Rapport d'enquête aéronautique A12O0170

L'avion SOCATA TBM 700N privé (immatriculé C-FBKK, numéro de série 621) quitte l'aéroport d'Ottawa/Carp (Ontario) pour effectuer un vol aux instruments à destination de Goderich (Ontario). Peu de temps après le décollage, le pilote seul à bord décide de se rendre plutôt à Wiarton (Ontario). Le contrôle de la circulation aérienne autorise l'avion à monter au niveau de vol 260 (FL260). L'avion continue sa montée en franchissant ce niveau et il amorce un virage à droite qui se transforme rapidement en piqué en spirale. À environ 12 h 19, heure avancée de l'Est, l'avion percute le sol et est détruit. De petits incendies se déclarent et consument certaines parties de l'avion. Le pilote subit des blessures mortelles. La radiobalise de repérage d'urgence de 406 MHz se trouvant à bord de l'avion est endommagée et son signal n'est pas détecté par le système de recherche et sauvetage assisté par satellite (SARSAT).

Déroulement du vol

Le jour de l'accident, l'avion a quitté Goderich (Ontario) (CYGD), vers 10 h 30^{Note de bas de page 1}, avec 3 personnes à son bord; le propriétaire de l'avion pilotait ce dernier à partir du siège gauche du poste de pilotage, le pilote en cause dans l'accident occupait le siège droit et l'épouse du propriétaire prenait place dans la cabine. Ce vol a été effectué selon les règles de vol aux instruments au niveau de vol^{Note de bas de page 2} 250 (FL250) et l'avion a atterri à l'aéroport d'Ottawa/Carp (Ontario) (CYRP) vers 11 h 30. Le moteur a été coupé et toutes les personnes à bord de l'avion en sont débarquées. Après environ 15 minutes, le pilote en cause dans l'accident est rembarqué dans l'avion et en a fermé la porte principale. Le moteur a été démarré et l'avion a roulé vers sa position de départ. À 12 h, l'avion a été mis en position sur la piste 28, le pilote occupant alors le siège droit, et le départ s'est fait sans incident.

À 12 h 4, pendant que l'avion franchissait une altitude de 7000 pieds au-dessus du niveau de la mer (asl), le pilote a contacté les services de contrôle terminal de la circulation aérienne d'Ottawa et a reçu d'eux une autorisation d'effectuer un vol aux instruments jusqu'à CYGD. Le pilote a demandé que la destination soit changée pour Wiarton (CYVV). Il a obtenu l'autorisation nécessaire et les vecteurs radars requis pour monter jusqu'au niveau de vol FL320. Avant le départ, le pilote avait décidé de modifier la destination afin d'aller chercher un manuel d'aéronef qui était resté à Wiarton et il a résolu de procéder à ce changement une fois en vol afin de gagner du temps.

À 12 h 7, les services de contrôle terminal de la circulation aérienne d'Ottawa ont donné comme instruction à l'avion C-FBKK, qui franchissait alors une altitude de 11 500 pieds asl, de contacter le contrôle de la circulation aérienne du centre de Montréal.

À 12 h 8, le centre de Montréal a autorisé l'avion C-FBKK, qui franchissait alors une altitude de 14 000 pieds asl, à se diriger vers CYVV et a donné comme instruction au pilote de contacter le contrôle de la circulation aérienne du centre de Toronto.

À 12 h 11, le centre de Toronto a autorisé l'avion C-FBKK à monter au niveau de vol FL240, et, une minute plus tard, au niveau de vol FL260. Le pilote a collationné l'autorisation de monter au niveau de vol FL260 à 12 h 12 min 56 s tout en franchissant le niveau de vol FL219. Il s'agit là de la dernière transmission enregistrée du pilote.

Entre 12 h 8 et 12 h 16, la trajectoire horizontale de l'avion a varié légèrement vers la gauche et la droite de la trajectoire directe vers CYVV. Au cours des vols précédents, il n'y a eu aucune déviation, ou très peu, lorsque le pilote automatique était embrayé.

