Rapport d'enquête aéronautique A98H0003

Sélecteur SMOKE ELEC/AIR

  1. Description du sélecteur SMOKE ELEC/AIR
    1. Positions du sélecteur SMOKE ELEC/AIR
  2. Examen du sélecteur SMOKE ELEC/AIR
  3. Conclusion relative au sélecteur SMOKE ELEC/AIR
    1. Influence de la position du sélecteur SMOKE ELEC/AIR sur le largage du carburant
      1. Largage de carburant commandé et sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF
      2. Sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF et largage de carburant arrêté
      3. Sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF et largage de carburant poursuivi
      4. Sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF et largage de carburant commencé
    2. Utilisation potentielle du sélecteur SMOKE ELEC/AIR pouvant causer l'arrêt de fonctionnement des enregistreurs
    3. Utilisation potentielle du sélecteur SMOKE ELEC/AIR après l'arrêt de fonctionnement des enregistreurs

Description du sélecteur SMOKE ELEC/AIR

Le sélecteur SMOKE ELEC/AIR commande les fonctions d'isolement des circuits de conditionnement d'air et des circuits électriques lorsque le système est en mode auto ou manuel.

Le sélecteur est un dispositif de commutation rotatif à quatre positions qu'il faut enfoncer pour tourner. Le corps du sélecteur comprend quatre bornes superposées identifiées A, B, C et D. Le col du sélecteur est fileté et comprend une fente recevant une languette de verrouillage pour aligner et positionner le sélecteur sur le tableau. Le filetage du col permet d'utiliser deux écrous (un de chaque côté du tableau) pour fixer le sélecteur en place sur le tableau. L'arbre du sélecteur se prolonge d'environ un demi-pouce au-delà du col fileté pour recevoir le bouton du sélecteur. L'arbre comporte un méplat (usiné sur le quart environ du diamètre de l'arbre) pour permettre d'aligner le bouton avec le sélecteur. Le méplat de l'arbre est conçu pour être dirigé vers le haut et l'arrière lorsque le sélecteur est monté sur le tableau à la position NORM. L'arbre comprend aussi deux autres méplats détalonnés qui sont usinés à partir de la circonférence de l'arbre pour rejoindre un point en V situé à l'opposé du méplat (le V étant à la position six heures, vu de l'arrière). Les méplats sont détalonnés, en ce qu'ils ne se rendent pas jusqu'à l'extrémité de l'arbre, comme le fait le méplat usiné. Les méplats sont conçus de manière que deux vis de pression, montées dans le bouton, peuvent être serrées sur l'arbre pour fixer le bouton sur ce dernier.

(Voir la photo « Sélecteur SMOKE ELEC/AIR ».)

Positions du sélecteur SMOKE ELEC/AIR

Le sélecteur a quatre positions : NORM, 3/1 OFF, 2/3 OFF et 1/2 OFF. Il faut l'enfoncer et le tourner dans le sens horaire pour le régler à la position suivante.

(Voir l'illustration « Sélecteur SMOKE ELEC/AIR ».)

Positions du sélecteur SMOKE ELEC/AIR

Position Effet
NORM Tous les relais d'alternateur, les relais d'alimentation auxiliaire, les relais de couplage bus et les disjoncteurs c.c. de couplage à distance se trouvent en mode auto ou manuel normal. Le circuit de conditionnement d'air fonctionne normalement.
3/1 OFF L'alimentation du circuit de l'alternateur 3 est coupée. Le mode ECON et le bus 3 de l'office ne sont pas alimentés. Les écrans de visualisation (EIS) passent au plus brillant. Le groupe de conditionnement d'air 1 et l'alimentation 1 en air sont coupés.
2/3 OFF Le circuit de l'alternateur 3 est alimenté de nouveau, et l'alimentation du circuit de l'alternateur 2 est coupée. Le bus 3 de l'office est alimenté de nouveau, et l'alimentation du bus 2 de l'office est coupée. Le groupe de conditionnement d'air 1 et l'alimentation 1 en air sont rétablis. Le groupe de conditionnement d'air 3 et l'alimentation 3 en air sont coupés.
1/2 OFF Le circuit de l'alternateur 2 est alimenté de nouveau, et l'alimentation du circuit de l'alternateur 1 est coupée. Le bus 2 de l'office est alimenté de nouveau, et l'alimentation du bus 1 de l'office est coupée. Le transfert automatique de l'alimentation de secours est invalidé. Le groupe de conditionnement d'air 3 et l'alimentation 3 en air sont rétablis. Le groupe de conditionnement d'air 2 et l'alimentation 2 en air sont coupés.
NORM Le circuit de l'alternateur 1 est alimenté de nouveau. La fonction ECON du système de ventilation est rétablie, et le bus 1 de l'office fonctionne de nouveau normalement. Les écrans de visualisation reviennent en mode de luminosité automatique. Le groupe de conditionnement d'air 2 et l'alimentation 2 en air sont rétablis.

