De la sécurité active et de la sécurité passive autour de la cabine d’un aéronef. Une analyse de Jean-Philippe Chivot.
Les accidents de cet été m’ont frappé par le nombre d’accidents corporels parfois mortels alors que le champ dans lequel git l’épave est dépouillé d’obstacles. Ceux-ci sont loin du point d’impact et l’avion accidenté est souvent resté entier comme posé sur le ventre avec un avant de fuselage broyé. Parfois la cellule, encore presque entière, est aplatie sur le dos.
Or lors d’un crash-test de voiture, surtout de course où les forces en jeu équivalent à celles d’une machine volante légère percutant le sol, on a fait pour la sécurité passive d’énormes progrès ces dernières années. Ils sont dus aux nouveaux matériaux employés tels ceux du système Halo protégeant le pilote de course.
En fait, en cas de crash, l’habitacle actuel de l’avion se déforme et se casse tel celui de l’image suivante, cas d’un Jodel D-117 des années 60. Rrassurez-vous, le jeune pilote à bord s’en est tiré avec le nez cassé, nez qu’il a conservé en patate pendant un certain temps…
Les occupants des places avant sont alors projetés vers le moteur,
qui s’est enfiché dans le sol
La sécurité en avion dépend de nombreux facteurs mais l’avion finit toujours par rejoindre le sol et c’est cette phase se déroulant lors d’un atterrissage qui est le propos de cet article. La sécurité en avion est d’abors une sécurité active. Celle-ci repose à la fois sur la formation des pilotes et sur la conception des équipements. Elle est ensuite du ressort de la sécurité passive lorsque l’accident se produit. Or, dans ce domaine, la limitation de l’étendue des blessures subies par l’équipage est encore dictée par des concepts vieux de plusieurs dizaines d’années.
La conception d’une machine doit d’abord optimiser la sécurité active de l’appareil. La machine doit avoir une maniabilité qui tolère les erreurs, de bonnes performances, une bonne visibilité et un interface homme/machine efficace. En résumé, la sécurité active signifie que le pilote est en mesure d’éviter les accidents et reste capable psychologiquement de contrôler son propre destin.
La conception doit ensuite optimiser la sécurité passive, laquelle comprend des éléments tels que des réservoirs de carburant protégés limitant la menace d’incendie après accident. L’avion doit avoir des ceintures de sécurité efficaces ainsi qu’une construction de siège qui absorbe l’impact vers le bas tout en retenant les occupants en cas d’impact frontal. Enfin, point le plus important, le fuselage doit avoir une conception qui absorbe l’énergie jusqu’au niveau où se trouve l’habitacle, puis qui protège efficacement les occupants. Les photos suivantes montrent que ce n’est actuellement pas du tout le cas.
Quelques exemples :
– En septembre 2017, un Diamond DA40, avec un instructeur à bord, s’est mis intentionellement en vrille sans pouvoir en sortir. Les deux occupants sont décédés. Voici les photos de l’épave.
– En septembre 2015, un VL3 Sprint, avec deux personnes à bord, sort d’une vrille près du sol : deux morts.
– Juillet 2021 à Vesoul, un instructeur et son élève s’écrasent en bout de piste après décollage.
L’équipage est éjecté : deux morts.
Ces exemples montrent bien la nécessité de concevoir une cellule de survie dans le fuselage d’une machine volante légère comme cela existe pour une voiture en F1. Certains constructeurs y ont pensé depuis longtemps mais en sont restés à l’argument commercial plutôt qu’à une véritable recherche de solutions avec crash-tests. Le premier à en parler fut Mooney avec la mise en avant de la resistance au crash de son fuselage en tubes d’acier, résistance démontrée par le NTSB (National Transportation Safety Board, équivalent américain du BEA).
Vinrent ensuite certains constructeurs d’ULM. Pipistrel vante la cellule de survie constituée par la cabine de son Pipistrel Sirus. Elle est cerclée de barres en fibres de carbone lui assurant une resistance en cas de crash.
Cela dit, aucun crash-test récent d’avion léger ou d’ULM n’a été réalisé. Les seuls crash-tests d’avions légers l’ont été il y a longtemps par la Nasa à l’Impact Dynamics Research Facility (IDRF) situé au Nasa Langley Research Center, en Virginie. L’IDRF était un portique en acier de 75 m de haut construit au début des années 1960 comme installation de simulation d’atterrissage lunaire (i.e. alunissage). Il avait été converti au début des années 1970 en installation d’essais de crash pour les avions légers et les hélicoptères de taille grandeur que l’on lançait vers le sol attachés par des câbles. Depuis la réalisation du premier crash-test en février 1974, 41 crash-tests d’avions réels de l’aviation générale, avions métalliques et en composites, y ont été effectués.
Aussi est-t-on obligé de croire ce qu’en dit la documentation commerciale des constructeurs.
Flight Design met en avant la rigidité de sa cabine en matériaux composites.
Une cabine de biplace à ailes hautes est à l’évidence plus facile à transformer en cellule de survie qu’une cabine d’ULM à ailes basses, aux performances élevées et à train rentrant, où la contrainte de poids impose une structure la plus légère possible. Le seul constructeur à actuellement communiquer sur la cellule de survie est Diamond Aircraft sur la cabine de son nouveau bimoteur DA62.
Un exemple à suivre : la cellule de survie d’une monoplace F1. Au coeur de la voiture, il y a la cellule, constituée en grande partie de fibre de carbone, d’abord introduite par McLaren, en partenariat avec Hercules, en 1981. À l’époque, en F1, certains doutaient que ce matériau et ce design puissent être satisfaisants, mais les équipes n’ont pas tardé à concevoir leur propre cellule et ont abandonné les structures en métal utilisées auparavant.
Ce matériau composite est à la fois plus léger et plus résistant que tout ce qui avait été utilisé auparavant et a depuis permis aux équipes de bâtir des structures complexes qui auraient été impossibles avec les méthodes et les matériaux alors conventionnels. Voici une cellule de survie signée McLaren
Pour que la monoplace soit acceptée en course par la FIA, la cellule de survie doit résister lors d’un crash-test à un choc frontal à 50 km/h sans se déformer. Le poids à sec d’une F1, d’environ 650 kg en 2013, est très voisin de celui d’un ULM au régime LSA. On sait donc faire mais à quel prix ? Le prix des matériaux composites ne cesse de chuter et la cellule de survie d’un ULM serait beaucoup moins complexe à réaliser que celle d’une F1 car comprenant des éléments existants de la structure de la machine volante. La cellule de survie serait aussi plus facile à réaliser pour un ULM à ailes hautes que pour un ULM à taille basse et à ailes basses.
Actuellement il est évident que la sécurité passive des machines volantes à ailes hautes est bien supérieure à celle des machines à ailes basses. Et ceci est aussi valable pour les machines équipées d’un parachute de secours. En effet, l’avion descend alors sous son parachute et, en cas de fort vent, peut venir heurter latéralement un rocher ou un arbre à des vitesses approchant les 40 km/h. La cellule de survie d’un bimoteur pourrait se rapprocher de celle d’une F1 (documents Diamond DA62).
Pour conclure, rappelons que dans les années 70, en moyenne 2 pilotes de F1 trouvaient chaque année la mort en Grand Prix ou en essais. Actuellement, seulement 4 pilotes se sont tués dans les 20 dernières années alors que l’on comptabilise, uniquement en France, 18 décès en ULM pour 2019. ♦♦♦ Jean-Philippe Chivot
Illustrations via l’auteur