Documents d'information technique A98H0003

Largage du carburant

Description du largage du carburant

Robinets vide-vite

Description

L'avion MD-11 est doté de deux robinets vide-vite, qui sont situés dans le bord d'attaque de gauche et de droite de chaque aile, entre le volet et l'aileron extérieur. Les robinets vide-vite sont des robinets d'arrêt à guillotine, commandés par des moteurs électriques et pourvus d'une poignée extérieure rouge permettant le contournement (aux fins de maintenance seulement). Le robinet vide-vite est fabriqué par ITT Aerospace Controls Division sous le numéro de pièce AV16B1926C. En cas de perte d'alimentation électrique, le robinet demeure dans la dernière position commandée.

Examen

Aile gauche

On a récupéré un morceau de trois pieds sur quatre pieds de la structure de l'aile gauche qui contenait le robinet vide-vite et l'ensemble mât. Ce morceau de structure était bordé par le rail du volet extérieur et une partie du réservoir de carburant structural entourant l'orifice de sortie destiné au largage du carburant. Le corps du robinet vide-vite s'était brisé et a été récupéré séparément. Le moteur électrique et l'actionneur du robinet étaient retenus à la structure par le fil-frein de la prise électrique.

L'actionneur a été récupéré poignée en position CLOSED (fermée). L'extrémité de la poignée présentait une petite rainure contenant une accumulation de matériau correspondant à une force qui aurait orienté la poignée vers la position CLOSED. La poignée avait aussi une plus petite marque d'impact de l'autre côté, impact qui aurait orienté la poignée vers la position OPEN (ouverte). On a tenté de déplacer la poignée en exerçant une légère pression. Elle était coincée et n'a pas bougé.

La partie robinet de l'actionneur a été récupérée séparément et était relativement intacte. Une étiquette sur le robinet l'identifiait comme étant un élément d'ITT Aerospace Controls, numéro de pièce AV16B1926C, numéro de série N 42914. Le robinet a été récupéré en position OPEN, ce qui contredisait la position CLOSED de l'actionneur. Le capuchon du corps de la guillotine a été retiré pour qu'on puisse vider l'eau se trouvant dans le corps. Deux des vis à chapeau qui retenaient le capuchon du corps en place présentaient des marques d'impact qui ont plié une des vis et laissé une petite empreinte sur le corps. On a enlevé les brides de la conduite de carburant, et le joint torique du côté refoulement du robinet était extrudé en trois endroits.

Après démontage du robinet vide-vite, on a remarqué que l'arbre de sortie était déformé.

Il semble que la guillotine ait été repoussée vers le haut, au-delà de sa position OPEN normale, pour toucher et déformer l'arbre de sortie.

Un des guides coulissants était déplacé de sa position normale à une position où l'extrémité des supports se prolongeait au-delà de l'extrémité du corps. La guillotine présentait une marque d'impact sur son pourtour, autour de la face du coulisseau, causée par le contact avec le corps du coulisseau.

Aile droite

La structure de fixation, pièce 1-5703, du robinet vide-vite de l'aile droite était semblable à la structure de fixation, pièce 1-3107, du robinet vide-vite de l'aile gauche, tant par la taille que par la forme.

Une étiquette sur le robinet vide-vite l'identifiait comme un élément d'ITT Aerospace Controls, numéro de pièce AV16B1926C, numéro de série N 42915A. Le robinet vide-vite était déformé par rapport à sa position normale, et la partie supérieure de l'actionneur de robinet à commande électrique s'était brisée à la prise électrique et n'a pas été récupérée. L'arbre de sortie de l'actionneur du robinet était solidaire du corps du robinet vide-vite. Le corps du robinet était intact, et la guillotine était presque complètement fermée (à 90 %).

Le capuchon du corps de la guillotine a été enlevé, et du carburéacteur a été drainé de ce dernier. La poignée extérieure rouge était repliée sur le corps, sur la partie fixée à l'actionneur du robinet. L'extrémité de la poignée était brisée. La poignée se trouvait en position intermédiaire, plus vers la position CLOSED, mais elle n'était pas alignée avec la position de la guillotine.

