Rapport d'enquête aéronautique A98H0003

Systèmes d'arrêt des moteurs

  1. Description des systèmes d'arrêt des moteurs
    1. Arrêt moteur normal
    2. Arrêt moteur d'urgence
  2. Examen des systèmes d'arrêt des moteurs
    1. Moteurs 1 et 3
    2. Moteur 2
  3. Conclusions relatives aux systèmes d'arrêt des moteurs
    1. Moteurs 1 et 3
    2. Moteur 2
  4. Fausse alarme incendie de moteur

Description des systèmes d'arrêt des moteurs

Arrêt moteur normal

Un commutateur de carburant libellé FUEL permet au dispositif de dosage de carburant (FMU) d'autoriser le démarrage ou de commander l'arrêt des moteurs. Il y a un commutateur de carburant libellé FUEL pour chaque moteur, qui est situé sous les manettes des gaz sur le tableau ENG START. Chaque commutateur FUEL de moteur fonctionne de la même façon. Le commutateur FUEL du moteur 2 est décrit ci-dessous.

Commutateur FUEL du moteur 2

Lorsque le commutateur FUEL d'un moteur est réglé sur ON, une tension de 28 V c.c. provenant du bus batterie par l'intermédiaire du disjoncteur B1-122 (en position B-12 sur le panneau supérieur) alimente le solénoïde d'ouverture du carburant du FMU en passant par la broche A2 du relais d'ouverture R2-5087 du robinet de carburant du moteur 2. Lorsque le solénoïde d'ouverture du carburant est mis sous tension, le carburant provenant de la pompe de carburant entraînée par le moteur peut pénétrer dans le FMU. Ce dernier est muni d'un robinet d'arrêt carburant interne sensible à la pression. Quand ce robinet d'arrêt détecte une augmentation de pression, il se met en position « carburant ouvert » et la mise à la masse au relais R2-5087 est interrompue. Comme le robinet d'arrêt du FMU est verrouillé hydrauliquement (la pression du carburant étant nécessaire à son déplacement), il reste en position « carburant ouvert » tant que la pression de carburant pénétrant dans le FMU se maintient. En perdant sa mise à la masse, le relais R2-5087 revient en position normale (fermée), et l'alimentation électrique de l'électrorobinet d'ouverture est interrompue. Comme il n'est pas nécessaire que le robinet d'arrêt carburant du FMU soit sous tension pour demeurer ouvert ou fermé, l'utilisation d'un relais et d'un robinet permet de réduire la charge sur la batterie. Une interruption de l'alimentation électrique au commutateur FUEL quand le moteur tourne n'a aucun effet sur le fonctionnement du moteur.

Lorsque le commutateur FUEL d'un moteur est réglé sur OFF, une tension de 28 V c.c. provenant du bus batterie par l'intermédiaire du disjoncteur B1-122 (en position B-12 du panneau supérieur) alimente le solénoïde de fermeture du carburant du FMU en passant par la broche A3 du relais de fermeture R2-5088 du robinet de carburant du moteur 2. Le carburant ne parvient alors plus au FMU et, en raison de la chute de pression de carburant, le robinet interne d'arrêt carburant se met en position « carburant coupé ». Pour limiter l'appel de courant sur la batterie, le relais R2-5088 est équipé d'un temporisateur réglé à cinq secondes. L'appel de courant sur le relais de fermeture du robinet de carburant est inférieur à celui sollicité par le solénoïde de fermeture du carburant du FMU, de sorte qu'au bout de cinq secondes, le relais s'ouvre et le solénoïde de fermeture perd son alimentation électrique. Comme le robinet d'arrêt carburant du FMU est verrouillé hydrauliquement, il reste en position « carburant coupé ».

