L’analyse intéressante d’une gestion de panne moteur sur un bimoteur DA62.
L’équipage (pilote et passagère) effectue en septembre 2023 un voyage de plusieurs jours en France aux commandes d’un bimoteur DA-62. La veille, l’appareil a effectué un Béziers-Nancy en fin de matinée, avant d’avitailler pour l’étape du lendemain. Le matin de l’événement, le retour en Allemagne est prévu en IFR. Au point d’attente de la 21 (1.600 m de long) à Nancy-Essey, le pilote patiente pour la prise en compte de son plan de vol, programme son vol dans la suite avionique Garmin G1000, vérifie les calculateurs moteurs (EECU et check-list Before T/O C/L). Check-list effectuée, il remonte la 21 et décolle en configuration volets rentrés.
Alarme en montée initiale
En montée initiale, vers 700 ft de hauteur, en virage à gauche, le pilote prévient l’agent AFIS qu’il a un problème moteur et compte revenir vers le terrain. Trente secondes plus tard, il annonce ne disposer que d’un seul moteur. Le pilote va réaliser un atterrissage d’urgence
dans un champ à 2 nautiques du seuil de la 21. L’avion entre en collision avec une haie puis s’immobilise. L’équipage évacue l’avion. Fin du déroulement du vol qui a duré moins de 3 minutes.
Le BEA a mené l’enquête avec le biais suivant : le BEA ne s’est pas entretenu immédiatement avec le pilote. Seul son témoignage écrit en allemand a été transmis quelque temps après l’événement.
Le pilote (1.140 heures de vol au total dont 775 sur bimoteur et notamment 500 sur DA62 dont 40 dans les 3 mois précédents) a indiqué que pendant la montée, il a viré à gauche dans le circuit de piste, contrairement à la procédure de départ IFR dans l’axe jusqu’à 2.000 ft, car il a vu le voyant rouge R GBox Temp s’allumer. Il s’agit d’une température excessive (Temp) sur le réducteur (Gear Box) du moteur droit (R). La température associée était dans la zone rouge peu avant la sortie du virage d’où le message radio annonçant un problème moteur et un retour vers le terrain.
Il a alors effectué de mémoire la procédure L/R GBox Temp et a réduit la puissance du moteur droit pour refroidir le réducteur. Jetant un coup d’oeil à la piste et à l’environnement, il a passé en revue toutes les options possibles en configuration N-1 (monomoteur). Un virage vers la droite n’était pas possible suite à une colline. Un virage prolongé au-dessus d’une zone habitée avec un terrain en pente ascendante avant d’atteindre la 21 n’a pas été retenu car il a estimé être trop bas. L’option du « tout droit » avec un taux de montée minimal, un terrain en pente ascendante et des poteaux électriques en fin de circuit de piste, n’était pas plus réalisable, ni une contre-QFU.
Il a donc poursuivi le vol pour un atterrissage de précaution dans un champ, au cas où la température du réducteur augmenterait encore, imposant de couper le moteur droit et de mettre l’hélice en drapeau. Consultant la procédure d’urgence, il a constaté que la température excessive ne diminuait pas. Il a alors coupé le moteur droit pour mettre l’hélice
en drapeau, pour éviter l’augmentation de température du réducteur et disposer d’une marge de manoeuvre avec le moteur gauche pour l’atterrissage.
Il a poursuivi tout droit, vers un champ en pente ascendante, avant une ligne électrique. Il a ensuite sorti le train et « en raison de rafales, il a préféré ne pas sortir les volets pour ne pas réduire davantage la vitesse d’approche ». En courte finale, il a été surpris par une rafale arrière. L’aile droite s’est inclinée. Il a alors mis la pleine puissance sur le moteur gauche, braqué le palonnier gauche et les ailes sont revenues à l’horizontale mais l’application de puissance sur le moteur gauche a orienté la trajectoire vers la droite et une haie de buissons.
L’examen des données EECU des moteurs (enregistrement en continu des paramètres) a été effectué chez le motoriste Austro Engine. Entre leur démarrage et la mise en puissance au décollage, il n’a pas été observée une montée en puissance brève des moteurs (97 % de la puissance) correspondant à la vérification « Available Power Check », dernier item de la check-list Avant décollage. Cet item permet de s’assurer que la pleine puissance est disponible avant le décollage.