À 12 h 16, l'avion a franchi le niveau de vol FL260 et, 1 minute plus tard, après avoir atteint le niveau de vol FL275, il a amorcé un virage à droite qui s'est rapidement transformé en piqué en spirale. Durant le piqué, l'avion a atteint des vitesses verticales excédant les 25 000 pieds par minute (pi/min); en outre, selon les enregistrements réalisés par radar, l'avion s'est mis en palier pendant environ 6 secondes à une altitude de 8000 pieds asl avant de reprendre le piqué en spirale. Le dernier écho radar, enregistré à 12 h 18 min 50 s, montre l'aéronef à une altitude de 4900 pieds asl, et à une vitesse verticale de 13 200 pi/min.

Des personnes ont vu et entendu l'avion exécuter, sous cette altitude, diverses manœuvres inhabituelles, notamment des montées et descentes rapides, des boucles, des virages abrupts et des vols inversés. Le bruit décrit s'apparentait au son aigu produit par la montée en régime rapide et variable du moteur. L'avion a percuté une zone boisée dont l'élévation était d'environ 1085 pieds asl.

Conditions météorologiques

Les conditions météorologiques au moment et au lieu de l'accident n'ont pas été considérées comme un facteur contributif. Le ciel était dégagé, il n'y avait pas de précipitations et la visibilité était supérieure à 15 milles terrestres. Aucun autre aéronef présent dans le secteur n'a signalé la présence de givrage ou de turbulence.

Propriétaire de l'avion

En achetant l'avion C-FBKK, le propriétaire avait l'intention de le piloter lui-même. Ainsi, le propriétaire a reçu une formation sur simulateur, il a subi une épreuve en vol et il a fait appel à un pilote de TBM 700 expérimenté (le pilote en cause dans l'accident) pour l'accompagner les 5 premiers jours afin de faciliter son adaptation au nouveau type d'avion.

Pilote en cause dans l'accident

Le pilote était titulaire d'une licence de pilote de ligne valide, qui comprenait une qualification de vol aux instruments en règle, ainsi qu'une qualification de type sur le TBM 700. Le pilote avait une expérience de vol de plus de 19 200 heures, dont environ 700 sur le type considéré. La formation et la qualification de type initiales avaient eu lieu en 2001, et depuis, 8 sessions de formation périodique avaient été suivies.

Le pilote était détenteur d'un certificat médical de classe 1 valide, ayant subi avec succès un examen le 5 septembre 2013, 33 jours avant l'accident. L'examen comprenait un électrocardiogramme, lequel aide l'examinateur à évaluer l'état du cœur du patient. Le pilote était âgé de 74 ans et prenait des médicaments contre l'hypertension et l'hypercholestérolémie. Le médecin examinateur de l'aviation civile et l'agent médical régional de l'aéronautique étaient au fait de l'état de santé du pilote et des médicaments connexes et ils ont déterminé que cela n'empêchait pas l'émission d'un certificat médical de classe 1.

Les données consignées dans le rapport d'examen médical de l'aviation civile indiquent qu'au moment de l'examen, le pilote présentait un indice de masse corporelle (IMC) de 33,1. Les personnes ayant un IMC supérieur à 30 sont considérées comme obèses.

Dans la partie portant sur les facteurs de risques cardiovasculaires, l'examinateur avait coché Hypertension, Lipides sériques (Hypercholestérolémie) et Obésité.

Aéronef

L'aéronef, un TBM 700N (nom commercial : TBM 850), est un avion mono turbopropulseur pressurisé haute performance et son altitude d'exploitation maximale autorisée était de 31 000 pieds asl. L'avion C-FBKK a été fabriqué en 2012, il a reçu son certificat de navigabilité initial le 22 juin 2012, et il a été importé au Canada en septembre 2012 par le propriétaire, qui comptait le piloter.

Au moment de l'accident, il avait accumulé environ 64 heures de temps de vol total, dont 17 heures depuis l'importation de l'appareil au Canada.

Les dossiers indiquent que l'aéronef était homologué, équipé et entretenu conformément à la réglementation en vigueur et aux procédures approuvées. L'avion n'était pas doté d'un enregistreur de données de vol (FDR) ni d'un enregistreur de conversations de poste de pilotage (CVR) autonome, et n'était pas tenu d'en avoir, selon la réglementation en vigueur.