Lorsque le commutateur FUEL est en position ON, le courant provenant du disjoncteur B1-122 passe aussi dans la bobine X du relais R2-5089 de verrouillage magnétique, « Engine 2 FADEC Reset » (réenclenchement FADEC moteur 2) situé sur le tableau d'équipement à droite de la partie de la cabine à l'aplomb de l'aile. Il s'ensuit l'ouverture des contacts fermés C2-C3 et D2-D3 du relais R2-5089, supprimant ainsi la mise à la masse des canaux A et B de la commande moteur électronique (EEC) du régulateur automatique à pleine autorité redondante (FADEC). Quand le commutateur FUEL est réglé sur OFF, la bobine X du relais R2-5089 est mise hors tension, et la bobine Y du relais R5-5089 est mise sous tension pour que les contacts C2-C3 et D2-D3 se ferment; le circuit de l'EEC du FADEC à la masse est alors rétabli et le FADEC est réenclenché.

Un réenclenchement du FADEC sans déplacement du commutateur FUEL est possible si deux pannes se produisent de la façon suivante : l'alimentation de la bobine X du relais R2-5089 est coupée par l'ouverture de son circuit; la bobine Y est mise sous tension de façon que le plongeur se déplace afin de modifier la position des contacts. Il est également possible de réenclencher l'EEC du FADEC en aval du relais R2-5089 en court-circuitant le circuit de signal entre le relais R2-5089 et l'EEC du FADEC.

Le seul circuit qui passait dans une zone incendiée est le fil d'alimentation provenant du disjoncteur B1-122, sur le panneau supérieur. Ce fil sort du côté gauche de la console supérieure dans le chemin de câbles AML, passe à gauche du tableau de distribution supérieur, puis descend du côté gauche jusqu'au compartiment avionique dans le chemin de câbles AAG. Le câblage du commutateur FUEL commence dans le module de commande de poussée du pylône, sous le plancher, puis chemine vers l'arrière jusqu'à la référence 1059, d'où il sort du plancher pour se diriger au milieu de la cabine, à la hauteur des porte-bagages. L'ouverture du circuit d'alimentation ou le déclenchement du disjoncteur B1-122 empêcheront l'arrêt du moteur 2 et le réenclenchement du canal B de l'EEC du FADEC.

Arrêt moteur d'urgence

L'arrêt d'urgence de chacun des trois moteurs s'effectue à l'aide de trois poignées coupe-feu « ENG FIRE » indépendantes situées sur le panneau supérieur central du poste de pilotage. Au début de son déplacement, la poignée coupe l'alternateur correspondant au moyen d'un coupe-circuit d'excitation d'alternateur. En poursuivant sa course, la poignée fait tourner un tambour sur lequel s'enroule un câble qui commande la fermeture du robinet d'arrêt du circuit hydraulique du moteur concerné. La poignée peut être tirée et tournée pour provoquer la décharge des bouteilles extincteurs du moteur. Le déplacement complet de la poignée ENG FIRE numéro deux ferme aussi mécaniquement deux robinets coupe-feu, commandés également par l'ensemble tambour-câble. Le robinet coupe-feu avant est situé dans l'aile gauche, et le robinet coupe-feu arrière est situé dans la queue. Le déplacement complet des poignées coupe-feu des moteurs 1 et 3 coupe l'arrivée du carburant aux moteurs en coupant électriquement les robinets coupe-feu des moteurs respectifs.