Examen du sélecteur SMOKE ELEC/AIR

Ce qui restait du sélecteur SMOKE ELEC/AIR a été récupéré et examiné en partie, notamment le col fileté du sélecteur, les deux écrous de montage, la languette de verrouillage et sa rondelle ainsi que la base du sélecteur. Deux marques ont été relevées sur le col fileté du sélecteur, et on a demandé au fabricant de fournir un sélecteur de référence pour comparaison. (Ce sélecteur a été fourni par Honeywell et est identifié par le numéro de pièce produite 1-12817. Une étiquette sur le sélecteur indiquait qu'il avait été fabriqué par Janco Corporation, à Burbank (Californie) et que ses caractéristiques nominales étaient de 5 A, 115 V c.a. Le numéro 51-2006 (8743) était embouti sur le corps du sélecteur.)

Les quatre bornes superposées du sélecteur et de l'arbre avaient été arrachées du col et de la base du sélecteur, et elles n'ont pas été retrouvées. La base du sélecteur était pliée, et les deux trous de cosse de la base du sélecteur avaient été ouverts par arrachement. Vu directement de l'arrière, le rebord du col fileté du sélecteur présentait deux rainures, une à 3 heures et une à 6 heures, et le rebord avait été roulé entre les positions 7 et 8 heures.

(Voir les photos « Sélecteur SMOKE ELEC/AIR - col de l'arbre » et « Sélecteur SMOKE ELEC/AIR - zone en V - alignement avec la rainure ».)

Conclusion relative au sélecteur SMOKE ELEC/AIR

Les dommages subis par la base du sélecteur et les deux trous de cosse du sélecteur correspondent à l'application d'une charge latérale sur la base de ce dernier. La partie endommagée du rebord du col fileté du sélecteur correspond au fait que l'arbre aurait touché la surface intérieure du col à la suite de l'application de la charge latérale ou de la déformation subie par le sélecteur. Les deux rainures correspondaient à l'emplacement et aux dimensions des coins des méplats détalonnés usinés sur l'arbre. La zone en V de l'arbre était alignée avec la rainure se trouvant en position 6 heures, indiquant que le bouton se trouvait sur la position NORM. On a déterminé que le sélecteur était réglé sur la position NORM au moment de l'impact.

Influence de la position du sélecteur SMOKE ELEC/AIR sur le largage du carburant

Largage de carburant commandé et sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF

Le largage du carburant est commandé par le commutateur FUEL DUMP se trouvant sur le tableau de commande de carburant du panneau supérieur. L'actionnement de ce commutateur met en marche les pompes d'appoint et de transfert de carburant et ouvre les robinets d'intercommunication et les robinets vide-vite pour que le carburant se vide uniformément par les robinets vide-vite de gauche et de droite. Si le sélecteur SMOKE ELEC/AIR est réglé sur la position 3/1 OFF (ce qui coupe l'alternateur 3 et le bus de secours de droite), la pompe d'appoint arrière du réservoir 1, la pompe de transfert du réservoir 2, la pompe arrière gauche du réservoir 2, la pompe d'appoint avant du réservoir 3 et les pompes de transfert auxiliaires inférieures droites cessent de fonctionner, et le largage du carburant se poursuit à un débit légèrement inférieur.

Sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF et largage de carburant arrêté

Si le commutateur FUEL DUMP est réglé sur OFF alors que le sélecteur est sur la position 3/1 OFF, le robinet vide-vite de droite et le robinet d'intercommunication 3 ne se ferment pas puisqu'ils doivent être alimentés par l'alternateur 3. Pour éviter toute perte supplémentaire de carburant du réservoir 3, les deux pompes qui restent en service (pompes d'appoint arrière et de transfert du réservoir 3) doivent être coupées. Il s'ensuit que le moteur numéro 3 est alimenté en carburant par dépression.