Avionique

L'avion était équipé d'un ensemble avionique Garmin 1000 (G1000) qui comprenait un écran multifonction (MFD) de 15 pouces, situé au centre du tableau de bord, ainsi que 2 écrans principaux de vol (PFD) de 10,4 pouces se trouvant directement devant chacun des sièges du poste de pilotage. Le MFD affiche de nombreux paramètres pour la surveillance de l'avion et du moteur, y compris des avertissements et des messages d'alerte d'équipage (CAS) qui sont présentés dans le coin inférieur gauche du MFD. Le système G1000 peut tenir compte de nombreux paramètres et enregistrer les données sur une carte mémoire installée dans le coin supérieur droit du MFD.

L'avion était également pourvu d'un système de commande automatique de vol (AFCS) Garmin GFC 700. Le Manuel d'information du pilote (PIM) du TBM 850 comporte une restriction standard indiquant que pour utiliser le pilote automatique, le pilote doit prendre place dans le siège gauche.

Circuit de pressurisation

L'appareil TBM 700N est pressurisé au moyen d'air de prélèvement en provenance du compresseur du moteur, et la pressurisation est régulée au moyen d'un ordinateur embarqué appelé le dispositif de commande de circuit d'air global (GASC).

La sortie de l'air comprimé du moteur est régulée par une vanne de régulation de débit et d'arrêt. Il s'agit d'une vanne à papillon située dans le compartiment moteur à l'avant du coupe-feu. Cette vanne d'arrêt à commande électropneumatique est commandée par un moteur-couple solidaire et s'actionne sous l'effet de la pression de l'air prélevé du moteur. La vanne est fermée par un ressort interne lorsque le moteur-couple est désexcité ou lorsqu'il n'y a pas d'arrivée d'air prélevé du moteur. Le courant électrique du moteur-couple est régi par le GASC, qui reçoit des signaux du capteur de pression différentielle de prélèvement et du capteur de pression de cabine. En cours de vol, la vanne est normalement ouverte. La vanne se ferme dans l'une des situations anormales suivantes : détection d'une surchauffe à l'admission ou à la sortie; perte de la pression d'air de prélèvement; perte de l'alimentation électrique; ou mise à la position arrêt de l'interrupteur de prélèvement sous cache du système de contrôle environnemental. Lorsque la vanne est fermée, le message d'alerte d'équipage BLEED OFF de couleur jaune s'affiche sur le MFD.

Un ordinateur commande la pressurisation; toutefois, il existe un panneau de commande de pressurisation de cabine (CPCP) situé sur le tableau de bord, en avant du genou gauche de l'occupant du siège droit. Ce panneau comporte un sélecteur d'altitude cabine que le pilote règle pour aider le GASC à modifier progressivement l'altitude cabine durant la montée et la descente. Le PIM donne comme instruction aux pilotes de mettre le sélecteur à la position altitude de croisière +1000 pieds lorsque l'avion est en montée, et à la position correspondant à l'élévation de l'aéroport de destination lorsqu'il est en descente.

Des signaux sonores et visuels alertent le pilote sur l'état du circuit de pressurisation en cours de vol. La portion supérieure gauche du MFD affiche l'altitude cabine, la pression différentielle de cabine, le taux de variation de l'altitude cabine, l'altitude sélectionnée et la pression de la bouteille d'oxygène. Si l'altitude cabine excède 10 000 pieds, l'altitude cabine affichée clignote en rouge, le message d'alerte d'équipage CABIN ALTITUDE de couleur rouge apparaît dans la portion inférieure gauche du MFD, le voyant-poussoir d'avertissement principal rouge clignotant situé sur le panneau auvent supérieur gauche s'allume et une alerte sonore répétitive retentit dans les casques d'écoute. L'alerte continue de retentir et le voyant continue de clignoter jusqu'à ce que l'on appuie sur le voyant-poussoir d'avertissement principal.

