Une étude australienne sur les pertes partielles de puissance moteur après décollage sur monomoteurs à pistons.
En 2013, le bureau australien de la sécurité des Transports (ATSB) a publié une étude portant sur la « gestion d’une perte partielle de puissance après décollage, sur monomoteur ». Il s’agissait d’attirer l’attention des pilotes et instructeurs aux risques d’une perte partielle de la puissance en montée initiale, et ce sur monomoteur. Ceci faisait suite à des accidents liés à des décrochages ou pertes de contrôle dans de telles conditions. En voici une traduction « libre » de l’essentiel de son contenu.
Gérer une perte partielle de puissance après décollage sur monomoteur
Si la perte totale de la puissance fait partie des exercices lors de la formation des pilotes, l’étude a montré que durant et juste après le décollage, une perte partielle de puissance moteur avait trois plus d’occurrences d’intervenir qu’une panne totale. De plus, l’ATSB a enregistré 9 accidents mortels entre 2000 et 2010 suite à des pannes partielles contre 0 accident mortel dans le cas de pannes totales.
Si l’une des raisons de cette différence provient du fait qu’une panne partielle est plus exigeante à gérer, suite aux choix auxquels se trouve confronté le pilote avec des décisions à prendre immédiatement, cela n’explique pas tout. Un autre facteur serait lié à la formation. La perte totale de puissance après décollage fait partie du cursus du pilote VFR mais ce n’est pas le cas d’une perte partielle de la puissance, ou du moins pas de façon aussi poussée.
L’ATSB soulignait la difficulté d’un entraînement à la perte partielle de puissance du fait de la multitude de situations possibles (variabilité de la puissance résiduelle et fiabilité dans le temps) d’où la nécessité d’attirer l’attention des pilotes pour qu’ils soient mieux préparés à ce type de situation.
Le document met en avant la stratégie à mettre en place, consistant à :
– anticiper la prise de décision avant le vol pour les urgences et les situations anormales sur l’aérodrome utilisé,
– réaliser de façon attentionnée la visite prévol et les essais moteur pour réduire le risque de panne partielle,
– avoir une réaction positive pour conserver le contrôle de l’appareil lors du retour au terrain ou lors de l’atterrissage forcé, en prenant en compte l’énergie à l’arrondi et la vitesse de décrochage.
Panne partielle pendant ou après le décollage
Une panne partielle de puissance intervient quand la puissance délivrée est inférieure à celle demandée par le pilote mais supérieure à celle du ralenti. Une panne partielle de puissance après décollage est à prendre en considération quand l’appareil a quitté le sol, se trouvant en montée initiale, généralement sous la hauteur de circuit de piste, tout en étant proche de l’aérodrome. Une panne moteur totale précédée d’une panne partielle fait partie des cas étudiés durant cette étude.
Les causes d’une panne partielle peuvent être :
– des problèmes mécaniques du moteur,
– des circuits air ou carburant obstrués, une combustion incomplète, un manque de carburant, un problème d’allumage…
– un blocage mécanique des manettes de gaz, comme un câble de commande bloqué ou rompu.
Du 1er janvier 2000 au 31 décembre 2010, l’ATSB avait enregistré 242 événements (dont 9 mortels) dont 75 avec panne totale. Il en ressort qu’une panne partielle est plus complexe et plus fréquente qu’une panne totale. Le scénario de la panne partielle est plus complexe à gérer. Le pilote doit prendre la décision difficile de poursuivre le vol ou de réaliser un atterrissage forcé. La prise de décision peut être fortement influencée par le fait que le moteur délivre encore de la puissance, même si cela reste non fiable. La tendance à vouloir revenir au terrain est grande.
Préparation du vol et auto-briefing
– Prépavol
Durant une panne partielle de puissance après décollage, le pilote doit prendre une décision pour gérer la situation sous conditions de stress, d’incertitude, de forte charge de travail et pression temporelle élevée. En prenant en compte certaines données (comme la direction du vent, les options pour atterrir sur et en dehors du terrain, devant et derrière l’avion), vous pourrez diminuer votre charge mentale si une panne partielle intervient.
Avoir préparé un plan peut aussi diminuer les effets de la décision à prendre sous stress. Avoir planifié au préalable votre réaction en conditions calmes vous permettra de mieux mettre en place les actions à faire si une situation d’urgence intervient. Il est donc recommandé de prendre en compte une possible panne partielle de moteur dans son plan d’action et sa stratégie de gestion des erreurs et des menaces.