Si le largage du carburant est arrêté, mais que le robinet vide-vite de droite n'est pas fermé et que les pompes du réservoir 3 ne sont pas coupées, le carburant continuera de se décharger par le côté droit à un débit d'environ 1 000 lb/min. Il s'ensuit une indication d'alerte de niveau 2 DUMP VLV R DISAG, une indication d'alerte de niveau 1 FUEL XFEED 3 DISAG et un voyant de désaccord d'intercommunication du réservoir 3 s'allume sur le panneau supérieur. Si l'on ne réagit pas à ces indications, un déséquilibre de charge structurale pourrait atteindre la limite de 4 000 lb. Si cette limite est atteinte, une indication d'alerte de niveau 2 LAT FUEL UNBAL sera affichée. S'il n'y a toujours pas de mesure prise à ce moment, le niveau dans le réservoir 3 va baisser suffisamment pour que les pompes carburant figurant sur l'écran d'affichage du système se mettent à clignoter entre le vert et l'ambre pour finalement passer à l'ambre, ce qui se traduit par une indication d'alerte de niveau 2 TANK 3 FWD PMP LO, une indication d'alerte de niveau 2 TANK 3 PUMPS LO, une indication d'alerte TNK FUEL QTY LO et l'allumage du voyant de bas niveau des pompes du réservoir 3 sur le panneau supérieur. S'il n'y a toujours pas d'intervention, le réservoir 3 va se vider de son carburant et le moteur 3 va s'éteindre.

Sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF et largage de carburant poursuivi

Si le largage du carburant ne s'arrête pas, une indication d'alerte de niveau 2 FUEL DUMP LEVEL apparaît ainsi que sa conséquence, STOP FUEL DUMP. Une indication d'alerte de niveau 3 TNK FUEL QTY LO et sa conséquence, STOP FUEL DUMP, apparaissent lorsqu'il ne reste plus que 8 000 à 9 000 lb de carburant dans le réservoir 3.

Sélecteur SMOKE ELEC/AIR à la position 3/1 OFF et largage de carburant commenc&eacute

Si le largage du carburant est commencé alors que le sélecteur est réglé sur la position 3/1 OFF, le robinet vide-vite de droite et le robinet d'intercommunication 3 ne s'ouvriront pas. Les indications d'alerte DMP VLV R DISAG et FUEL XFEED 3 DISAG sont immédiatement affichées. Si aucune mesure n'est prise, les limites du déséquilibre structural latéral pourraient être atteintes au bout d'un moment, ce qui afficherait l'indication d'alerte LAT FUEL UNBAL. S'il n'y a toujours pas de mesure prise, le niveau de carburant va baisser au point où le circuit d'arrêt de largage du carburant en cas de bas niveau va fermer les trois robinets d'intercommunication ainsi que le robinet vide-vite de gauche pour mettre fin au largage du carburant.

Si le largage du carburant avait commencé après le réglage du sélecteur SMOKE ELEC/AIR, il se terminerait dès que serait atteint le bas niveau qui en commande l'arrêt, quelle que soit la position du sélecteur.

Les circuits d'arrêt en cas de bas niveau ont fait l'objet d'une révision pour qu'ils disposent de sources redondantes d'alimentation électrique pour les avions 545 et suivants. Les avions antérieurs à 545 pouvaient être modifiés selon le SB 28-048 pour MD-11. Une consigne de navigabilité à cet égard a par la suite été publiée par la FAA en mai 1994. Cette révision a pour conséquence de fermer les réservoirs 1 et 3 dès qu'est atteinte leur valeur de bas niveau, à moins que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR se trouve aux positions 3/1 OFF ou 1/2 OFF après le début du largage du carburant. On empêche ainsi que l'un des robinets vide-vite se ferme et que se ferment les robinets d'intercommunication des réservoirs 1 ou 3. Une intervention de l'équipage de conduite serait nécessaire pour éviter que le carburant ne s'écoule hors des réservoirs respectifs.

Si le robinet d'intercommunication du réservoir 2 était ouvert alors que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR se trouvait à la position 2/3 OFF, il continuerait à fournir du carburant aux robinets vide-vite. Toutefois, une fois que la quantité de carburant utilisable atteint 30 000 lb, les robinets vide-vite se fermeraient automatiquement pour mettre fin au largage du carburant.