Examen des systèmes d'arrêt des moteurs

Moteurs 1 et 3

À l'aide de l'illustration de l'alimentation carburant du moteur (Engine Fuel Supply) figurant dans le catalogue illustré des pièces du MD-11, il a été possible d'établir qu'un robinet à guillotine repêché provenait du circuit de carburant du moteur 1 ou de celui du moteur 3, les deux robinets dans ces circuits ayant le même numéro de pièce. Quand le robinet a été découvert, la guillotine était proche de la position complètement fermée. Une matière fibreuse a été observée près du bord de la glissière, mais elle n'était pas coincée dans le robinet. Une fracture avait causée la séparation du moteur d'entraînement, et les arbres cannelés mâle et femelle étaient absents. On pouvait observer une fracture circulaire au bas de la cannelure femelle. La fracture montrait d'un côté des signes de rupture par cisaillement (autour de la surface externe de l'embout restant) et, de l'autre côté, une empreinte provenant de la cannelure mâle. L'empreinte laissée par la cannelure mâle indiquait une rupture en flexion associée à la rotation et la torsion dans le sens horaire du côté de la compression. Il y avait également des traces de frottement et des marques sur le boîtier le long de l'arbre, à 90 degrés du sens de flexion de l'arbre. La fracture en torsion de l'arbre et les traces de frottement sur le boîtier le long de l'arbre indiquaient que la première rupture en flexion avait probablement eu lieu quand la position de l'arbre correspondait à l'ouverture du robinet et que l'arbre avait tourné en position fermée au moment de sa rupture.

À l'aide de l'illustration de l'alimentation carburant du moteur (Engine Fuel Supply) figurant dans le catalogue illustré des pièces du MD-11, il a été possible d'établir qu'un deuxième robinet à guillotine repêché provenait du circuit du moteur 1 ou de celui du moteur 3. Seule la partie supérieure de la guillotine du robinet a été récupérée. Une fracture avait causé la séparation du moteur d'entraînement de la guillotine, et les quatre goujons de fixation étaient pliés comme s'ils avaient été soumis à un mouvement de rotation dans le sens horaire. L'arbre cannelé femelle et le levier de la guillotine étaient encore fixés au corps de la pièce, le levier coincé en position fermée. La disposition des torsions subies par les goujons de fixation du moteur d'entraînement du robinet à guillotine, qui indique une rotation dans le sens horaire, correspond à une défaillance du moteur qui aurait déplacé le levier de la guillotine vers la position fermée au moment de l'impact. Compte tenu du fait que les moteurs 1 et 3 fonctionnaient au moment de l'impact (DIT) et compte tenu du mode de défaillance du robinet, on croit que le robinet était ouvert au moment de l'impact.

Un robinet d'arrêt hydraulique à tournant sphérique a été identifié à l'aide d'une étiquette comme étant la pièce portant le numéro 148885-1 de Whittaker Controls, Inc., SN 2332. L'ensemble levier du robinet a été identifié par la comparaison de ses particularités aux données du catalogue illustré des pièces du MD-11; il provenait du circuit hydraulique du moteur 1 ou de celui du moteur 3. Un morceau de tige-poussoir était encore fixé au levier du robinet. Tel qu'il a été retrouvé, le tournant sphérique était en position d'ouverture, mais il pouvait pivoter librement. La tige de fixation du repère d'indication de position s'était rompue et elle semblait avoir été forcée au-delà de la butée de position ouverte. Il n'a pas été possible d'établir si ce robinet d'arrêt s'était déplacé au cours de l'impact.

Moteur 2

Le robinet coupe-feu avant (situé dans le bord de fuite de l'aile gauche) a été identifié dans le catalogue illustré des pièces du MD-11 grâce à un morceau de tuyau, numéro de pièce AAL7000-501, qui lui était fixé. Le robinet à guillotine actionné mécaniquement a été identifié par une étiquette comme étant la pièce numéro AV16A1348B, portant le numéro de série N60100. Le robinet a été trouvé en position fermée. La poignée de commande, qui est normalement reliée à l'ensemble câble par l'intermédiaire d'une biellette et d'un tambour, s'était rompue. La position fermée avait été « dépassée » par des marques de frottement qui s'étendaient au-delà de la butée d'arrêt sur une distance d'environ 3/8 de pouce. Le bossage interne, qui sert de logement au levier de commande, présentait une rainure profonde qui commençait à mi-chemin entre les butées d'arrêt des positions ouverte et fermée et qui s'étendait au-delà de la butée d'arrêt de la position fermée, jusqu'aux marques de « dépassement ». Cette rainure indique que le robinet coupe-feu était probablement ouvert au moment de l'impact et qu'il avait été entraîné en position fermée par les forces d'impact.

