Délestage de carburant ou atterrissage en surcharge ? Telle est la question…

Il ne se passe pas un jour sans qu’à travers le monde des avions fassent demi-tour juste après le décollage pour revenir se poser sur leur terrain de départ. Dans le jargon aéronautique on parle de QRF, ce qui signifie en « code Q » : retour sur le terrain de départ.

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Retour terrain d’un B772 KLM le 26 février 2017 (@flightradar24)

Généralement les causes de ce retour sont un problème technique (panne moteur, éclatement de pneu,…) ou une urgence médicale à bord.

Parfois, cette situation nécessite l’utilisation par l’équipage d’une procédure de délestage de carburant, également appelée « Fuel Jettison » ou « Fuel Dumping ».

Par exemple en 2016, le délestage au dessus de la forêt de Fontainebleau d’un Boeing 777 d’Air France pour cause de panne moteur avait fait les gros titres. (article du Monde)

Lorsqu’une telle procédure est évoquée dans les médias, le débat s’engage rapidement sur les risques que cela implique en particulier sur l’environnement et sur la santé. Nous n’évoquerons pas ici cet aspect environnemental.

Avant de comprendre ce qui peut amener un équipage à larguer dans l’atmosphère plusieurs tonnes de kérosène, revenons aux bases réglementaires de conception des aéronefs.

Pourquoi le retour vers le terrain de départ pose t’il problème ?

Comme nous l’avons vu lors d’un précédent article (Une petite histoire de certification.), la conception d’un avion répond à des exigences techniques très strictes. Le respect de ces normes est validé par la délivrance d’un certificat de type par une autorité de l’aviation civile (AESA ou FAA par exemple).

Lorsqu’un avion est certifié, cela signifie qu’il respecte certaines normes de résistance structurelle et de performances, garanties par des limitations opérationnelles (pour rappel ces normes de certification se trouvent dans le CS-25 disponible sur le site de l’AESA).

En clair, tant que l’avion est exploité dans les limites opérationnelles approuvées, sa résistance et ses performances de vol sont garanties.

Parmi ces limitations opérationnelles se trouvent certaines masses caractéristiques, en particulier :

  • la MTOW (Maximum Take-Off Weight) : masse maximale au décollage

  • la MLW : (Maximum Landing Weight) : masse maximale à l’atterrissage

  • la MZFW : (Maximum Zero Fuel Weight) : la masse maximale sans carburant

Sur la plupart des aéronefs civils, la MTOW est supérieure à la MLW.

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Extrait du certificat de type AESA de l’A340.

Sur l’exemple ci-dessus, cet Airbus A340-500 possède une MTOW de 380 Tonnes et une MLW de 246 Tonnes. Cela signifie que cet appareil ne doit pas décoller à une masse supérieure à 380 Tonnes, et il ne doit pas se poser au-delà de 246 Tonnes.

Sur certains modèles d’avions, l’écart est plus faible, par exemple sur l’A320 Neo Version 053, la masse maximale au décollage est de 77 Tonnes pour une masse maximale à l’atterrissage de 67,4 Tonnes.

Les compagnies aériennes exploitent rarement leurs appareils proches de ces limitations. Par exemple sur l’A340-500 pour un vol de 8h, avec le plein de passagers, la masse au décollage sera plutôt autour de 310 tonnes.

On devine alors la problématique qu’engendre un retour sur le terrain de départ peu après le décollage.

Quelles sont les solutions qui se présentent aux pilotes ?

Notre A340-500, qui décolle (par exemple) à une masse de 310 tonnes, et qui doit revenir se poser en urgence, est théoriquement limité à 246 tonnes à l’atterrissage. Soit un écart de 64 tonnes. Sachant que ce type d’avion brûle environ 9 tonnes de kérosène par heure.

L’équipage se retrouve alors avec plusieurs options :

  • voler pendant plusieurs heures pour bruler du carburant et alléger l’avion

  • retourner se poser au-delà de la masse maximale à l’atterrissage

  • délester du carburant en vol pour alléger rapidement l’avion

Encore faut-il que l’avion soit équipé d’un système de délestage de carburant.

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« Jettison nozzle » sur Airbus A340 (@wikimedia)

Le système de délestage est il obligatoire ?

Un tel système n’est pas obligatoire sur toutes les machines. Il s’agit là encore d’une subtile norme de conception.

