. La FAA ne sera pas la seule à décider quand l’avion peut redevenir opérationnel. Les agences d’autres pays feront leur propre examen indépendant et prendront probablement leur temps.

L’incident du 737 MAX a également révélé un problème avec les générations plus anciennes du type 737 qui commence à peine à se faire jour. Des expériences sur simulateur (vidéo) ont montré que les procédures de récupération prévues par Boeing dans le cas d’un grave déséquilibre de l’avion ne suffisaient pas pour le ramener sous contrôle. La cause fondamentale de ce fait gênant ne réside pas dans le 737 MAX, mais dans son prédécesseur, le Boeing 737 New Generation ou NG.

Ce fait était connu dans le cercle des pilotes depuis un certain temps, mais il ne fait que commencer à attirer l’attention d’un public plus vaste :

Le retour du Boeing 737 MAX au service aérien commercial serait encore retardé par la Federal Aviation Administration.
 
Des représentants du gouvernement américain ont déclaré à Andy Pasztor du Wall Street Journal que la FAA évaluait les procédures d'urgence non seulement pour le MAX, mais également pour les générations plus âgées du 737, y compris le Boeing 737 NG [autrefois] best-seller.

Selon les responsables, l’évaluation élargie examinera la manière dont les pilotes de l’ensemble des variantes du 737 sont priés de réagir aux situations d’urgence.

Voici une explication détaillée des raisons pour lesquelles la FAA se penche maintenant sur la formation de pilotes pour les 737 plus anciens.

Le 737 NG (-600 / -700 / -800 / -900) était un dérivé de troisième génération du 737 et suivait les séries 737 Original (-100 / -200) et Classic (-300 / -400 / -500). Le premier NG a volé en 1997. Quelque 7 000 appareils ont été construits et la plupart volent encore.

Deux modifications techniques se sont révélées problématiques lors des récents incidents qui sont survenues suite à la refonte de la série 737 Classic vers la série New Generation.

Dans la série NG, un nouvel ordinateur de gestion de vol (FMC) a été ajouté à l’avion. Le FMC aide les pilotes à planifier et à gérer le vol. Il comprend des données sur les aéroports et les points de navigation. Il diffère des deux ordinateurs de contrôle de vol en ce qu’il ne contrôle pas les paramètres physiques de l’avion.

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Le cockpit du 737 NG avec les panneaux FMC et les grandes roues de réglage (noir avec une bande blanche, à gauche et à droite sans bande blanche). Agrandir

Sur la version NG, le FMC possède deux unités d’entrée / sortie avec chacune un petit écran et un clavier plus grand en dessous. Ils sont à côté des genoux du pilote et du copilote. Ils sont situés sur le socle central entre les pilotes juste en dessous du tableau de bord vertical. Les FMC, trop longs, ne cadraient pas avec le socle central d’origine. Les roues de chaque côté, utilisées pour compenser manuellement l’assiette de l’avion dans son axe longitudinal ou son inclinaison, gênaient.

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Le cockpit du 737 Original-200 avec des roues plus larges (noir avec une bande blanche). Agrandir

La « solution » de Boeing au problème a consisté à réduire la taille des roues de compensation manuelle.
Les petites roues nécessitent plus de force manuelle pour effectuer le réglage avec le même moment de force ou de couple que les plus grandes.

Une autre modification du 737 Classic par rapport au 737 NG a été l’augmentation de la surface de l’aileron horizontal à l’arrière.

L’aileron situé à l’arrière de l’avion peut pivoter autour d’un axe central. Les caractéristiques de piqué ou de cabrage naturel d’un avion changent pendant le vol en fonction de la vitesse de l’appareil. Pendant le vol, l’aileron peut être manœuvré au moyen d’un vérin (vidéo) actionné par un moteur électrique, ou par le biais de câbles, à partir des roues de compensation manœuvrées à la main dans le cockpit, maintenant ainsi l’assiette de l’avion à toutes les vitesses de vol.

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Graphique via The Air Current et Peter Lemme – Agrandir

L’élévateur se trouve à l’arrière de l’aileron stabilisateur (flèche bleue sur la photo ci-contre). L’élévateur est déplacé par le manche à balai que le pilote utilise pour contrôler l’avion. Pendant le vol, le pilote, ou un système de compensation de stabilisateur automatisé (STS), compensera électriquement l’élévateur de sorte qu’aucune force supplémentaire sur le manche ne soit nécessaire pour que l’avion reste à son niveau de vol.