En cas de perte de pressurisation, des masques à oxygène de secours sont mis à la disposition des passagers assis à l'arrière, et les occupants du poste de pilotage peuvent utiliser des masques à oxygène d'urgence à pose rapide. Si le pilote porte un masque et qu'il doit faire un appel radio, il doit mettre à la position ON (marche) un interrupteur qui se trouve à l'extrême gauche du tableau de bord, afin de pouvoir activer le microphone du masque au moyen du bouton de conversation (PTT). Tous les masques de l'avion sont raccordés à une bouteille d'oxygène qui se trouve près de l'emplanture de l'aile droite, à laquelle on peut accéder par une petite porte située près du carénage d'emplanture d'aile droit. La bouteille est pourvue d'un robinet d'isolement fixé directement sur sa partie supérieure, et auquel il n'est pas possible d'accéder à partir du poste de pilotage : le robinet doit être ouvert avant le vol. Habituellement, l'essai du circuit d'oxygène se fait lorsque l'avion est au sol. Cet essai consiste à appuyer sur un interrupteur se trouvant sur les masques à pose rapide et à tendre l'oreille pour déceler le léger sifflement produit par l'oxygène sous pression. La pression de l'oxygène est affichée par voie numérique sur le MFD. Si l'interrupteur d'isolement de la bouteille d'oxygène est fermé, un message d'alerte d'équipage rouge apparaît sur le MFD.

L'article 605.31 - Équipement et réserve d'oxygène du Règlement de l'aviation canadien (RAC) actuel exige que les aéronefs soient pourvus d'une réserve d'oxygène suffisante pour pouvoir alimenter tous les membres de l'équipage au cours de la période totale du vol à une altitude cabine supérieure à 13 000 pieds asl. Si la bouteille d'oxygène a été entièrement chargée et le robinet est ouvert, elle peut fournir environ 226 minutes d'oxygène à un seul membre de l'équipage.

Procédures

En cas de perte de pression cabine, le PIM exige des pilotes qu'ils amorcent une descente d'urgence (Annexe A – Procédure de descente d'urgence pour le TBM 850) à l'altitude minimale en route et, si possible, sous les 10 000 pieds.

Hypoxie

L'hypoxie est définie de la manière suivante à l'article 3.0 - Renseignements médicaux de la section Discipline aéronautique du Manuel d'information aéronautique (AIM) (TP 14371F) de Transports Canada :

La définition littérale de l'hypoxie est « une insuffisance en oxygène ». L'hypoxie implique donc un déficit d'oxygène qui empêche le corps de fonctionner normalement. Le début est insidieux et peut être accompagné d'une sensation de bien-être, appelée euphorie. Même une légère hypoxie gêne la vision nocturne et ralentit le temps de réaction. L'hypoxie plus grave entrave le raisonnement, engendre une fatigue inhabituelle et finalement cause une perte de conscience.

Il existe quatre types d'hypoxie (Annexe B – Types d'hypoxie).

Essais et recherches

Selon les résultats documentés des essais en vol de l'avion effectués dans le cadre de sa certification, ce type d'avion a une stabilité dynamique et statique positive, c'est-à-dire qu'il a tendance à retourner, à la suite d'une perte de maîtrise, à l'état neutre ou à son état compensé antérieur. Il a été noté que compte tenu de la compensation de l'avion nécessaire à sa mise en cabré et du réglage élevé de la puissance, une force de commande considérable a été nécessaire pour établir une spirale descendante. Une fois la commande relâchée, l'assiette longitudinale de l'avion aurait eu tendance à retourner à son état compensé antérieur et le roulis de l'avion aurait eu tendance à être neutre. Des essais subséquents effectués en collaboration avec le BST dans le cadre de l'enquête ont permis d'obtenir des résultats similaires.

Épave

L'avion a percuté le sol à une vitesse vers l'avant et une vitesse verticale très élevées. Les morceaux de l'épave étaient éparpillés sur une superficie de plusieurs centaines de mètres carrés. Plusieurs petits incendies localisés consécutifs à l'impact ont consumé de nombreuses pièces et composantes. Les marques laissées par l'impact sur les arbres avoisinants portent à penser que l'avion était en forte inclinaison à droite et en piqué prononcé lorsqu'il a percuté le sol.