L'axe qui fixait la poignée à l'arbre de sortie avait été cisaillé par un coup porté à la poignée. La direction de la force agissant sur la poignée était de la position CLOSED à la position OPEN.

Les brides de la conduite de carburant ont été enlevées, et les joints toriques étaient en place. Le robinet a été démonté, et les composants internes ne présentaient aucune marque anormale.

Conclusion

Aile gauche

Le joint torique brisé sur la bride du côté refoulement du robinet vide-vite laisse croire que du carburant dans la conduite avait été forcé contre la guillotine fermée au moment de l'impact. On ne s'attendrait pas à trouver ce type de dommage sur la guillotine si elle avait été en position OPEN.

Sur la foi d'une analyse des efforts subis par l'arbre de sortie déformé, on a déterminé qu'il aurait fallu une force d'environ 260 lb pour déformer l'arbre, soit bien au-delà des charges prévues pendant un fonctionnement normal.

La marque d'impact sur le pourtour de la face de la guillotine, causée par son contact avec le coulisseau, correspond à la position CLOSED de la guillotine.

Compte tenu des dommages subis par le joint torique, de la marque sur le pourtour de la guillotine, de l'arbre de sortie déformé et de la position du levier de l'actionneur, on a déterminé que le robinet vide-vite se trouvait en position CLOSED au moment de l'impact et qu'il avait été forcé en position OPEN par les forces de l'impact.

Aile droite

Le robinet ne présentait aucun dommage indiquant qu'il se trouvait dans une position autre que la position CLOSED au moment de l'impact. Le dommage à la poignée de l'actionneur correspond à un coup porté au robinet qui aurait partiellement ouvert ce dernier. L'absence de dommages aux joints toriques des brides, surtout du côté refoulement du robinet, ne correspond pas aux dommages observés sur le robinet vide-vite de gauche; cependant, cette différence pourrait être liée à l'angle d'impact et aux forces d'impact.

Alimentation électrique pour le largage du carburant

Description

Le commutateur DUMP commande le largage du carburant par l'intermédiaire des relais de commande des robinets vide-vite gauche et droit. Les robinets vide-vite ont besoin du courant qui passe par leur disjoncteur de commande respectif pour s'ouvrir ou se fermer. L'alimentation du robinet vide-vite de gauche vient du bus 1 de 28 V c.c. par l'intermédiaire du disjoncteur B1-458, situé à la position H-22 sur le tableau de distribution supérieur. L'alimentation du robinet vide-vite de droite vient du bus 3 de 28 V c.c. par l'intermédiaire du disjoncteur B1-457, situé à la position K-22 sur le tableau de distribution supérieur. Les fils d'entrée et de sortie de l'alimentation du commutateur DUMP passent derrière le tableau de distribution avionique et traversent l'ouverture ovale droite du boîtier du tableau de commutation supérieur.

Le contrôleur du circuit carburant (FSC) contrôle, mais ne commande pas, le largage du carburant. Le FSC est situé sous le plancher du poste de pilotage, sur la baie avionique principale dans le compartiment avionique. Le FSC bénéficie d'une double source d'alimentation électrique. L'alimentation du canal A est fournie par le bus 1 de 28 V c.c. par l'intermédiaire du disjoncteur B1-1582, situé à la position H-26 sur le tableau de distribution supérieur. Les circuits du canal A ne traversent aucune zone connue endommagée par le feu. L'alimentation du canal B est fournie par le bus de 115 V c.a. de secours de droite par l'intermédiaire du disjoncteur B1-1583, situé à la position G-23 sur le tableau de distribution supérieur. L'alimentation contrôlée par le disjoncteur circule dans le fil B201-325-20 sur les chemins de câbles AMP, AMK et AMH vers P1-238, situé derrière le tableau de distribution supérieur de l'avionique. Ce fil passe par une zone connue endommagée par le feu. À partir de cet endroit, l'alimentation descend le long du côté droit de l'avion par l'intermédiaire du fil B203-911-20 sur le chemin de câbles AAC pour arriver à la baie avionique principale.