Votre préparation doit donc s’intéresser aux points suivants :
– le QFU de la piste et le meilleur choix en cas de virage de retour,
– la force et la direction du vent au moment du décollage,
– les obstacles et le relief,
– les points de décision (selon la hauteur et les performances) pour différentes options d’atterrissage (sur le reliquat de piste, en dehors de l’aérodrome, en effectuant un virage de retour).
Éviter une panne partielle de moteur
– Auto-briefing
Tous les pilotes, y compris sur monomoteurs, doivent se faire leur propre briefing Sécurité à chaque décollage. Ce briefing est important car il vous remémore les actions planifiées en cas d’urgence comme une panne partielle de puissance.
– Visite prévol
L’ATSB a noté de nombreux événements où il y avait la preuve de la détection d’une anormalité dans le fonctionnement du moteur, ou qu’un problème aurait dû être détecté et empêcher tout décollage. Prévenir est meilleur que guérir. Les essais moteur constituent un important filet de sécurité pour éviter tout problème moteur après décollage.
Certains cas ont révélé une absence de carburant, ou une contamination de ce dernier entraînant des problèmes moteur après décollage, suivis d’une panne totale qui aurait pu être évitée par une meilleure visite prévol. Celle-ci doit comprendre le moteur et le circuit carburant. D’où l’importance de purger tous les points prévus à cet effet. Vérifier l’absence de fuite une fois les purges remises en place. L’absence de fuite, une bonne sélection du réservoir avant décollage, la vérification que les bouchons de réservoir sont bien en place correctement fermés sont des points importants.
Connaissez bien le circuit carburant de votre avion et les consignes du constructeur. De nombreux accidents ont été dus à une mauvaise sélection ou une sélection imparfaite du bon réservoir. Dès qu’il y a au moins deux réservoirs, ce point est capital. Vérifiez bien le réservoir opérationnel avant le décollage. La contenance doit être vérifiée de plusieurs façons et non pas une seule : visuelle, par vérification sur le carnet de route, par jauge, etc.
– Évitez la distraction
Une rupture de procédure (prévol) par distraction ou sous la pression temporelle peut entraîner des oublis. Prévenir vos passagers que la visite prévol ne doit pas être perturbée, ou dans le cas contraire, revenez en arrière pour être certain de ne rien oublier.
Un quart des pertes de puissance sont survenus lors de séances de touchés-décollés, suite à des pannes d’essence. Même lors de courts vols, une gestion carburant est nécessaire avec un bilan avant décollage et une durée maximale du vol. Certains accidents sont dus à une panne moteur au décollage après avoir consommé le reliquat de carburant dans les canalisations… Des essais moteur méthodiques doivent supprimer ce type de cause.
– Essais moteur sur le réservoir prévu
Il est important que le circuit carburant ne soit pas modifié entre les essais et le décollage. Il faut donc utiliser pour décoller le réservoir testé lors des essais moteur, pour minimiser les risques de dysfonctionnement.
Effectuez des essais moteur méthodiquement. Des accidents ont eu lieu après que les pilotes aient noté des anomalies à régime élevé avant décollage, tels que des vibrations ou à-coups. D’où l’importance de bien noter la chute des tours aux essais magnétos et à l’application du réchauffage carburateur. Vérifier les pressions d’essence et d’huile ainsi que la température de cette dernière.
L’ATSB a noté des bougies noyées, des problèmes de givrage carburateur, des fonctionnements non réguliers du moteur sans que la cause ne soit identifiée.
– Un briefing Sécurité
Déjà évoqué, ce dernier doit logiquement intervenir après les essais moteur, peu avant l’alignement. Il alimente la mémoire courte, en récapitulant les différentes options selon la situation rencontrée.
– L’accélération initiale
Un problème moteur peut parfois ne pas être détecté lors des essais moteur mais survenir à l’application totale de la puissance lors du décollage. Il faut évaluer l’accélération de l’appareil en fonction de la distance parcourue, en comparant avec de précédents décollages. Des cas ont montré des symptômes de perte de puissance dès le roulage avant la rotation : régime moins élevé que prévu, pétarades, accélération molle, mauvais réglage de la manette de pas ou de réchauffage carburateur, etc. Les pilotes ont pourtant poursuivi le décollage…
Il est recommandé d’utiliser la totalité de la piste et d’éviter un alignement à partir d’une intersection, pour vous donner plus de latitude pour atterrir devant vous ou dans un champ si le moteur perd de la puissance après décollage.