Environ 30 secondes après décollage, manettes de puissance à 100 %, les tensions des batteries des moteurs gauche et droit ont chuté de 27,2 à 26,5 et 26,1 V respectivement.
20 secondes plus tard, la température du liquide de refroidissement du moteur droit a commencé à augmenter anormalement. Les manettes de puissance ont été réduites
à 90% pendant la montée initiale. En 10 secondes, le liquide de refroidissement du moteur droit a dépassé les 100°C déclenchant l’alarme R Eng Temp.
Les manettes de puissance ont été réduites à 58 %. 10 secondes plus tard, la manette du moteur droit a été réduite progressivement à 0 %. La température maximale du liquide de refroidissement du moteur droit a été de 138°C. La vitesse de rotation de l’hélice droite est restée inchangée durant 28 secondes tandis que la puissance était à 0% puis la vitesse de rotation a diminué. Le système fait que la rotation de l’hélice est maintenue à environ 2.100 tr/mn jusqu’à ce que la vitesse aérodynamique soit insuffisante pour pouvoir maintenir
cette vitesse.
Vitesse de l’hélice en fonction de la puissance moteur (source Diamond Aircraft)
Le droit a été coupé 50 secondes après la diminution de puissance à 0%, soit 1 mn et 14 secondes après la survenue de l’alarme. Moteur coupé, l’hélice est « probablement passée
en drapeau » – lorsque la rotation est supérieure à 1.300 tr/mn, l’arrêt du moteur entraîne le passage en drapeau de l’hélice. La puissance du gauche a été augmentée progressivement jusqu’à 100% puis réduite à nouveau dans les dernières secondes. Les températures des réducteurs des deux moteurs sont restées inférieures à 85°C tout au long du vol. « Il y a ainsi une incohérence entre l’alarme reportée par le pilote dans son témoignage (R GBox Temp) et l’alarme effectivement déclenchée en cours de vol (R Eng Temp) ».
Focus sur une courroie d’accessoires…
Moteurs prélevés et inspectés par le BEA, aucune anomalie n’a été relevée sur le gauche. Lors de l’examen du droit, « il a été noté l’absence de la courroie d’accessoires » avec de nombreux résidus de cette dernière à proximité. Un changement de courroie d’accessoires des deux moteurs avait été réalisé en février 2022, selon la préconisation constructeur d’un changement tous les 5 ans. Ce changement est ainsi intervenu 18 mois et moins de 200 heures de vol avant l’événement.
Le bloc tendeur, l’alternateur et la pompe à eau, examinés, étaient fonctionnels, avec aucun jeu ni blocage sur les différents roulements. Une de poulies du bloc tendeur de la courroie était sortie de son logement en raison de la déformation du support de fixation. « Il n’a pas été possible de déterminer avec certitude les causes du détachement de la courroie ».
Motoriste et BEA ont échangé sur les hypothèses « pour déterminer l’origine de la déformation du bloc tendeur et du retrait de la courroie ». Au final, « l’hypothèse la plus probable, au vu
des déformations constatées et compte tenu de l’ancienneté du moteur et de la courroie, est l’introduction d’un corps étranger dans le bloc-moteur ». L’avion avait été acheté neuf en 2017, année de sa construction, et totalisait 500 heures de vol.
« Les résultats des examens des moteurs sont cohérents avec les paramètres enregistrés pendant le vol de l’accident et conduisent à la séquence suivante : la courroie des accessoires du moteur droit s’est détachée peu après le décollage comme en témoigne la chute de tension batterie. La pompe à eau du moteur droit n’était plus entraînée, ce qui a conduit à
une élévation de la température du liquide de refroidissement et au déclenchement de l’alarme R Eng Temp lorsque cette température a dépassé les 100°C ».
Gestion de la panne et de l’atterrissage d’urgence
Le rapport du BEA présente les deux procédures dans le manuel de vol pour l’alarme déclenchée (L/R Eng Temp, augmentation anormale de la température du liquide de refroidissement) et l’alarme reportée par le pilote (L/R GBox Temp, augmentation de la température du réducteur).