Le robinet coupe-feu arrière du moteur 2 était encore fixé à une partie de la structure de l'empennage. Ce robinet a été identifié grâce à une étiquette comme étant la pièce numéro 233865-1, portant le numéro de série 035. On a démonté ce robinet de la structure environnante et on a découvert qu'il était en position ouverte. Le levier de commande du corps du robinet était en butée sur la position ouverte, et la butée n'était pas endommagée. L'extrémité du bras de commande du corps du robinet s'était rompue au niveau du trou de la broche de réglage en raison d'un impact qui avait imposé une charge latérale de flexion sur le levier et qui avait bloqué le levier de commande dans sa position. La plaque d'extrémité de la guillotine avait subi un impact qui avait arraché trois de ses quatre vis de fixation et l'avait tordue sur le côté. La paroi interne de la plaque présentait une rainure due au contact avec l'extrémité de la guillotine quand celle-ci était en position ouverte. La position du robinet à guillotine lorsqu'il a été repêché ainsi que les dommages subis par le levier de commande et la plaque d'extrémité de la guillotine indiquent que le robinet coupe-feu était probablement ouvert au moment de l'impact.

Le robinet d'arrêt hydraulique à tournant sphérique a été identifié à l'aide d'une étiquette comme étant une pièce portant le numéro 148885-1 de Whittaker Controls, Inc., SN 2279. L'ensemble levier du robinet a été identifié par la comparaison de ses particularités aux données du catalogue illustré des pièces du MD-11; il provenait du moteur 2. Un morceau de tige-poussoir était encore fixé au levier du robinet. Tel qu'il a été retrouvé, le tournant sphérique était en position d'ouverture, mais il pouvait pivoter librement. La tige de fixation du repère d'indication de position s'était rompue et elle semblait avoir été forcée au-delà de la butée de position ouverte. Il n'a pas été possible d'établir si ce robinet d'arrêt s'était déplacé au cours de l'impact.

Conclusions relatives aux systèmes d'arrêt des moteurs

Moteurs 1 et 3

La position ouverte des robinets d'arrêt hydrauliques des moteurs 1 et 3 était compatible avec la position ouverte des deux robinets coupe-feu des moteurs et les résultats des examens des moteurs. Ces observations indiquent que les moteurs 1 et 3 fonctionnaient au moment de l'impact.

Moteur 2

La position ouverte du robinet d'arrêt hydraulique du moteur 2, telle qu'il a été récupéré, était compatible avec les positions ouvertes des robinets coupe-feu avant et arrière du moteur 2 en raison du fait que les trois robinets sont commandés par la même poignée coupe-feu. Tirer la poignée coupe-feu aurait provoqué la fermeture des trois robinets.

L'incendie dans la zone du plafond du poste de pilotage aurait pu endommager l'ensemble câbles et poulies du système coupe-feu, créant suffisamment de mou dans les câbles pour que le fait de tirer sur la poignée coupe-feu du moteur numéro deux n'ait aucun effet sur les robinets coupe-feu et le robinet d'arrêt hydraulique. Comme les robinets étaient ouverts, il s'ensuit que le moteur 2 ne pouvait s'être arrêté parce que quelqu'un aurait tiré la poignée coupe-feu.

On a déterminé que le moteur 2 avait été coupé par l'équipage à l'aide du commutateur FUEL pour les raisons suivantes :