Au moment de leur localisation, le siège droit du poste de pilotage et ses ceintures de sécurité présentaient une déformation indiquant que le siège était occupé. Quant à elles, les ceintures de sécurité du siège gauche n'étaient ni bouclées, ni déformées.

La bouteille d'oxygène, qui avait explosé, a été retrouvée. Le robinet monté sur le col de la bouteille a été retrouvé; il était en position fermée. Le robinet ne portait pas de marques d'impact et ne montrait pas non plus de signes de transfert de matériau, ce qui aurait suggéré qu'il avait été déplacé durant la séquence de l'accident. Cependant, il n'a pas été possible d'écarter la possibilité que le robinet ait pu se déplacer à la position fermée lors de l'impact.

Le MFD G1000 a été partiellement récupéré, mais il était lourdement endommagé et en partie détruit par le feu. L'emplacement où la carte mémoire aurait normalement dû se trouver a été repéré, mais il n'a pas été possible de localiser la carte mémoire elle-même et on a déterminé qu'elle avait été détruite.

Le sélecteur d'altitude  cabine a été récupéré et on a établi qu'il était réglé à une altitude aéronef de 18 300 pieds, soit une altitude cabine de 2500 pieds.

La vanne de régulation de débit et d'arrêt a été récupérée; on a établi qu'elle était en position fermée au moment de l'impact.

Lorsqu'il a été récupéré, le GASC présentait des dommages minimaux; toutefois, lorsqu'on l'a démonté, on a constaté que la puce mémoire qui devait contenir des données enregistrées sur le dernier vol avait été détruite.

Le moteur et l'hélice ont été récupérés; il a été établi que le moteur produisait de la puissance au moment de l'écrasement.

Il n'a pas été possible de procéder à un examen pathologique du pilote.

Rapports du laboratoire du BST

L'enquête a donné lieu aux rapports de laboratoire suivants :

• LP215/2012 – Avionics Analysis (Analyse de l'ensemble avionique)
• LP216/2012 – Airframe Reconstruction / Engine and Propeller Examination (Reconstitution de la cellule / Examen du moteur et de l'hélice)

Ces rapports peuvent être obtenus du BST sur demande.

Compte tenu de l'étendue des dommages et du fait que les données enregistrées se limitaient aux enregistrements du contrôle de la circulation aérienne au-dessus de 4900 pieds asl, il n'a pas été possible de déterminer avec certitude les raisons pour lesquelles l'avion a amorcé le virage en descente rapide puis a ensuite percuté le sol.

Dans le cadre de l'enquête, on a relevé plusieurs facteurs non reliés à une exploitation normale; cependant, il n'a pas été possible d'établir un lien entre ces facteurs. Ces facteurs comprennent la position du robinet de la bouteille d'oxygène, le fait que le siège droit était occupé, le fait que le pilote automatique n'avait pas été embrayé, le réglage du CPCP, la position de la vanne de régulation du débit et d'arrêt, l'entrée rapide dans un piqué en spirale, la brève mise en palier de l'avion durant sa descente et les manœuvres observées sous la couverture radar.

Le robinet de la bouteille d'oxygène est habituellement vérifié avant le premier vol, tout comme le sont la quantité d'oxygène et le fonctionnement du circuit d'oxygène à partir de l'intérieur du poste de pilotage. Si ce robinet avait été en position fermée au moment du vol, un avertissement CAS bien visible aurait été présenté sur le MFD. Le fait de continuer le vol au-dessus de 10 000 pieds sans oxygène d'urgence présente un danger, car en présence d'une dépressurisation, le pilote serait rapidement frappé d'incapacité. Il n'a pas été possible de déterminer avec certitude si la position du robinet a changée durant l'accident.