– Accélération-arrêt
Des pilotes ont abandonné le décollage, dès l’application de la pleine puissance ou juste avant la rotation. Un tiers des pilotes l’a fait à la vitesse de rotation avec au moins la moitié de la piste déjà atteinte. Un quart des cas sont intervenus lors de touchés-décollés. Sur les 24 accélérations-arrêts, 20 n’ont entraîné aucun dommage et 4 des dommages mineurs, avec des dommages matériels (aile, hélice, train…). Un quart des accélérations-arrêts ont été suivies d’une sortie longitudinale ou d’un cheval de bois pour éviter la sortie de piste. Ainsi, il est important de noter tout problème avant la vitesse de rotation.
– Éviter la pression
La pression peut entraîner un pilote à décoller sans avoir réglé un problème. C’est identique au syndrome de « destinationite » avec la poursuite du vol dans le mauvais temps. Si vous ne savez pas, ne décollez pas
Gérer une panne partielle après décollage
Une panne partielle peut entraîner une puissance très faible à une puissance proche des paramètres normaux. La priorité doit être donnée au contrôle de l’appareil et non pas à l’analyse des problèmes.
– Maximisez la hauteur ou minimiser la distance
Monter à la vitesse de meilleur taux de montée ou de meilleur angle, selon l’avion et le lieu, doit maximiser vos options en cas de panne partielle. Les actions initiales à faire sont les suivantes :
– abaissez le nez de l’appareil pour conserver la vitesse de plané,
– réalisez une analyse de panne comme si cette dernière était totale. Ceci uniquement si vous avez suffisamment de temps.
– conservez la vitesse de plané et vérifiez si l’avion peut maintenir, gagner ou perdre de la hauteur en fonction des paramètres. Ceci vous renseignera sur les options disponibles.
– pilotez l’appareil pour atterrir, en fonction de la hauteur et des performances, et les trajectoires prévues pour un tel scénario. Si un virage est entamé, n’oubliez pas que l’inclinaison augmente la vitesse de décrochage. Volez symétrique pour limiter le taux de chute. Avoir une hauteur minimale pour entamer un virage est recommandé.
– réactualisez les options d’atterrissage au fil du temps. Prenez des décisions mais soyez prêt à modifier votre plan si nécessaire.
– atterrissez. Ayez une hauteur minimale pour avoir les ailes à l’horizontale (200 ft/sol minimum recommandés, en fonction du taux de roulis, de la vitesse et de l’expérience du pilote). Maintenez la vitesse de plané jusqu’à l’arrondi pour avoir assez énergie pour diminuer le taux de chute.
– Les scénarios disponibles
Trois décisions sont possibles en cas de panne partielle après décollage :
– atterrissage forcé ou de précaution dans l’enceinte de l’aérodrome après décollage,
– atterrissage forcé ou de précaution en dehors de l’aérodrome,
– virage de retour vers l’aérodrome avec atterrissage forcé hors aérodrome ou atterrissage forcé sur l’aérodrome selon les cas.
Sur les 242 cas de pannes partielles entre 2000 et 2010, deux tiers des pilotes ont fait demi-tour. Sur ces 160 cas, 145 ont réussi à revenir au terrain de départ. Dans 19% des cas, un atterrissage forcé ou de précaution a été mené et 22 sur 48 cas ont atterri dans l’enceinte juste après décollage. 10% des cas ont entraîné une accélération-arrêt avant de quitter le vol. Dans 10 cas, le pilote n’a semble-t-il pas mené d’action spécifique, suivi d’une collision avec le sol, dont 7 avec perte de contrôle.
– Maintenez la vitesse de plané
Le plus important est de maintenir une bonne vitesse pour éviter un décrochage et avoir de l’énergie pour gérer l’arrondi. L’essentiel est de savoir où va l’appareil, de maintenir le contrôle et développer une conscience de la situation. Le schéma suivant donne les hauteurs auxquelles la panne a été annoncée ou détectée.
Le nombre d’atterrissages forcés est nettement plus élevé quand on se trouve dans la tranche du sol à 250 ft plutôt qu’au-dessus de 250 ft, quand la décision de faire demi-tour a été prise. Il est probable que la plupart des atterrissages forcés n’étaient que la seule option, l’appareil étant incapable de maintenir sa hauteur et le pilote n’ayant pas assez de hauteur pour manoeuvrer.
Sur les 10 cas où le pilote n’a pas réagi, 4 ont entraîné des décès. Ces accidents sont surtout survenus avec l’appareil poursuivant tout droit, diminuant sa vitesse pour maintenir une hauteur, avant une perte de contrôle avec décrochage ou vrille, ou la collision avec des obstacles tels des arbres. Prenez des décisions avant le vol pour anticiper une panne, afin de réduire votre charge de travail et vous aider à faire la bonne action. Soyez clair avec vous-même et avec vos passagers sur votre plan d’action prévu.
