Rapport d'enquête du SR 111

1.14.12  Matériaux de propagation de l'incendie

1.14.12.1  Matelas isolants

Les matériaux d'isolation thermique et acoustique sont utilisés en grande quantité dans le fuselage de l'avion afin de maintenir une température confortable dans la cabine et de réduire le bruit dans la cabine et le poste de pilotage (voir Figure 4). Bien que des matériaux comme les composés de polymères fluorés ou la mousse de polyéthylène aient aussi été utilisés à cet effet, les matelas isolants constituent de loin le choix le plus populaire. Ces matelas isolants sont généralement installés directement contre l'intérieur du revêtement du fuselage, par-dessus les cadres et autour des gaines de conditionnement d'air.

Les matelas isolants sont fabriqués d'un isolant matelassé en fibre de verre enveloppé d'un recouvrement protecteur sous la forme d'une mince membrane étanche. Cette couverture protectrice est une construction mixte dans laquelle une mince toile de nylon ou de polyester peut être collée à la membrane afin de prévenir les déchirures. On peut également utiliser du ruban adhésif pour joints afin de joindre plusieurs matelas isolants en un seul. Les matériaux d'isolation thermique et acoustique doivent satisfaire aux critères d'essais d'inflammabilité de l'annexe F de la FAR 25.853.

Pour faire le choix d'un recouvrement pour les matelas isolants, on tient compte de la durabilité, de la résistance au feu, du poids, de l'imperméabilité et de la facilité de fabrication. Deux matériaux largement utilisés dans l'industrie de l'aviation et qui avaient été utilisés dans l'avion en question sont le PET et le PVF. Le PET est couramment connu sous le nom de MylarMD[68], et le PVF est couramment connu sous le nom de TedlarMD[69]. Les deux matériaux peuvent être métallisés ou non, et leur utilisation était autorisée en vertu des essais de certification de la FAA en vigueur à ce moment.

L'essai d'inflammabilité utilisé pour la certification des matelas isolants recouverts de PET métallisé était l'essai au bec Bunsen à la verticale (voir la rubrique 1.14.1.2). Dans cet essai, on suspendait une bande du matériau isolant à la verticale au-dessus d'un bec Bunsen, pour ensuite la soumettre à une flamme durant 12 secondes. Pour que l'essai soit réussi, au moins trois éprouvettes du matériau du matelas isolant doivent s'éteindre d'elles-mêmes dans un délai moyen de 15 secondes après le retrait de la flamme. En outre, la longueur de combustion moyenne ne doit pas dépasser 20 cm (8 po), et le matériau fondu qui s'égoutte du matériau du matelas isolant ne doit pas brûler durant plus de 5 secondes en moyenne. Les matelas isolants recouverts de PET métallisé satisfont à ces critères; lorsqu'il est exposé à la flamme du bec Bunsen, le matériau se recroqueville immédiatement et ne s'enflamme pas.

Douglas a utilisé des matelas isolants recouverts de PET métallisé sur différents modèles d'avion de série entre 1981 et 1994. Les matelas isolants recouverts de PET métallisé ont ensuite été remplacés par des matelas isolants recouverts de PET non métallisé.

Sur l'avion en question, construit en 1991, des matelas isolants recouverts de PET métallisé avaient été utilisés pour isoler le fuselage. Ils avaient également été utilisés pour isoler certaines gaines d'air conditionné. La plus grande partie des gaines d'air conditionné était toutefois isolée au moyen de matelas isolants recouverts de PVF métallisé (voir Figure 4).

1.14.12.2  Incidents antérieurs connus

Entre novembre 1993 et mars 1999, on compte sept incidents connus liés à des matelas isolants recouverts de PET métallisé ou de PVF métallisé qui se sont enflammés et ont propagé la flamme. Ces incidents se sont produits sur un MD-87, un MD-82 et deux B737-300 en 1994 et 1995, et sur trois MD-11 en 1995 (DIT1-96).