Le pilote prenait place dans le siège droit pour le vol initial en partance de CYGD et le propriétaire était assis dans le siège gauche. Il n'a pas été possible de déterminer les raisons pour lesquelles le pilote a décidé d'occuper le siège droit pour le voyage de retour, compte tenu du fait qu'il était seul à bord de l'avion à ce moment. Bien qu'on puisse piloter l'avion aisément à partir de l'un ou l'autre des sièges, certains interrupteurs comme l'interrupteur pour diffusion de message radio avec masque deviennent plus difficiles à utiliser et les voyants d'avertissement principaux ainsi que les messages CAS présentés sur le MFD ne sont plus dans le champ de vision du pilote lorsqu'il occupe le siège droit.

Les enregistrements radars de la trajectoire de vol horizontale et le manque de données saisies au niveau de vol FL260 laissent penser que le pilote automatique n'était pas embrayé. Il serait considéré comme anormal de ne pas employer ce système, plus particulièrement lorsque la charge de travail est plus élevée, notamment dans le cadre de vols aux instruments effectués par un seul pilote. Le PIM comprend une restriction indiquant qu'un pilote doit s'asseoir dans le siège gauche pour utiliser le pilote automatique. Cette restriction était peut-être connue du pilote, ce qui pourrait expliquer pourquoi le système n'a pas été utilisé.

Le sélecteur d'altitude cabine du CPCP était réglé à une altitude qui ne correspondait à aucun réglage recommandé dans le PIM. Le réglage en question ne pouvait pas entraîner la désactivation du circuit de pressurisation commandé par ordinateur; toutefois, il ne permettait pas l'optimisation du taux de variation de l'altitude cabine. Il a été considéré comme possible que cette sélection ait pu être faite par erreur, ou peut-être à un moment où le pilote était frappé d'incapacité, ou lorsque l'avion était en descente rapide.

Il a été établi que la vanne de régulation de débit et d'arrêt était en position fermée lorsque l'avion a percuté le sol. Il existe 5 raisons possibles pour lesquelles cette vanne serait fermée; toutefois, une seule de ces raisons, soit la perte de pression en amont, a pu être largement écartée compte tenu du fonctionnement connu du moteur. Si cette vanne avait été fermée durant le vol, la cabine aurait cessé de recevoir de l'air sous pression et la pression à l'intérieur de la cabine serait éventuellement devenue égale à la pression extérieure. Cette perte de pression aurait déclenché plusieurs avertissements dans le poste de pilotage, y compris un avertissement principal et une alarme sonore répétitive.

Il est difficile de s'expliquer pourquoi l'avion aurait piqué en spirale rapidement sans intervention du pilote. Si l'avion monte alors que sa puissance de montée et sa compensation sont à des valeurs normales, il n'a pas tendance à amorcer ce type de manœuvre sans sollicitation. De la même manière, il est difficile de d'expliquer le changement considérable du taux de descente durant le piqué en spirale et les manœuvres observées sous la couverture radar si on exclut une action du pilote pour ce faire.

L'âge et l'état de santé du pilote sont des facteurs probables d'une incapacité soudaine. Une incapacité causée par un état de santé particulier pourrait causer une perte de maîtrise, mais la position déterminée de la vanne de régulation de débit et d'arrêt, l'entrée rapide de l'avion en piqué en spirale, la réduction du taux de descente et les manœuvres observées excluent cette hypothèse.

Une perte de pressurisation indéterminée cadre avec la position de la vanne; cette perte, de même que la non-disponibilité d'oxygène en bouteille, pourrait expliquer l'amorce maîtrisée d'une descente d'urgence au taux maximum, suivie peu après par l'incapacité du pilote et la perte de maîtrise de ce dernier, probablement occasionnée par l'hypoxie. Toutefois, la réduction du taux de descente, les manœuvres observées et d'autres facteurs inhabituels présentent trop d'éléments d'incertitude pour permettre de conclure que l'hypoxie est en cause.

Faits établis quant aux causes et aux facteurs contributifs

1. Le pilote a perdu la maîtrise de l'avion pour des raisons indéterminées et l'avion est entré en collision avec le relief.

Faits établis quant aux risques

1. Le fait d'exploiter un avion à une altitude supérieure à 13 000 pieds asl sans disposer d'alimentation en oxygène d'urgence accroît les risques d'incapacité due à l'hypoxie à la suite d'une dépressurisation.