Dans 8 cas sur 232, le pilote a mené une action menant à une perte de contrôle. Mais il n’y avait pas de décision claire et d’action en conséquence, si ce n’est de piloter jusqu’à la collision avec un obstacle ou le sol. Les hauteurs où une perte partielle de puissance n’a entraîné aucune action apparente du pilote se trouvent entre 50 et 100 ft.
Atterrissage forcé ou de précaution sur l’aérodrome
22 cas ont été relevés avec atterrissage dans l’axe ou légèrement décalé par rapport à la piste, décision prise entre 25 et 150 ft. 5 cas avec l’appareil à hauteur de circuit ou hors du périmètre du terrain mais apte à rejoindre une autre piste. Sur les 27 cas, 2 ont entraîné des blessures graves et 3 des blessures légères, mais aucun accident mortel. Seulement des dommages matériels après sortie de piste.
Quelques points à noter pour réduire les risques : plus tôt la puissance est réduite, plus grande est la distance disponible pour atterrir. Tout virage augmente le risque d’un décrochage et celui de toucher le sol d’une extrémité d’aile. la sortie des pleins volets est recommandée si possible car cela va diminuer la vitesse sol au contact. Mais cela peut aussi réduire l’efficacité du freinage et augmenter l’effet de sol notamment sur avions à ailes basses.
Atterrissage forcé ou de précaution hors aérodrome
Si la panne intervient après le décollage et dans les limites du terrain, il peut être plus approprié de poursuivre hors du périmètre de l’aérodrome dans certaines conditions, notamment en l’absence de surface acceptable pour atterrir.
21 cas seulement ont été notés pour un pilote menant un atterrissage forcé ou de précaution hors limites de l’aérodrome avec 1 accident mortel et 3 accidents avec blessures légères. L’accident mortel est dû à un amerrissage, avec faibles dommages à l’avion mais un des passagers s’est noyé après avoir quitté l’avion. Pour tous ces cas, la panne a généralement été détectée vers 200 ft/sol.
Les rapports d’accidents montrent que les pilotes ont parfois utilisé la puissance résiduelle pour mener leur approche, mais vous devez considérer que votre moteur peut vous lâcher à tout moment. Il faut donc conduire l’atterrissage comme si vous n’aviez aucune puissance, pour annuler toute incertitude. Les pilotes sont plus entraînés à gérer une panne totale.
Utilisez la structure de l’appareil pour minimiser les dommages. Priorité à la survie des passagers et au pilote, sans considération pour l’appareil. Utilisez le train ou les ailes pour absorber l’énergie à l’impact, sur des obstacles, pour décélérer l’appareil. Évitez un contact direct du fuselage avec un obstacle.
Virage de retour vers l’aérodrome
Avec l’urbanisation autour de certains aéroports et l’absence de surfaces acceptables pour atterrir, une autre option peut être un retour vers le terrain tout en envisageant un atterrissage forcé. Si suffisamment de puissance est là pour tenir une altitude, cette option devient possible tant que l’appareil peut également être posé hors terrain sur la trajectoire le ramenant au terrain. L’option est à éviter dans certains cas : fort trafic, obstacles, composante de vent non favorable, risques de décrochage…
Un bon plan de retour au terrain ne doit pas placer l’appareil dans une situation plus risquée que celle d’un atterrissage forcé conduit hors limites de l’aérodrome. Les quatre points à prendre en compte pour justifier un demi-tour sont :
– la hauteur disponible,
– la puissance encore suffisante (assez pour monter ?),
– une vitesse de décrochage accrue avec l’angle d’inclinaison augmente le risque de décrochage,
– un niveau de confiance suffisant dans la puissance restante, tout en considérant que le moteur peut lâcher à tout instant.
Le pilote, pour son plan d’action, doit :
– évaluer la nature du terrain à survoler, meilleure ou pire que celle d’un atterrissage dans l’axe, ainsi que la vitesse sol à l’atterrissage si le vent est fort.
– maintenir la vitesse de plané sans chercher à maintenir une hauteur, afin d’avoir des marges en cas de virage à inclinaison modérée.
– optimiser le taux de virage avec une inclinaison maximale acceptable. Avec le facteur de charge et une augmentation du taux de chute, le retour au terrain peut être compromis surtout si la puissance varie sans prévenir. Évitez les risques d’un virage à faible hauteur. N’augmentez pas l’inclinaison pour augmenter le taux de virage.