Le texte européen qui définit les caractéristiques de conception d’un avion de ligne est le CS-25 (Certification Specification). Le chapitre 25.1001 décrit les conditions pour lesquelles un aéronef doit posséder un système de délestage de carburant (« fuel jettisoning system »).

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Extrait du CS-25

Pour faire simple, un avion doit pouvoir délester du carburant si il n’est pas capable de respecter les performances de montée en remise de gaz à une masse égale à sa masse maximale au décollage moins le carburant consommé pour revenir se poser sur son terrain de départ après 15 minutes de vol.

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Ce n’est toujours pas clair ?

Pour faire encore plus simple : supposons que l’avion décolle à la masse maximale. L’équipage décide de faire demi-tour après quelques minutes de vol et revient vers son terrain de départ. L’équipage tente un atterrissage, avec l’avion en configuration d’atterrissage (volets, becs, train). Pour une raison quelconque il décide de faire une remise de gaz. Et bien si pendant cette remise de gaz l’avion n’est pas capable de respecter les exigences notamment de pente de montée avec un moteur en panne, dans ce cas il doit être équipé d’un système de délestage de carburant.

Sur la base de cette norme, qui est la même aux USA (FAR 25.1001), assez peu d’avions sont concernés par une obligation de posséder un Fuel Jettison. Parmi eux, on trouve surtout des appareils long courriers, comme le Boeing 747-400, ou l’Airbus A340.

En revanche, des modèles comme l’A320, le B767-200, l’A330-300 ou le B737 ne possèdent pas de système de délestage.

Sur certains modèles, le constructeur propose l’option (chez Airbus, l’A330-200 ou chez Boeing le 767-400). Air France par exemple n’a pas l’option Jettison sur ses A330-200.

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Commande du « fuel jettison » sur B767-400.

Nous verrons un peu plus loin quel est l’intérêt de payer une telle option.

Alors, délestage ou atterrissage au delà de la masse maximale ?

Que l’avion soit équipé ou pas d’un fuel jettison, va se poser la question d’un atterrissage au delà de la masse maximale. Si le problème rencontré est vraiment mineur, l’équipage va pouvoir choisir de voler pendant des heures pour bruler du carburant. En revanche, s’il s’agit d’un grave problème technique ou d’une urgence vitale, le retour rapide au sol est nécessaire.

D’un point de vue purement réglementaire, le commandant de bord peut tout à fait prendre cette décision dans l’intérêt de la sécurité de ses passagers. C’est dans ses prérogatives.

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Réglement 965-2012, responsabilités du CDB
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Réglement 216-2008, annexe IV

D’un point de vue technique, c’est également tout à fait faisable.

Les normes de certification étant bien faites, ce cas de figure a été intégré dans les limites structurelles de l’avion.

Lors d’un atterrissage au-delà de la masse maximale, c’est le train d’atterrissage qui limite structurellement l’avion. En effet celui-ci va absorber l’énergie cinétique lors du toucher des roues, les efforts encaissés seront donc d’autant plus importants que la masse de l’avion sera élevée et que la vitesse verticale sera grande.

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Pour cette raison, les avions sont certifiés pour pouvoir se poser aux conditions suivantes :

  • à la masse maximale atterrissage (MLW) à une vitesse verticale de 10ft/sec (10 pieds par seconde)
  • à la masse maximale au décollage (MTOW) à une vitesse verticale de 6ft/sec

Sachant que lors d’un atterrissage « confortable » la vitesse verticale au moment de l’arrondi est d’environ 2ft/sec (à ne pas confondre avec la vitesse verticale d’approche qui sera plutôt de l’ordre de 13ft/sec).

Il est donc techniquement possible pour l’équipage de réaliser on atterrissage « overweight », et ce dans des conditions de sécurité tout à fait satisfaisantes, puisque dans les limites de certification de l’avion.

En revanche, un atterrissage « overweight » entraîne d’autres contraintes opérationnelles.

Qui dit avion lourd dit vitesse d’approche plus élevée. Du coup, l’utilisation des volets peut être limitée (si la vitesse est trop élevée les volets peuvent être endommagés).

De même avec une masse élevée et avec les volets sortis, les performances en remise de gaz peuvent être dégradées, en particulier si un des moteurs est en panne (configuration N-1 moteur).