Utilisation potentielle du sélecteur SMOKE ELEC/AIR pouvant causer l'arrêt de fonctionnement des enregistreurs

Avant que les enregistreurs cessent de fonctionner, les valeurs de N2 des moteurs diminuaient constamment alors que l'avion se trouvait à une altitude d'environ 10 300 pi. À 1 h 25 min 40 s, environ une seconde avant que les enregistreurs cessent de fonctionner, l'enregistreur de données de vol (FDR) a enregistré que N2 du moteur 2 était de 6 049 tr/min (61,1 %) et que N2 du moteur 3 était de 6 059 tr/min (61,2 %). Les premières anomalies (selon le ST350X) enregistrées par le régulateur automatique à pleine autorité redondante (FADEC) 2 (DIT) étaient un N2 de 6 016 tr/min (60,8 %), tandis que les premières anomalies enregistrées par le FADEC 3 (DIT) étaient un N2 de 6 016 tr/min (60,8 %). Le fait que les régimes N2 des moteurs enregistrés par le FDR soient si voisins des régimes N2 enregistrés par les FADEC laisse croire que les anomalies enregistrées par les FADEC se seraient produites peu après que les enregistreurs eurent cessé de fonctionner.

Le FDR est alimenté par le bus 3 de 115 V c.a., et l'enregistreur de la parole dans le poste de pilotage (CVR), par le bus c.a. de secours de droite de 115 V. Les deux bus sont à leur tour alimentés par le bus 3 de l'alternateur principal. Les deux enregistreurs semblent s'être arrêtés de fonctionner en 0,4 seconde d'écart l'un par rapport à l'autre, à ± 1 seconde. Les données du FADEC ont servi à évaluer si le sélecteur SMOKE ELEC/AIR avait été utilisé par l'équipage de conduite. Si le sélecteur avait été utilisé à 1 h 25 min 41 s, l'alimentation du bus 3 de l'alternateur et de tous ses bus secondaires aurait été coupée. Il est particulièrement intéressant de noter que l'utilisation de ce sélecteur aurait coupé en même temps l'alimentation du réchauffeur de sonde du moteur 3, du FCC-2 (calculateur de commandes de vol), de l'ADC-2 (calculateur de données aérodynamiques), de la source d'alimentation de secours 3 de 28 V c.c. du FADEC 3 et des deux enregistreurs—tous alimentés par le bus 3 de l'alternateur—et qu'elle ne l'a pas été.

Au cours de la période comprise entre 1 h 25 min 6 s et 1 h 25 min 41 s, lorsque les enregistreurs ont cessé de fonctionner, le FDR n'a pas enregistré de données d'altitude ni de vitesse. Les services de la circulation aérienne n'ont aussi enregistré aucune altitude de transpondeur ATC (mode C) pendant cette période, bien que le code d'identification au transpondeur (mode A) ait continué d'être enregistré. Par contre, à 1 h 25 min 49,6 s, les données d'altitude ont été de nouveau enregistrées par l'ATC jusqu'à 1 h 26 min 4,1 s, indiquant une altitude de 9 700 pieds pour les quatre balayages enregistrés. Swissair avait l'habitude d'utiliser le transpondeur ATC-1 pour les vols impairs (SR 111), qui obtient ses données aérodynamiques principales de l'ADC-1. Pour que le transpondeur ATC-1 commence à envoyer des données d'altitude en mode C, ou bien l'ADC-1 est revenu en ligne, ou bien le pilote a dû changer de source de données aérodynamiques et passer sur l'ADC-2. L'ADC-1 était alimenté par le bus c.a. d'urgence de gauche de 115 V. Ce bus n'était plus alimenté parce qu'il avait subi un amorçage d'arc; par conséquent, il a fallu sélectionner ADC-2 comme source des données aérodynamiques pour retrouver le transpondeur ATC. Cette commutation avait dû se produire dans les 8,5 secondes à partir du moment où les enregistreurs avaient cessé de fonctionner pour qu'on puisse retrouver le mode C. Il semblerait que le transpondeur, et non les données aérodynamiques, ait cessé de fonctionner à 1 h 26 min 4 s puisque les fonctions des modes A et C avaient été perdues.