Examen

Les fils d'entrée et de sortie de l'alimentation du commutateur DUMP n'ont pas été identifiés. Par contre, les fils venant des connecteurs P1-420 et P1-421 du tableau de coupure de l'alimentation supérieur pour passer dans l'ouverture ovale droite du boîtier du tableau de commutation supérieur traversaient une zone connue de chaleur intense.

Conclusion

Compte tenu des zones connues endommagées par le feu, les seuls fils ou disjoncteurs du circuit de largage de carburant qui auraient pu être touchés par le feu ou la chaleur étaient le fil et le disjoncteur assurant l'alimentation du canal B du FSC ainsi que les fils d'entrée et de sortie de l'alimentation du commutateur DUMP qui passaient dans la zone du tableau de coupure de l'alimentation supérieur. La perte d'alimentation électrique du canal B du FSC ne compromettrait pas le largage du carburant puisque le FSC n'assure qu'une fonction de contrôle. Toutefois, l'ouverture du circuit des fils d'entrée ou de sortie de l'alimentation ou leur court-circuitage au commutateur DUMP se traduirait par la perte de la commande d'un ou des deux robinets vide-vite puisqu'ils demeureraient alors dans leur dernière position commandée.

Information de l'enregistreur de données de vol et de l'ATC sur le largage du carburant

Description

L'enregistreur numérique de données de vol (DFDR) enregistre la masse brute de l'avion et la quantité totale de carburant. La dernière valeur de masse brute de l'avion avait été enregistrée à 1 h 24 min 56 s. À 1 h 24 min 53 s, l'équipage avait indiqué à l'ATC qu'il commençait le largage du carburant. Quatre secondes plus tard, à 1 h 24 min 57 s, l'ATC avait informé l'équipage du vol SR 111 qu'il recommuniquerait avec lui au bout de quelques milles. SR 111 avait accusé réception du message et indiqué qu'il déclarait une urgence. À 1 h 25 min 16 s, l'ATC avait autorisé le vol SR 111 à commencer le largage du carburant; ce message n'avait pas été enregistré sur l'enregistreur de la parole dans le poste de pilotage (CVR). Le vol SR 111 n'avait pas répondu, et aucune autre communication n'avait été reçue de l'avion.

Examen

L'information contenue dans le DFDR a fait l'objet d'un examen visant à déterminer si l'équipage avait commencé le largage du carburant avant d'aviser l'ATC de son intention de le faire. On a tracé le graphique du centre de gravité (C de G) de l'avion en fonction de sa masse brute (voir le graphique « Courbe des données du centre de gravité (C de G) »); une augmentation de la pente de la courbe (une chute plus rapide de la masse brute) était visible pour les deux derniers points de données. Les données ont par la suite été comparées aux données opérationnelles de l'avion.

Conclusion

Compte tenu de la comparaison des données, on a déterminé que la diminution plus rapide de la masse brute de l'avion avait probablement été causée par la mise en palier de l'avion à 10 000 pieds et la montée du régime des moteurs au-dessus de la poussée de ralenti. L'augmentation du débit de carburant aux moteurs se traduirait par une diminution correspondante de la quantité de carburant et de la masse brute. Si le largage du carburant avait été amorcé, la pente de la courbe augmenterait.

Comme la masse brute de l'avion avait été enregistrée par le DFDR après que l'équipage eut indiqué à l'ATC qu'il commençait à larguer le carburant, il n'a pas été possible d'établir à partir des données du DFDR si l'équipage avait commencé le largage du carburant à ce moment. Une analyse de la courbe du centrage de l'avion par rapport à la masse brute a indiqué que le largage du carburant n'avait pas commencé avant la perte des données du DFDR.