Les sources d'inflammation dans chaque cas étaient relativement peu importantes et comprenaient des arcs électriques, des ébarbures métalliques brûlantes et la rupture d'un ballast d'éclairage. Dans tous les cas sauf un, l'incendie s'est déclaré dans l'avion au sol. Dans le cas de l'incendie en vol, le moment de l'incendie n'a pu être établi, les dommages n'ayant été découverts qu'au cours de l'entretien subséquent.

L'Administration de l'aviation civile de Chine (CAAC) a mené l'enquête sur trois de ces incidents : les deux Boeing 737 qui contenaient du PET et un MD-11 qui contenait du PET métallisé. Selon les documents disponibles, la CAAC a effectué des essais sur le matériau des matelas isolants recouverts de PET (code de matériel BMS8-142 de Boeing). Elle a établi qu'une fois enflammé, le matériau était complètement consumé par la flamme. Dans un rapport daté du 24 mai 1996, qui a été communiqué à la FAA, la CAAC recommandait d'informer le constructeur que « les matelas isolants installés sur les Boeing 737-300, [et sur les] MD-11 sont inflammables. Le constructeur devrait réagir rapidement et de façon positive ».

Dans une réponse au rapport de la CAAC datée du 24 juillet 1996, la FAA indiquait son intention d'étudier le comportement des matériaux de matelas isolants à plus grande échelle. La FAA indiquait également que, bien que les essais menés par la CAAC aient été indicatifs, le type d'essai mené par la CAAC (inflammation à la bordure cousue de l'échantillon) n'était pas obligatoire pour la certification.

Le 9 août 1996, Douglas publiait une lettre à tous les exploitants de plusieurs types d'avion construits par la société à propos des matelas isolants. La lettre contenait les renseignements suivants :

[traduction] À la suite de récents incendies au sol liés à des matelas isolants recouverts de Mylar métallisé sur des avions MD-80 et MD-11, Douglas a examiné ses méthodes pour les essais d'inflammabilité des matelas isolants. Nous avons conclu qu'un élargissement des conditions de ces essais, comprenant l'ajout de conditions d'inflammation à celles déjà appliquées auparavant, permettrait de mieux établir les caractéristiques d'inflammabilité des matelas isolants. Tous les matériaux des matelas isolants installés à bord des avions construits par Douglas ont satisfait aux normes applicables pour la certification par la FAA. Douglas recommande que les exploitants cessent d'utiliser les matelas isolants en Mylar métallisé de référence (D) et les rubans de référence (E). Douglas recommande également que les critères d'essais élargis de Douglas, publiés dans le document DMS 2446 de référence (C) ci-joint, soient appliqués par les exploitants lors du remplacement des matelas isolants dans les avions en service...

Douglas a informé la FAA et l'industrie de ses conclusions à l'égard des essais d'inflammabilité et elle participe à un groupe de travail FAA/industrie sur l'inflammabilité qui traite des méthodes d'essais et de l'inflammabilité de matériaux comme ceux qui sont utilisés pour les matelas isolants. Le groupe de travail conduira des essais d'inflammabilité sur les matelas isolants provenant de fournisseurs connus et testera des échantillons de différentes tailles dans différentes configurations d'essai. À partir des données tirées des essais menés par le groupe de travail et des essais que la société continuera de mener, Douglas entend élaborer un ensemble encore plus rigoureux de critères d'essai d'inflammabilité.

Le document DMS 2446, daté du 5 août 1996, présentait un nouvel essai d'inflammabilité qui devait être utilisé par tous les fournisseurs de matelas isolants de McDonnell Douglas. L'essai, mis au point par les avionneurs, comprenait l'exposition d'un échantillon du matelas isolant à des tampons de cotons imbibés d'alcool isopropylique enflammés (essai de type tampon de coton). McDonnell Douglas a découvert que les matelas isolants recouverts de PET métallisé, soumis à un tel essai, s'enflammaient et continuaient de brûler.