– définir une hauteur minimale où les ailes devront être horizontales pour l’atterrissage (200 ft/sol minimum).
– piloter l’appareil et constamment analyser les options pour atterrir en cas de panne totale du moteur. Observer l’environnement devrait prendre au moins 85% du temps, 10% pour vérifier la hauteur de l’avion et 5% pour contrôler l’instrumentation (altimètre et anémomètre).
Si l’analyse montre qu’il n’est pas possible de revenir au terrain au vu du taux de chute, un atterrissage forcé doit être prévu. Durant le virage de retour, il faut considérer que le meilleur taux de virage en fonction de la perte de hauteur est d’environ 45°, avec une vitesse de décrochage accrue de 19%. Pour conserver la vitesse de plané, le nez sera abaissé pour diminuer la traînée induite. Prenez en compte la distance à parcourir durant le virage. Soyez prêt à stopper le virage et atterrir dans l’axe si la puissance se détériore.
L’ATSB a noté que près des deux tiers des pilotes ont choisi de faire demi-tour après une panne partielle. 94% ont entraîné aucun dommage ou blessure. 19% ont donné lieu à un atterrissage forcé ou de précaution. Parmi ceux-ci, 81% sans blessures. Il y a eu plus de pertes importantes de puissance liées aux atterrissage forcés, la hauteur ne permettant pas un retour.
4 accidents mortels et 1 accident grave sont liés à des pertes de contrôle après le virage, avec décrochage et vrille, et impact avec le sol. Un virage de retour implique un pilotage précis sous fort stress. En cas de décrochage ou départ en vrille, au vu des hauteurs pratiquées, la récupération est peu probable. Avec le fait que de nombreux aérodromes sont noyés dans l’urbanisation, quand hauteur et reliquat de puissance sont suffisants, un retour au terrain est une option moins dangereuse qu’un atterrissage forcé, pour l’équipage et les tiers.
Pour les atterrissage hors aérodrome après demi-tour, 15 cas ont été relevés avec la hauteur ne pouvant être conservée. 3 ont entraîné des accidents mortels, tous par perte de contrôle, et 4 ont entraîné des blessures graves. 3 sur 4 accidents graves sont liés à des atterrissages durs plutôt qu’à la rencontre d’obstacles, renforçant l’idée importante de maintenir la vitesse jusqu’à l’arrondi. Un autre accident grave est lié au déploiement du parachute balistique au-dessus de l’eau mais à une hauteur inférieure à celle recommandée par le constructeur, l’avion touchant l’eau avec une assiette presque verticale. Les accidents ci-dessus sont dus à des vitesses faibles ou de forts angles d’inclinaison sans maintenir suffisamment de vitesse pour arrondir.
Pour les atterrissages sur l’aérodrome après demi-tour, 145 cas ont été relevés, dont 1 mortel et 1 autre avec blessures graves. Dans le premier cas, le moteur était engorgé et le pilote a perdu le contrôle durant le virage à une hauteur ne lui permettant pas de récupérer la trajectoire. Le second est également intervenu sur perte de contrôle durant un virage serré.
50 demi-tours ont permis un retour au sol en utilisant une autre piste. Ceci doit être envisagé à la préparation du vol. Ceci permet de réduire le virage ainsi que la distance à parcourir. Les avions qui ont réussi ces demi-tours avaient généralement assez de puissance pour maintenir une hauteur voire grimper dans le circuit. Cependant certains avaient assez de hauteur pour revenir en descente avec une puissance partielle.
Perte de contrôle
15 des 242 pannes ont entraîné une perte de contrôle. Plus de 50% ont entraîné des décès, après décrochages et vrilles, après diminution de la vitesse, le pilote tentant d’étirer la distance de plané ou de maintenir sa hauteur, ou après un virage serré avec accroissement de la vitesse de décrochage.
D’où l’importance de bien connaître son avion et de surveiller vitesse et angle d’inclinaison lors du virage bien symétrique. Si la panne partielle est quasi-totale, le pilote considérera qu’il est en panne totale et agira dans ce sens. À l’autre extrémité, quand la puissance permet quand même de monter, plus d’options sont disponibles pour revenir avec précaution vers l’aérodrome. La difficulté intervient entre ces deux extrêmes comme le montre le schéma ci-dessous.
Pour résumer :
– Des vérifications avant décollage peuvent prévenir une panne partielle.
– Une préparation du vol poussée et un briefing Sécurité.
– Garder le contrôle. ♦♦♦
Photo d’ouverture © F. Besse / aeroVFR.com
Pour ceux qui veulent aller plus loin, le lien vers l’étude intégrale.