Débit du largage de carburant

Description

Au moment où le DFDR a cessé de fonctionner, l'avion pesait environ 230 tonnes métriques. À un débit de largage maximal de 2 600 kg/min (2,6 tonnes métriques/min), il aurait fallu au moins 11,7 minutes pour larguer les 30 tonnes métriques de carburant nécessaires à l'atteinte de la masse maximale de l'avion à l'atterrissage de 199,58 tonnes métriques (présélectionnée sur le FMS de l'avion), et environ 4,5 minutes pour atteindre la masse maximale en surcharge à l'atterrissage de 218,4 tonnes métriques. L'avion s'est abîmé 5 minutes 41 secondes après que le DFDR eut cessé de fonctionner. Si le largage du carburant avait commencé, les niveaux dans les réservoirs de carburant principaux auraient été tels que le largage du carburant ne se serait pas terminé automatiquement une fois le bas niveau de carburant atteint dans les réservoirs.

On ne sait si l'équipage avait sélectionné la page FUEL INIT sur le MCDU pour modifier le niveau de largage automatique programmé dans le FMS; cette page n'est pas enregistrée sur le DFDR.

Conclusion

Si le largage du carburant avait été amorcé par l'équipage après que le DFDR eut cessé de fonctionner, il n'y aurait pas eu suffisamment de temps pour larguer le carburant nécessaire à l'atteinte de la masse maximale à l'atterrissage, présélectionnée dans le FMS. Sans les données indiquant que l'équipage avait sélectionné de nouveau le niveau de largage automatique dans le FMS, le largage de carburant aurait été en cours au moment de l'impact. Une perte d'alimentation électrique n'entraînera pas la fermeture des robinets vide-vite. Pour mettre fin au largage du carburant avant que le niveau de largage automatique soit atteint, si le largage du carburant avait été amorcé, il aurait fallu une intervention de l'équipage.

Conclusion relative au largage du carburant

Rien n'indique que du carburant avait été largué avant que le DFDR cesse de fonctionner. Si un largage du carburant avait été amorcé après que le DFDR eut cessé de fonctionner, il aurait fallu au moins 11,7 minutes pour que le FSC arrête automatiquement le largage du carburant une fois la masse à l'atterrissage atteinte. Le fait que les robinets vide-vite étaient fermés au moment de l'impact indique que le largage du carburant avait été amorcé après que le DFDR eut cessé de fonctionner, puis qu'on y avait mis fin manuellement avant l'impact, ou que le largage du carburant n'avait pas été amorcé. Comme les robinets doivent être ouverts ou fermés électriquement, une perte d'alimentation électrique des robinets après le début du largage du carburant aurait laissé les robinets ouverts. Si le sélecteur SMOKE ELEC/AIR avait été utilisé avant ou pendant le largage du carburant, le sélecteur aurait dû être tourné sur les positions 2/3 OFF ou NORM avant l'impact pour que les deux robinets se ferment. Sur la foi d'un examen du câblage qu'on sait avoir été endommagé par le feu, il n'a pas été possible de déterminer si les robinets vide-vite étaient en état de fonctionner au moment de l'impact. La position CLOSED du robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire pourrait indiquer que le largage du carburant avait eu lieu. Compte tenu d'une analyse des pompes de carburant, on a déterminé que la pompe d'appoint arrière droite du réservoir 2 ne fonctionnait pas, ce qui correspond à la position CLOSED des robinets vide-vite, puisque le largage du carburant a priorité sur l'arrêt complet d'un moteur.

Largage de carburant amorcé par l'équipage – Fermeture du robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire

Si le largage du carburant avait été amorcé par l'équipage une fois que les enregistreurs eurent cessé de fonctionner, le FSC aurait fermé le robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire (ouvert pour le transfert vers l'avant du carburant se trouvant dans la queue) pour rediriger le carburant du réservoir d'empennage vers le réservoir auxiliaire supérieur. Comme il n'y aurait pas eu de carburant dans le réservoir auxiliaire à ce moment, le carburant aurait été déchargé à l'extérieur à partir des réservoirs de carburant principaux seulement, à raison d'un débit d'environ 5 200 lb/min, assuré par les 10 pompes de carburant des réservoirs principaux. Le réservoir de carburant auxiliaire aurait alors commencé à se remplir à partir du réservoir d'empennage, et lorsque la quantité dans le réservoir aurait dépassé 2 100 lb, le FSC aurait mis en marche les deux pompes du réservoir auxiliaire supérieur pour porter le débit de largage à 6 000 lb/min. Compte tenu de la quantité de carburant à bord, le largage du carburant aurait pris presque 12 minutes pour réduire la quantité de ce dernier à la masse maximale pour l'atterrissage de l'avion. Comme l'avion s'est abîmé 5 minutes 41 secondes après que les enregistreurs eurent cessé de fonctionner, il n'y aurait pas eu suffisamment de temps pour que le largage du carburant s'arrête automatiquement une fois atteints la valeur de largage pré-programmée ou le bas niveau du réservoir. Cependant, le fait que les robinets vide-vite aient été retrouvés sur la position CLOSED indique que si l'équipage avait amorcé un largage du carburant, il y avait mis fin avant le moment de l'impact.