Autres faits établis

1. L'avionique de bord pouvait enregistrer des données essentielles à l'enquête sur l'accident, mais le support d'enregistrement a été détruit durant l'accident.

Le présent rapport met fin à l'enquête du Bureau de la sécurité des transports sur cet événement. En conséquence, le Bureau a autorisé la publication du rapport le 17 décembre 2013. Il est paru officiellement le 10 janvier 2014.

Annexe A – Procédure de descente d'urgence pour le TBM 850

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Source: DAHER-SOCATA, TBM 850 Pilot's Operating Handbook, ed. 1, rev. 0, 22 June 2007, p. 3.6.3

Annexe B – Types d'hypoxie

Il existe quatre différents types d'hypoxie : tous sont pertinents à l'aviation et méritent d'être considérés.

1. Hypoxie hypoxique

   L'hypoxie hypoxique est la conséquence d'une insuffisance d'oxygène dans le sang. Chez les pilotes, cette hypoxie se produit souvent en altitude (hypoxie hypobarique). À basse altitude, la pression partielle de l'oxygène dans l'atmosphère est suffisante pour assurer le fonctionnement optimal du cerveau.

   La pression atmosphérique et la pression partielle de l'oxygène baissent au fur et à mesure que l'altitude augmente. À 8 000 pi ASL (2 440 m), certaines personnes peuvent ressentir une légère augmentation des rythmes cardiaque et respiratoire. À partir de 10 000 pi ASL (3 050 m), la pression partielle de l'oxygène est suffisamment basse pour que tous les pilotes ressentent une hypoxie légère et que certains deviennent symptomatiques. Les pilotes volant à cette altitude ou à une altitude supérieure devraient être conscients des difficultés inhabituelles qu'ils ont à accomplir les calculs de routine et prendre des mesures correctives nécessaires en cas de difficultés. Pour éviter l'hypoxie, ne volez pas au-dessus de 10 000 pi ASL (3 050 m) sans oxygène supplémentaire ou dans une cabine non pressurisée.

2. Hypoxie anémique

   L'oxygène dans le sang est transporté par l'hémoglobine, qui se trouve dans les globules rouges. Lorsque le nombre de globules rouges est bas, ou que l'hémoglobine est anormale, moins d'oxygène est transporté par le sang. C'est ce qui peut se produire, entre autres, en cas d'hémorragie majeure, dans certains cas de cancers, ou en cas de drépanocytose, ou d'empoisonnement par monoxyde de carbone. Les personnes souffrant d'anémie peuvent remarquer des symptômes (essoufflement, fatigue, douleur thoracique), symptômes qui s'aggraveront avec l'altitude, puisque les effets de l'hypoxie et de l'anémie se cumulent.

3. Ischémie hypoxique/hypoxie stagnante

   Le terme ischémie fait référence à une alimentation sanguine insuffisante. L'ischémie hypoxique se produit quand la circulation sanguine vers les tissus organiques est inadéquate. Elle peut se produire par la constriction des vaisseaux sanguins (comme c'est souvent le cas par exemple lors d'une exposition au froid des doigts et orteils), mais aussi lorsque la pression sanguine et le débit cardiaque sont bas (évanouissement), ou lors d'une exposition à de fortes accélérations soutenues (hypoxie stagnante). La thérapie par oxygénation n'est pas très efficace contre ce type d'hypoxie. Le meilleur remède est de corriger la cause sous-jacente.

4. Hypoxie histotoxique

   L'hypoxie histotoxique fait référence à l'incapacité des cellules du corps à utiliser l'oxygène disponible. Ce type d'hypoxie est rare chez les pilotes, mais peut se produire dans certaines conditions telles que l'empoisonnement au cyanure ou à des produits chimiques, l'intoxication à certains médicaments, mais aussi quand le taux d'alcool dans le sang est élevé.

Source : Transports Canada, Manuel d'information d'aéronautique (TP 14371F, 2012-2), pp. 465-466

The aircraft, a TBM 700N (trade name TBM 850), is a high-performance, pressurized, single-engine turbine aircraft with a certified maximum operating altitude of 31 000 feet asl. C-FBKK was manufactured in 2012, received its initial certificate of airworthiness on 22 June 2012, and was imported into Canada by the owner in September 2012. The owner's intention was to fly the aircraft himself.