Si l'on admet que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR avait été utilisé à 1 h 25 min 41 s et qu'il avait causé l'arrêt de fonctionnement des enregistreurs ainsi que les anomalies enregistrées dans les FADEC 2 et 3, l'anomalie de l'ADC-2 se serait enregistrée dans la mémoire permanente (NVM) environ 15 secondes plus tard. Cette conclusion se fonde sur le fait que l'arrêt du fonctionnement du FCC-2 aurait pris 10 secondes avant de s'enregistrer dans la mémoire permanente et qu'il aurait fallu 5 secondes de plus pour que le FADEC enregistre l'arrêt de fonctionnement de l'ADC-2. Ces valeurs sont approximatives puisque les anomalies sont entrées dans une mémoire tampon de trois mots avant d'être envoyées à la mémoire permanente. Chaque mot est écrit dans la mémoire permanente à raison d'une fois par seconde; si plus d'une anomalie est enregistrée à un moment donné, il pourrait s'écouler jusqu'à trois secondes après la temporisation initiale avant qu'elles soient entrées dans la mémoire permanente. Cela signifie que l'ADC-2 aurait cessé de fonctionner à 1 h 25 min 58 s et au moins six secondes avant (1 h 25 min 52 s) parce que l'anomalie doit durer au moins cinq secondes avant que le FADEC l'enregistre dans la mémoire permanente. Entre 1 h 25 min 49,6 s et 1 h 26 min 4,1 s, une altitude en mode C a été enregistrée par l'ATC; par conséquent, l'ADC-2 fonctionnait. Il s'ensuit que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR n'avait pas été réglé sur la position 3/1 OFF à 1 h 25 min 41 s et qu'il n'a pas entraîné l'arrêt du fonctionnement des enregistreurs.

Utilisation potentielle du sélecteur SMOKE ELEC/AIR après l'arrêt de fonctionnement des enregistreurs

On ne croit pas que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR ait été utilisé au moment où les enregistreurs ont cessé de fonctionner. En raison du moment où s'étaient produites deux des anomalies de la mémoire permanente du FADEC 3, la défaillance de systèmes donnés et l'absence d'un scénario d'incendie crédible à l'origine de ces deux anomalies, on a estimé que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR avait été réglé sur la position 3/1 OFF quelque temps après que les enregistreurs eurent cessé de fonctionner. Le sélecteur ne pouvait pas avoir été utilisé avant ce moment puisque les enregistreurs auraient alors cessé de fonctionner plus tôt. Les cinq premières anomalies à avoir été enregistrées sur le FADEC 3 selon le ST350X, à commencer par PHEATF jusqu'à RADCF, avaient toutes été enregistrées au même régime N2 de 6 016 tr/min. Les altitudes enregistrées variaient entre 10 314 pi et 9 787 pi. Toutefois, compte tenu de la tolérance de ± 470 pi, les altitudes enregistrées avaient probablement été enregistrées autour de 10 000 pi. L'altitude enregistrée par les services de la circulation aérienne (ATS) avait été de 9 700 pi au cours des quatre balayages pendant lesquels le mode C avait été rétabli.

L'utilisation du sélecteur SMOKE ELEC/AIR (position 3/1 OFF) entraînerait l'arrêt simultané du FCC-2 et de l'ADC-2. L'arrêt de fonctionnement du FCC-2 et de l'ADC-2 a constitué les troisième et quatrième anomalies enregistrées par le FADEC 2. Toutefois, l'anomalie RADCF du FADEC 2 avait été enregistrée à un régime N2 supérieur (6 656 tr/min) à celui de l'anomalie FCCF (6 016 tr/min) enregistrée par le FADEC 3. À ce moment, le FADEC 3 serait passé au mode de relève N1 ; cependant, jusqu'à ce qu'une défaillance du chauffage de la sonde se produise sur le FADEC 2, il se trouve toujours en mode rapport de pression (EPR), les auto-manettes étant débrayées. Le mode N1 de relève fait appel à une programmation N1 réduite pour assurer une transition en douceur du mode EPR au mode N1. Cette réduction de régime pourrait expliquer le décalage du moteur 3 en termes de régime N2, mais lorsque l'anomalie CASHUN a été enregistrée par le FADEC 3, le régime N2 était passé à 6 912 tr/min, soit dans les 20 secondes suivant la défaillance du réchauffeur de la sonde.

Si l'équipage de conduite s'est servi du sélecteur SMOKE ELEC/AIR, à la position 3/1 OFF et compte tenu du fait que le DU 2 fonctionnait toujours, les données aérodynamiques auraient été perdues jusqu'à ce que le sélecteur soit réglé à la prochaine position (2/3 OFF). À cette position, le réchauffage de la sonde du FADEC 2 aurait cessé de fonctionner (disjoncteur 2 de 28 V c.c.) et le FCC-2 ainsi que l'ADC-2 pouvaient peut-être revenir en ligne. Toutefois, il n'y a aucun moyen de prouver cette affirmation à partir des données. Il serait logique pour l'équipage de passer à la prochaine position (2/3 OFF) pour retrouver les données aérodynamiques, puis de compléter le cycle en revenant à la position NORM. D'après les moteurs de circuit et les ventilateurs, les trois bus des alternateurs étaient alimentés au moment de l'impact, ce qui porte à croire que le sélecteur SMOKE ELEC/AIR se trouvait à la position NORM.