La lettre aux exploitants expliquait également que McDonnell Douglas avait entrepris d'installer des matelas isolants recouverts de PET dans les avions de série et que la société tentait de trouver des matériaux améliorés qui satisferaient à des critères d'inflammabilité plus stricts tout en continuant de présenter les autres caractéristiques souhaitées. Finalement, McDonnell Douglas a émis le 31 octobre 1997 un bulletin de service recommandant aux exploitants de MD-11 d'enlever les matelas isolants recouverts de PET métallisé et de les remplacer par des matelas isolants recouverts de PVF métallisé. Le bulletin de service annonçait également que les avions de série en construction utiliseraient également des matelas isolants recouverts de PVF métallisé.

En novembre 1989, la FAA, avec d'autres organismes de réglementation et des représentants de l'industrie, ont formé le International Aircraft Materials Fire Test Working Group. De 1996 à 1997, ce groupe de travail a mené des essais afin d'évaluer le comportement de différents matelas isolants à la fois face à l'essai de certification au bec Bunsen et aux essais de type tampon de coton mis au point par l'industrie. Il s'en est suivi la publication en septembre 1997 d'un document diffusé par le département des Transports des É.-U. sous le titre Evaluation of Fire Test Methods for Aircraft Thermal Acoustical Insulation (DOT/FAA/AR-97/58)(évaluation des méthodes d'essai de résistance au feu pour l'isolant thermique et acoustique d'aéronef). Les extraits qui suivent sont tirés de ce document:

[traduction] Le présent rapport présente les résultats des essais d'inflammabilité menés à la ronde par différents laboratoires sur les matelas d'isolation thermique et acoustique et les pellicules utilisées comme revêtements isolants. Ces travaux ont été demandés par l'industrie aéronautique à la suite d'incidents qui ont révélé que la propagation des flammes était liée aux matelas d'isolation thermique et acoustique. Des essais d'inflammabilité à la verticale ont été menés comme prévu à l'annexe F de la FAR 25.853. En outre, un essai de type tampon de coton, mis au point par les avionneurs, a également fait l'objet d'une évaluation. Pour mener ces essais de type tampon de coton, on a placé un tampon de coton imbibé d'alcool et enflammé contre un matelas taillé pour l'essai et on a mesuré la longueur de combustion la plus longue. Les résultats indiquent que les essais de type tampon de coton ont donné des résultats uniformes, ce qui n'avait pas été le cas des essais d'inflammabilité à la verticale. C'était particulièrement le cas pour une pellicule de recouvrement donnée, qui avait réussi l'essai d'inflammabilité à la verticale selon 50 % des laboratoires participants alors que tous les laboratoires, sauf un, avaient indiqué que la pellicule avait entièrement brûlé lors de l'essai de type tampon de coton, le dernier laboratoire rapportant que l'échantillon avait brûlé à 75 %...

Le poly(fluorure de vinyle) (PVF) métallisé et le poly(éthylène téréphtalate) (PET) métallisé ou non métallisé sont actuellement les pellicules les plus largement utilisées dans l'industrie aéronautique...

Dans l'air, le PET brûle avec une flamme fumante accompagnée de fusion, d'égouttement et d'un peu de carbonisation. Des traitements ignifuges s'imposent donc. Le traitement comprend habituellement l'incorporation de matériaux halogénés ou non halogénés dans la molécule de polymère ou comme additifs. Des activateurs aux oxydes métalliques, comme l'oxyde d'antimoine, sont fréquemment inclus. Bien que les pellicules ignifuges de PET puissent résister à une source d'inflammation faible dans un flux thermique de faible intensité, elles brûlent facilement quand un incendie fait rage...

Dans l'air, la pellicule de PVF biorienté (Tedlar) présente des caractéristiques de combustion similaires à celles de la pellicule de PET...

La face frontale de l'échantillon de matelas isolant au PET métallisé a été totalement consumée lors de l'essai de type tampon de coton, ont signalé tous les laboratoires sauf un, qui a rapporté que 75 % de la face frontale avait été consumée. Voilà qui contraste fortement avec les résultats de l'essai d'inflammabilité à la verticale, que les échantillons de PET métallisé/fibre de verre (comprimé et non comprimé) ont subi avec succès dans la plupart des cas. Il en ressort que l'essai de type tampon de coton s'est avéré plus reproductible que l'essai d'inflammabilité à la verticale pour ce système particulier de fibre de verre/pellicule...