Lorsqu'un largage du carburant est terminé, le FSC détermine quel mode adopter par la suite. Si un largage du carburant avait été amorcé pendant le transfert vers l'avant du carburant se trouvant dans le réservoir d'empennage et qu'il avait duré plus de trois minutes, le réservoir auxiliaire supérieur aurait contenu fort probablement plus de 2 100 lb de carburant, et le FSC serait alors passé au mode de reprogrammation. Dans ce mode, le FSC n'ouvre pas de nouveau le robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire et poursuit le transfert du carburant au réservoir auxiliaire supérieur tant que la quantité dans le réservoir demeure supérieure à 1 800 lb. Le débit du carburant passant du réservoir d'empennage au réservoir auxiliaire supérieur est à peu près le même que celui du transfert du carburant hors du réservoir; par conséquent, le mode de reprogrammation se serait poursuivi jusqu'à ce que le réservoir d'empennage eut été vide. Comme il n'y avait pas suffisamment de temps avant le moment de l'impact pour vider le réservoir d'empennage, le robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire serait resté fermé.

Perte d'alimentation électrique au robinet après le début du largage du carburant

Si un largage de carburant avait été amorcé, fermant le robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire, l'incendie aurait pu endommager les fils ou les disjoncteurs, ce qui aurait gardé fermé le robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire.

Fonctionnement de la pompe de carburant relativement au largage du carburant

Sur la foi des données d'anomalies du régulateur automatique à pleine autorité redondante (FADEC), on a déterminé que le moteur 2 avait été arrêté au moyen du commutateur FUEL. L'utilisation de ce commutateur aurait arrêté les pompes d'appoint de carburant du réservoir 2. Comme le largage du carburant a priorité sur un arrêt de moteur, les pompes de carburant se trouvant dans le réservoir correspondant au moteur arrêté n'auraient pas été fermées. Le fait que la pompe d'appoint arrière droite du réservoir 2 ne fonctionnait pas correspondait au fait que le moteur 2 était arrêté et que les robinets vide-vite se trouvaient en position CLOSED. La pompe de transfert du réservoir 2 présentait suffisamment de dommages par marques de rotation pour qu'on puisse déterminer qu'elle fonctionnait au moment de l'impact. Cette pompe se serait mise en marche à l'arrêt du moteur 2 s'il y avait eu un déséquilibre de carburant entre les réservoirs 1 et 3, et le réservoir 2, ce à quoi on s'attendrait puisque le réservoir auxiliaire supérieur alimentait en carburant le réservoir 2.

Compte tenu des preuves matérielles disponibles et des données du CVR, on a déterminé que l'équipage avait amorcé un largage du carburant entre le moment où les enregistreurs et les communications avec l'ATC avaient été perdus et le moment de l'impact. L'équipage avait mis fin au largage du carburant avant l'impact.

Soit que le largage du carburant ait duré au moins trois ou quatre minutes pour permettre à suffisamment de carburant de pénétrer dans le réservoir auxiliaire supérieur pour que le système de carburant se reprogramme afin de tenir fermé le robinet d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire, soit que le feu ait déclenché les deux disjoncteurs d'isolement/de remplissage du réservoir auxiliaire après le début du largage du carburant. Si le premier scénario est le bon, le largage du carburant s'est terminé une à deux minutes avant le moment de l'impact ou à peu près au même moment où le moteur 2 a été arrêté.