Le voyant de panne R Eng Temp s’est « probablement allumé » alors que l’avion était en montée à environ 700 ft/sol, la puissance des deux moteurs étant à 86%. « La procédure L/R Eng Temp demande, en phase de montée, de réduire la puissance du moteur affecté de 10% ou plus si nécessaire, d’augmenter la vitesse, de surveiller si la température diminue dans les 60 secondes, de continuer la réduction de puissance et l’augmentation de vitesse si la température ne revient pas dans la zone verte ». Le manuel précise que si ce n’est pas le cas, « un atterrissage de précaution doit être effectué sur l’aérodrome adapté le plus proche en se préparant à une panne moteur ».
De son côté, la procédure L/R GBox Temp est semblable sans distinguer phase de montée
ou de croisière. Elle demande également de « réduire la puissance du moteur affecté tout en augmentant la vitesse et, si la température ne revient pas dans la zone vert, d’effectuer un atterrissage de précaution sur l’aérodrome adapté le plus proche, en se préparant à une panne moteur »
Le pilote a « dans un premier temps réduit la puissance des deux moteurs à 58% pendant 10 secondes puis maintenu une puissance à 58% sur le moteur gauche, tout en diminuant la puissance du moteur droit jusqu’à 0% en 8 secondes. Il a ensuite maintenu le moteur à 0% pendant 50 secondes avant de le couper ». La comparaison de ces actions à la procédure prévue permet de noter que la « réduction initiale est de plus de 30% sur les deux moteurs et non de 10% seulement sur le moteur affecté. De plus, la réduction n’est maintenue que 10 secondes sur le moteur affecté avant de diminuer la puissance à 0% alors que la procédure demande d’attendre 60 secondes pour constater une diminution ou non de la température ».
La procédure L/R Eng Temp indique qu’il faut « réduire le moteur concerné autant que possible et augmenter la vitesse de l’avion. Cette procédure d’urgence peut inciter à réduire totalement la puissance du moteur. Or, lorsque la puissance est réduite en deçà d’un certain seuil de couple (régime de couple de transparence), sans que l’hélice soit en drapeau, cette dernière génère une traînée résiduelle significative et induit une asymétrie de vol qui altère les performances de montée. L’asymétrie sera supérieure à celle en vol moteur N-1 avec coupure du moteur et passage en drapeau de l’hélice ».
Quant à la procédure et la check-list L/ GBox Temps, même si elles proposent une formulation différente, « ne précisent pas non plus de limite de réduction de puissance.
Ces procédures et les check-lists associées sont en cours de révision par Diamond Aircraft » précise le BEA. On précisera au passage que le contenu du manuel de vol fait l’objet d’une analyse par l’Autorité lors du processus de certification.
Et le BEA de préciser : « On est ainsi dans un cas où la gestion de l’alarme demande une action immédiate mais modérée (diminution de 10% ou plus pendant 60 secondes sur un seul moteur) et où les performances de l’avion permettent normalement de poursuivre la montée avec 10% de réduction sur un des moteurs ou en N-1 avec l’autre moteur coupé et sécurisé. Les actions du pilote d’une forte amplitude sur le moteur affecté dans un temps réduit font apparaître une sur réaction dans l’ampleur et le timing. Ce type de sur réaction peut être symptomatique de stress. De plus, ces actions ont participé à la dégradation des performances de l’avion ».
Le rapport indique que la masse au décollage (2.123 kg) était inférieure à la masse maximale au décollage (2.300 kg). L’appareil était dans l’enveloppe de masse et centrage. Le taux de montée pour les conditions du jour (température 21°C, altitude de 2.000 ft, masse de 2.100 kg, configuration lisse) est de 220 ft/mn avec un moteur en panne, soit un gradient de 2,4 %.
Ce taux de montée suppose que la puissance du moteur opérationnel soit à 95%, que le moteur en panne soit mis en drapeau. La vitesse à adopter est de 89 Kt ».
