À identifier et à traiter avant la panne moteur.
Fin octobre, le National Transportation Safety Bureau (NTB) a diffusé une Safety Alert concernant les soupapes d’échappement dont le contenu est repris ci-dessous. Il est précisé que « le grippage d’une soupape dans les moteurs à pistons alternatifs peut interrompre le cycle de combustion, provoquant de fortes vibrations et une perte partielle de puissance du moteur. Selon l’endroit où la soupape se grippe dans le guide-soupape, les tiges de culbuteur peuvent également se tordre ».
« Le grippage des soupapes est dû à l’accumulation de dépôts sur la tige de soupape et/ou
le guide-soupape. Parmi les facteurs contribuant à cette accumulation, on peut citer une surchauffe localisée à l’intérieur du capot moteur, une utilisation peu fréquente de l’aéronef ou un refroidissement brusque du moteur ».
« D’autres facteurs contributifs incluent un mélange air/carburant incorrect, un fonctionnement à des températures ambiantes élevées, un vol à faible vitesse avec un refroidissement réduit, ainsi que l’utilisation d’un carburant à forte teneur en plomb.
Ces conditions sont fréquemment observées sur les hélicoptères à pistons en raison de leurs températures de fonctionnement plus élevées, ainsi que sur les avions d’écoles de pilotage
en raison de réglages de mélange riche, de vols à débit constant et d’exercices de circuit d’aérodrome ».
« Les pilotes qui ne connaissent pas les signes d’une soupape grippée peuvent être confrontés à une situation inattendue : un moteur qui tourne de manière irrégulière et une perte notable de puissance, des phénomènes rarement abordés lors de la formation initiale
au pilotage. Ces symptômes sont souvent mal interprétés en vol et peuvent s’avérer particulièrement alarmants lorsqu’ils surviennent lors du décollage ou de l’atterrissage ».
« Cependant, dans certains cas, bien que la situation soit alarmante, l’avion peut encore être capable de maintenir son vol. Le moment de loin le plus sûr pour faire face à des soupapes qui coincent ou qui sont bloquées intervient avant le décollage. Il est donc essentiel de savoir reconnaître ces signes et de savoir comment y réagir ».
Que peuvent faire les propriétaires et les exploitants ?
– « Veiller à ce que les filtres à huile et à air soient remplacés aux intervalles recommandés par le constructeur d’origine.
– Identifier les symptômes d’un grippage des soupapes, tels qu’un fonctionnement irrégulier du moteur (en particulier à froid), des températures d’échappement (EGT) faibles et des températures de culasse basses (généralement sur un seul cylindre).
– Utiliser les techniques appropriées de « mélange pauvre » pour ajuster le mélange
air-carburant – techniques à retrouver dans le manuel de vol ou dans le manuel d’utilisation du moteur ».
Que peuvent faire les mécaniciens ?
– « Sensibiliser les pilotes et les propriétaires à l’importance du respect des intervalles de vidange d’huile.
– Utiliser les données disponibles issues des dispositifs de surveillance des moteurs pour diagnostiquer et résoudre les problèmes de fonctionnement irrégulier des moteurs.
– Se familiariser avec les types d’aéronefs et les environnements d’exploitation les plus exposés au risque de grippage des soupapes (par exemple, les hélicoptères à pistons et les écoles de pilotage).
– S’assurer que les déflecteurs d’air de refroidissement et les tôles déflectrices (baffles) sont en bon état afin d’éviter toute surchauffe localisée des cylindres.
– Suivre les instructions d’entretien du constructeur du moteur pour diagnostiquer, mesurer ou débloquer les soupapes grippées ».
Le NTSB donne trois cas comme exemple d’événements liés aux soupapes d’échappement.
– En 2019, le pilote d’un Zenair CH750 a vu son moteur s’arrêter en descente, avec impossibilité de redémarrer d’où un atterrissage forcé. L’analyse des données a montré que 45 secondes après la réduction de la puissance pour descendre, les EGT des cylindres 1 et 3 ont chuté mais les EGT des cylindres 2 et 4 ont augmenté au même moment avant de chuter rapidement quand la pression d’essence a diminué. La soupape d’échappement du cylindre 3 a été trouvée ouverte, dégradant la compression du cylindre, l’allumage et l’arrivée du mélange dans les cylindres.
– En 2022, un Cessna 172F a été endommagé lors de la seconde tentative de décollage. Après avoir fait une accélération-arrêt, le pilote est revenu au point d’attente pour de nouveaux essais moteur. Des témoins précisent que le moteur fonctionnait mal durant cette première tentative et lors du roulage. Au deuxième décollage menant à l’accident (pilote et passager tués), un témoin confirme que le moteur était trop riche – sans doute au vu des gaz d’échappement noirs… L’analyse du moteur a montré une soupape d’échappement « collée » au cylindre avec de la matière ayant augmenté le diamètre de la tige (photo ci-dessous).
Les dépôts ont montré la présence de résidus de carburant non brûlé. Un examen par un mécanicien aurait dû être effectué avant tout décollage.
– En 2024, un Piper PA-32 a subi une panne partielle de puissance au décollage. L’appareil n’étant pas capable de tenir le palier, le pilote a effectué un atterrissage forcé. L’analyse des soupapes a révélé la présence de carbone sur les guides d’échappement de 5 cylindres.
De plus, des signes d’un mélange excessivement riche ont été observés ainsi qu’un problème au niveau du système thermostatique du circuit de refroidissement, menant à de fortes températures de l’huile. Le pilote a rapporté que trois événements avaient déjà été subis
avec une perte de puissance mais la documentation côté maintenance n’a pas montré d’intervention côté guides et soupapes d’échappement en conformité avec un Bulletin Service du motoriste. Le suivi des procédures recommandées pour les inspections aurait permis de détecter et de corriger la concentration de carbone qui a mené à la perte de puissance le jour de l’accident et lors de vols précédents.
On peut rajouter que dans certains cas, un mauvais fonctionnement d’un ou de plusieurs soupapes d’échappement peu entraîner la diffusion de monoxyde de carbone. ♦♦♦
Photo © Aircraft Spruce et NTSB