En cas de défaillance du compensateur, l’avion se cabre ou pique et le pilote devra pousser ou tirer sur le manche pour déplacer l’élévateur afin de corriger la défaillance. En fonction de l’inclinaison de l’élévateur et de la vitesse de l’avion, cela peut nécessiter une force très importante [pour contrecarrer la force aérodynamique, NdT]. Dans certains cas, cela peut être impossible.

La taille de l’aileron est passée de 31,40 m² sur le Classic à 32,78 m² sur les modèles NG et MAX. En même temps, la taille de l’élévateur, principale surface de contrôle que le pilote peut utiliser pour contrer une mauvaise assiette de l’appareil, a été maintenue à sa taille originale de 6,55 m².

Il est donc plus difficile pour le pilote d’un avion 737 NG ou 737 MAX d’utiliser l’élévateur pour contrer une compensation défectueuse de l’aileron que sur la série 737 Classic antérieure.

En 1961, un aileron défaillant sur un Boeing 707 a provoqué la chute d’un avion. Tous à bord sont morts. La cause principale était un dysfonctionnement de l’interrupteur que le pilote utilise normalement pour faire pivoter électriquement l’aileron. L’interrupteur s’est bloqué en position ON et le moteur a poussé l’aileron dans sa position la plus extrême. L’avion s’est cabré jusqu’au décrochage. Les pilotes ont été incapables de modifier cette situation.

Le type d’incident dans lequel un dysfonctionnement électrique entraîne le stabilisateur dans une position extrême est connu depuis sous le nom d’«emballement du stabilisateur».

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Vérin de stabilisation du 737 – Agrandir

Pour obtenir une qualification sur les avions de Boeing, les pilotes doivent apprendre une procédure spéciale permettant de diagnostiquer et de corriger une situation d’emballement du stabilisateur. La procédure est ce qu’on appelle un « élément de mémoire ». Les pilotes doivent l’apprendre par cœur. L’action corrective consiste à interrompre l’alimentation du moteur électrique qui entraîne le vérin et fait pivoter l’aileron. Les pilotes doivent ensuite utiliser les roues de réglage manuelles dans le cockpit pour actionner le vérin et ramener le stabilisateur dans une position normale.

[Les défaillances du MCAS sur le 737 MAX écrasé n’étaient pas du type classique d’emballement du stabilisateur. Un aileron qui s’emballe en raison d’un dysfonctionnement électrique ne devrait pas s’arrêter. Le MCAS informatisé fonctionnait par intermittence. Il a manœuvré le stabilisateur plusieurs fois, avec des pauses, jusqu’à ce que le problème d’assiette devienne évident. Les pilotes ne l’auraient pas diagnostiqué comme un emballement. Au bout du compte, les effets des deux problèmes sont similaires.]

Un troisième changement, des 737 plus anciens aux plus récents, concerne les manuels et la formation des pilotes.

Si, en raison d’un emballement du stabilisateur, l’inclinaison de l’aileron augmente, l’avion pique et la vitesse de l’appareil augmente. Pour contrer cela, le pilote tire sur son manche à balai pour déplacer l’élévateur qui est à l’arrière de l’aileron et ramener l’avion à son niveau de vol. Lorsque l’avion revient à niveau, la pression aérodynamique sur l’aileron augmente. Les tentatives de réglage manuel dans cette situation mettent des forces opposées sur le vérin qui maintient l’aileron dans sa position, mais les forces aérodynamiques exercées sur celui-ci peuvent devenir si importantes qu’une action manuelle de la roue de compensation ne peut plus manœuvrer le vérin et donc l’aileron.