« Sur le DA62, le passage en drapeau d’une hélice se fait lorsque l’interrupteur Engine Master est mis sur Off. Si la puissance moteur est réduite à l’aide du levier de puissance, la vitesse
de l’hélice sera réglée conformément à la courbe de consigne. Si le levier de puissance est ramené à 0%, la vitesse de l’hélice sera réglée à 2.100 tr/mn. La consigne tentera de maintenir environ 2.100 tr/mn tant que la vitesse avion sera suffisante pour permettre le maintien de ce régime ».
Vol moteur N-1 et atterrissage d’urgence
« La procédure prévoit de passer en drapeau l’hélice du moteur affecté, demande à réduire le plus possible la traînée en lacet et d’augmenter la puissance du moteur vif si nécessaire ».
Le pilote a maintenu le droit à 0% et réaugmenté la puissance du gauche. Lorsqu’il a coupé le droit, il se trouve à 200 ft/sol. Le trim de lacet est « probablement resté sur la position Décollage », sans être utilisé pour minimiser la traînée en lacet.
Conclusions
Peu après le décollage, l’alarme R Eng Temp est apparue, le pilote indiquant une panne moteur et un retour vers le terrain. La courroie des accessoires du moteur droit s’est détachée lors du décollage, entraînant une augmentation de la température du liquide de refroidissement et déclenchant l’alarme L/R Eng Temp. Le pilote a appliqué la check-list L/R GBox Temp « de mémoire dans un premier temps ». La confusion entre les deux alertes « n’a probablement pas eu d’impact significatif sur la gestion de l’événement ».
« Lors de sa gestion de panne, le pilote a dans un premier temps réduit la puissance des deux moteurs. Il a gardé une puissance réduite sur le moteur gauche et a réduit totalement celle du moteur droit, sans le couper dans un premier temps. L’asymétrie additionnelle liée au passage en deçà du régime de transparence a rendu difficile le contrôle de la trajectoire. Ajouté à cette asymétrie le fait de ne pas utiliser la puissance disponible sur le moteur gauche à compromis les chances de maintenir le palier ou de poursuivre la montée en monomoteur ».
« Considérant les performances comme dégradées, le pilote a renoncé à poursuivre vers la piste et a opté pour un atterrissage d’urgence en campagne. Lors de l’atterrissage, il a perdu le contrôle de l’avion qui est entré en collision avec la végétation. L’examen de l’épave a montré que le trim de lacet était sur la position centrale, légèrement à droite. Dans cette position, le lacet droit induit par la dissymétrie du vol avec le moteur droit coupé rend l’avion plus difficile à contrôler ».
Quelques commentaires supplémentaires :
– la rupture d’une seule courroie a entraîné un enchaînement menant à l’accident. Il n’y a pas de redondance pour couvrir une telle rupture de courroie.
– en cas de panne moteur sur bimoteur, il y a tout intérêt à rapidement passer le moteur mort en drapeau pour diminuer la traînée. Celle du disque hélicoïdal d’une hélice non passée en drapeau est très importante. Le DA62 est motorisé par deux Austro Engine AE330 turbocompressés de 180 ch chacun avec conduite moteur par monomanette.
– pour monter à la Vyse ou au moins tenir le palier, le moteur vif doit être sollicité au maximum, surtout si l’on se trouve à très faible hauteur. La traînée est diminuée par une inclinaison de quelques degrés sur le moteur vif.
– la chronologie de l’événement ne s’étale que sur 3 minutes soit une pression temporelle importante. On peut comprendre le stress au vu de la hauteur de l’appareil.
– si l’application de la puissance (97 %) au point fixe avait été réalisée, la courroie aurait peut être lâché au sol et l’alerte allumée lors de la course au décollage…
– l’alarme prise en compte par le pilote (température excessive) a peut-être amené le pilote à ne pas solliciter outre mesure le moteur gauche de crainte de rencontrer le même problème de température trop élevée.
– le processus de certification n’a pas permis de pointer les failles dans le manuel de vol qui a été modifié depuis. ♦♦♦
Illustrations © BEA, Diamond Aircraft
Lien vers le rapport intégral du rapport du BEA :
DA62PanneMoteur