  1. L'examen du moteur et des données du FADEC indiquent que le moteur 2 était arrêté avant l'impact.
  2. L'examen du système d'arrêt moteur d'urgence (robinet coupe-feu avant, robinet coupe-feu arrière et robinet d'arrêt hydraulique) indique que le système actionné par câbles ne pouvait avoir arrêté le moteur.
  3. Les données de la mémoire permanente du FADEC du moteur 2 indiquent qu'il y avait eu une réinitialisation de l'EEC. Elle ne pouvait se faire qu'au moyen du relais de réenclenchement du FADEC, lui-même commandé par le commutateur de carburant du moteur (FUEL) placé en position OFF, à condition que le bus batterie fournisse du courant 28 V c.c.
  4. Le FMU du moteur est équipé d'un robinet d'arrêt à verrouillage hydraulique. Aucune alimentation électrique n'est nécessaire pour maintenir ce robinet d'arrêt en position ouverte. Par conséquent, une perte d'alimentation électrique au commutateur FUEL n'aurait pas provoqué l'arrêt du moteur.
  5. Le fait que la pompe d'appoint arrière droite du réservoir 2 ne fonctionnait pas (la situation concernant le fonctionnement des autres pompes du réservoir 2 n'est pas connue avec certitude) est en accord avec la réaction du contrôleur de circuit carburant en mode automatique qui répond à un arrêt du moteur 2 commandé par le commutateur FUEL. Ce commutateur est muni d'un ensemble distinct de contacts servant à signaler au contrôleur du circuit carburant qu'il doit fermer les pompes de carburant dans le réservoir correspondant.

Fausse alarme incendie de moteur

Le fil de mise à la masse des voyants de la poignée coupe-feu du moteur 2 passe par le même endroit que le chemin de câbles AMK dans lequel on sait qu'il s'était produit des arcs électriques (détection incendie boucle « A » du moteur 2 et fils des phares à haute intensité). Si ce fil de masse avait été court-circuité en un point donné de son parcours, le voyant de la poignée coupe-feu du moteur 2 et le voyant du commutateur FUEL du moteur se seraient allumés.

L'une des deux listes de vérifications en cas d'urgence de l'équipage de conduite a été retrouvée en position fermée, le recto de la page 3 et le verso de la page 2 ayant été endommagés par l'incendie. La page 3 de cette liste est la page d'incendie moteur. La première mesure à prendre en cas d'incendie moteur, selon la liste de vérifications, est de ramener la manette des gaz en position de ralenti, puis de régler le commutateur FUEL pour le moteur 2 sur OFF. Ce commutateur avait été réglé sur OFF. Les dommages subis par la liste de vérifications pourraient être une indication que celle-ci était ouverte à la page 3, et le fait que l'une des premières mesures à prendre en cas d'incendie de moteur, d'après cette liste, est de régler le commutateur FUEL sur OFF tend à valider la théorie selon laquelle l'équipage aurait réagi à une alarme incendie de moteur.

Si l'équipage avait arrêté le moteur 2 en raison d'une alarme incendie de moteur et avait suivi la liste de vérifications, alors la poignée coupe-feu du moteur 2 aurait aussi dû être tirée et au moins une des deux bouteilles extincteurs du moteur 2 aurait dû être déchargée. L'examen des robinets coupe-feu du moteur 2 commandés par câbles et l'examen des bouteilles extincteurs du moteur 2 ont révélé que les robinets n'avaient pas été déplacés et que les bouteilles n'avaient pas été déchargées. On ne connaît pas l'étendue des dommages causés par l'incendie à l'ensemble câbles et poulies du système coupe-feu dans le plafond du poste de pilotage. Si les poulies en matière phénolique avaient été endommagées par le feu au point que les câbles aient pris du mou, il est possible que le fait de tirer la poignée coupe-feu du moteur 2 ait eu peu d'effet, ou aucun effet du tout, sur la fermeture des robinets coupe-feu du moteur (déplacer la poignée n'aurait eu pour effet que de rattraper le mou dans les câbles). Toutefois, le mou dans les câbles, s'il y en avait, n'aurait pas empêché l'équipage de décharger les bouteilles extincteurs. Le fait que l'arrêt du moteur se soit produit vers la fin du vol, quelques instants avant l'impact, est compatible avec le fait que les membres d'équipage avaient peu de temps, dans un environnement hostile, pour compléter la procédure d'arrêt du moteur, même s'ils l'avaient déjà commencée.