Par conséquent, avant d’envisager un atterrissage « overweight » l’équipage doit s’assurer que la masse à l’atterrissage et la configuration des volets seront compatibles avec les exigences opérationnelles, en particulier en cas de remise de gaz.

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Emergency checklist « overweight » A340-500

Sur la check-list d’urgence « overweight » d’A340-500 ci-dessus, on peut voir que le jettison est requis si la masse est trop élevée pour un atterrissage dans les limites opérationnelles.

La configuration d’atterrissage Full (tous volets sortis) est également soumise à vérification de compatibilité avec la masse d’atterrissage prévue.

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Emergency checklist « overweight » A340-500

Sur les tables de limitations qui se trouvent dans la procédure d’urgence, on peut voir en fonction des deux configurations d’atterrissage (« Full flaps » ou « config 3 ») qu’en fonction des conditions (température et altitude du terrain), certains paramètres sont limitatifs :

  • la vitesse maximale pour les pneus au toucher (204 noeuds)

  • la pente de montée en remise de gaz avec la configuration approche

  • la limite des freins

Concernant les freins, bien que ceux-ci soient conçus pour absorber une interruption de décollage à la masse maximale au décollage, on voit qu’ils peuvent être limitatifs dans certaines conditions.

Au final, si l’équipage, après analyse de la situation décide de se poser en « overweight », l’avion ne va pas pouvoir repartir en vol dans la foulée.

« Overweight landing ». Et après ?

Bien que conçu pour pouvoir se poser à la masse maximale au décollage, l’avion va devoir subir quelques inspections techniques avant de pouvoir repartir.

Par exemple chez Airbus, sur A330, il y a une procédure d’inspection de l’avion à réaliser si celui-ci s’est posé au-delà de la masse maximale atterrissage et à une vitesse verticale supérieure à 6ft/sec (procédure disponible dans l’Aircraft Maintenance Manual ATA 05-51-11).

Chez Boeing, par exemple sur B777, la procédure d’inspection « overweight » se déroule en 2 phases (AMM ATA 05-51-01).

La phase I consiste en une inspection permettant de déceler d’éventuelles traces de dégâts sur l’avion (examen des pneus, des freins, fuites sur amortisseurs, dommages sur les attaches des trappes, vis manquantes, examen cabine, examen fuselage…).

Si cette inspection de phase I ne permet pas de mettre en évidence un quelconque dégât, l’inspection de phase II n’est pas nécessaire.

En revanche, si le mécanicien décèle des problèmes, une inspection de phase II plus pointue sera réalisée, suivie de réparations.

Au final, ces inspections peuvent nécessiter plusieurs heures de travail, pendant lesquelles l’avion est cloué au sol.

Le Commandant de bord a le dernier mot.

En conclusion, nous pouvons voir qu’en cas de retour prématuré sur le terrain de départ, chacune des solutions qui s’offrent à l’équipage a ses avantages et ses inconvénients.

Le fuel jettison va permettre de poser l’avion à une masse plus faible donc de limiter d’éventuels dégâts, mais il va nécessiter une longue attente. Il faut compter entre 2 et 2,5 tonnes de délestage par minute sur un gros porteur, tout cela au dessus d’une zone prédéfinie souvent éloignée des aéroports.

L’atterrissage « overweight » va permettre un retour rapide, mais il obligera la compagnie à effectuer une inspection de l’avion longue et onéreuse.

A ces considérations s’ajoutent d’autres facteurs tels que les conditions météo, ou le type de panne. Boeing suggère à ses clients de privilégier l’ « overweight landing » en cas de panne technique majeure (panne d’un moteur par exemple) afin de se protéger d’une seconde panne majeure qui pourrait subvenir pendant le délestage.

Au final, toutes ces solutions permettent de conserver un niveau de sécurité correct pour les passagers et l’équipage, charge au Commandant de bord (et à son expérience) de choisir l’option qu’il considère comme étant la meilleure.

3 commentaires Ajoutez le vôtre

  1. TOGA dit :

    Super article !

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  2. maillet dit :

    Instructive découverte des procédures et possibilités afin d’assurer la sécurité de tout le monde! Mérite une plus grande diffusion.

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  3. Le queau dit :

    Chapeau les pilotes. On comprend pourquoi vous faites math sup et math spe !!!

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