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Extrait d’un ancien manuel du 737-200 – via The Air Current – Agrandir

Jusqu’à l’introduction des nouveaux modèles 737, les manuels des pilotes de Boeing pour le 737 incluaient une procédure décrivant comment surmonter la situation. C’était contre-intuitif. Si l’aileron mettait l’avion en piqué extrême, il était demandé au pilote de tirer d’abord sur le manche à balai pour diminuer la vitesse. Il devait ensuite le pousser en avant pour réduire les forces aérodynamiques qui bloquaient le vérin. Ensuite, la roue de compensation manuelle pourrait être légèrement tournée pendant que l’avion continuait à plonger et augmentait à nouveau sa vitesse. La procédure devait être répétée plusieurs fois : tirer le manche pour diminuer la vitesse ; pousser le manche pour diminuer la force aérodynamique exercée sur l’aileron et le vérin ; compenser manuellement ; recommencer. La technique était connue sous le nom de manœuvre des montagnes russes.

Récemment, certains pilotes ont utilisé un simulateur de vol 737 NG pour tester la procédure. Ils ont simulé la défaillance du boîtier compensateur à une altitude de 10 000 pieds et ont utilisé la manœuvre des montagnes russes pour se remettre de la défaillance de la compensation. Quand ils ont finalement retrouvé l’aileron dans une position d’assiette correcte, ils se sont retrouvés à une hauteur de 3 000 pieds. La manœuvre n’aiderait donc que lorsque l’avion se trouve déjà à une hauteur significative par rapport au sol.

Les deux derniers crash du 737 MAX ont eu lieu peu de temps après le départ. La manœuvre des montagnes russes n’aurait été d’aucune utilité. Mais si un incident d’assiette se produisait sur un 737 NG à son niveau de vol normal, la manœuvre serait probablement la seule chance de se remettre de la situation.

La catastrophe des deux 737 MAX a révélé un certain nombre de problèmes liés à la conception du système MCAS. Plusieurs problèmes supplémentaires avec l’avion ont été révélés depuis. Il se peut que le 737 MAX pose d’autres problèmes que personne ne connaît encore. La certification par la FAA, plutôt décontractée, n’était clairement pas justifiée.

Mais les problèmes décrits ci-dessus sont des problèmes du 737 NG. Tous les 737 MAX existants, environ 380, sont actuellement cloués au sol. Mais quelque 7 000 737 NG volent tous les jours. Le dossier indique qu’il s’agit d’un avion relativement sûr. Mais la  défaillance du stabilisateur d’assiette est un dysfonctionnement électrique bien connu qui pourrait se produire par hasard sur n’importe lequel de ces vols.

Les changements du 737 Classic vers le 737 NG compliquent, voire empêchent les pilotes de se remettre d’une telle situation :

- Les roues du compensateur manuel, plus petites sur le 737 NG, rendent plus difficile la gestion de l'emballement du stabilisateur pour le ramener à une position normale.

- La plus grande surface de l'aileron rend plus difficile la lutte contre l'emballement en utilisant un élévateur qui a été maintenu à la même taille.
 
- Les pilotes du 737 NG n’apprennent plus la manœuvre des montagnes russes qui est désormais le seul moyen de se remettre d’une défaillance sévère du compensateur d'assiette [à condition d'être à une altitude suffisante, NdT].

Les sessions sur simulateur démontrent (vidéo) qu’un emballement du stabilisateur sur un 737 NG ne peut plus être contrôlé par les procédures décrites dans les manuels actuels de Boeing.

C’est un pur hasard qu’aucun accident de NG n’ait encore été causé par un incident de stabilisateur emballé. Il est assez étonnant que ces problèmes ne deviennent évidents que maintenant. Le 737 NG a été certifié par la FAA en 1997. Pourquoi la FAA se penche-t-elle seulement maintenant sur cette question ?

Tous les pilotes de NG devraient apprendre la manœuvre des montagnes russes, de préférence pendant l’entraînement sur simulateur. Il y a probablement environ 50 000 pilotes certifiés pour piloter le Boeing NG. Ce sera un effort énorme et coûteux de les soumettre tous à une formation supplémentaire.

Mais ce sera plus coûteux, pour toutes les personnes impliquées, si un 737 NG s’écrase et tue tout le monde à bord en raison d’un stabilisateur défaillant et d’un manque de formation des pilotes. Un tel incident maintiendrait probablement toute la flotte de NG au sol.

Les pilotes, les compagnies aériennes et le public devraient faire pression sur la FAA pour qu’elle demande cette formation supplémentaire. La FAA doit également expliquer pourquoi elle a seulement constaté maintenant l’existence du problème.

Moon of Alabama

Traduit par jj, relu par Wayan pour le Saker Francophone

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