Les classes de pellicule de PET métallisé évaluées dans cette série d'essais sont inflammables et pourraient permettre à un incendie de se propager.

Le document Evaluation of Fire Test Methods for Aircraft Thermal Acoustical Insulation (évaluation des méthodes d'essai de tenue au feu de l'isolant thermique et acoustique pour les  aéronefs) décrit cinq incidents (inclus dans les sept événements notés plus hauts) survenus entre 1993 et 1995, qui ont révélé que la propagation de l'incendie était liée aux matelas isolants.

Après l'accident de SR 111, dans un communiqué daté du 14 octobre 1998, l'administrateur de la FAA a déclaré que la FAA élaborerait une nouvelle spécification d'essais pour les matériaux isolants utilisés à bord des avions et qu'elle exigerait que les matériaux actuels soient remplacés par d'autres qui satisferaient aux nouvelles normes d'essais. Le 20 septembre 2000, la FAA émettait un avis de projet de réglementation préconisant l'adoption de normes d'inflammabilité plus rigoureuses pour tous les matériaux d'isolation thermique et acoustique.

Vers la fin de 1997, McDonnell Douglas avait cessé d'utiliser les matelas isolants recouverts de PET métallisé et de PET dans les avions de série. Toutefois, l'utilisation de matelas isolants recouverts de PET métallisé s'est poursuivie jusqu'en 2000, lorsque la FAA a publié des consignes de navigabilité exigeant le retrait de ces matelas des avions en service. La FAA a aussi publié un NPRM proposant de nouvelles normes d'inflammabilité pour les matériaux d'isolation thermique et acoustique.

1.14.12.3  Effets de la contamination sur le matériau de recouvrement des matelas isolants

Des essais effectués pour le compte du BST ont montré que plusieurs matériaux retrouvés dans la zone endommagée par l'incendie de SR 111 sont inflammables avant même qu'ils soient exposés à leur milieu d'utilisation prévu; en fait, ils sont inflammables même s'ils ne sont pas contaminés. À titre d'exemples, on trouve les matériaux de recouvrement des matelas isolants, les bandes adhésives pour joints, la mousse de polyéthylène et les embouts en élastomère de silicone.

On trouve peu de renseignements dans l'industrie pour quantifier les effets de la contamination. Selon diverses sources[70], les caractéristiques d'inflammabilité des matériaux peuvent être compromises en service, c'est-à-dire lorsque ces derniers sont exposés à des contaminants comme la poussière, des fibres, des adhésifs, de la graisse, de l'huile ou des inhibiteurs de corrosion[71]. Aucun résultat d'essai corroborant n'existait pour appuyer cette information. Dans certains essais d'inflammabilité menés par le BST et dans lesquels des matelas isolants légèrement contaminés retirés de MD-11 en service ont été testés, aucune différence appréciable n'avait été remarquée dans les caractéristiques d'inflammabilité du matériau.

L'industrie de l'aviation n'a pas encore quantifié les conséquences de la contamination sur le maintien de la navigabilité aérienne des matelas isolants. Toutefois, la recherche a montré un lien entre l'inflammabilité et la contamination. L'extrait suivant provient du bulletin d'information 00-09 sur les normes de vol de la FAA, publié le 28 septembre 2000 et prenant fin le 30 septembre 2001, qui était intitulé « Special Emphasis Inspection on Contamination of Thermal/Acoustic Insulation » (inspection spéciale de la contamination de l'isolant thermique et acoustique) :

[traduction] Les résultats de la recherche ont montré, par contre, que l'inflammabilité de la plupart des matériaux peut changer si ces derniers sont contaminés. La contamination peut se présenter sous la forme de fibres, de poussière, de graisse, etc., et elle peut augmenter la vulnérabilité du matériau à s'enflammer et à propager les flammes.

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