At the time of the accident, the aircraft had accumulated approximately 64 hours total flying time, 17 of which were flown after its import into Canada.

Records indicate that the aircraft was certified, equipped, and maintained in accordance with existing regulations and approved procedures. The aircraft was not equipped with a stand-alone flight data recorder or a cockpit voice recorder, nor was either required by regulation.

The aircraft was equipped with a Garmin 1000 (G1000) avionics suite, which included a 15-inch multi-function display (MFD) screen in the center of the instrument panel, and two 10.4-inch primary flight displays located directly in front of either cockpit seat. The MFD displays numerous aircraft and engine parameters for monitoring purposes, including cautions, warnings and crew alert system (CAS) messages, which are displayed in the lower left corner of the MFD. The G1000 system can record many parameters and save the data to a memory card inserted in a slot the upper right corner of the MFD.

The aircraft was also equipped with a Garmin GFC 700 automated flight control system. There is a standard restriction in the TBM 850 Pilot Information Manual (PIM) stating that autopilot operation requires a pilot to be seated in the left-hand seat.

The TBM 700N is pressurized by bleed air taken from the compressor section of the engine, and the pressurization is controlled by an onboard computer called the Global Air System Controller (GASC).

The output of compressed air from the engine is controlled by a flow control/shut-off valve (FCSOV). The FCSOV is a butterfly-type valve located in the engine compartment forward of the firewall. It is an electro pneumatic regulating and shut-off valve commanded by a torque motor, which is part of the FCSOV assembly. The valve actuates by using engine bleed air pressure. The valve is closed by an internal spring when the torque motor is de-energized or when there is no engine bleed air supply. Electrical current for the torque motor is controlled by the GASC, which receives signals from the bleed differential pressure sensor and the cabin pressure sensor. The valve is normally open during flight. The FCSOV will close if any of the following abnormal conditions occur: an over-temperature condition is sensed at the air inlet or outlet; bleed pressure is lost; electrical power is lost; or the guarded bleed switch on the environmental control system panel is set to OFF. When the FCSOV is closed, an amber BLEED OFF CAS message is displayed on the MFD.

The pressurization system is computer-controlled, but there is a cabin pressurization control panel (CPCP) located on the instrument panel in front of the right seat occupant's left knee. On this panel there is a cabin altitude selector, which is set by the pilot to assist the GASC in smoothly altering the cabin altitude during climb and descent. There is an instruction in the PIM directing pilots to set the selector to cruise altitude +1000 feet while climbing and to the destination airfield elevation while descending.

The pilot is warned of the condition of the pressurization system in flight by aural and visual alerts. The upper left quadrant of the MFD displays cabin altitude, cabin differential pressure, cabin altitude rate of change, selected altitude, and oxygen cylinder pressure. If cabin altitude exceeds 10 000 feet, the displayed cabin altitude blinks red, a red CABIN ALTITUDE CAS message appears in the lower left quadrant of the MFD, the red master caution light on the upper left glare shield starts blinking, and a repetitive aural alert (a chime) sounds in the headsets. The aural alert and blinking light continue until acknowledged by pressing the master caution pushbutton indicator.

In the event of pressurization loss there are emergency oxygen masks for the rear passengers, and quick-donning emergency oxygen masks for the occupants of the cockpit. If the pilot is wearing a mask and needs to make a radio broadcast, a mask radio transfer switch on the far left side of the instrument panel must be set to ON to allow the push-to-talk (PTT) button to activate the mask microphone.

All the masks on the aircraft are connected to an oxygen cylinder, which is located near the right wing root, accessible by a small door located near the right karman.^{Footnote 3} The cylinder has an isolation valve on its head, which cannot be accessed from the cockpit, and must be set to ON before flight. The oxygen system is normally tested while on the ground by pressing a switch on the quick-donning masks and listening for a faint hissing sound emitted by the oxygen flowing. Oxygen pressure is displayed digitally on the MFD. If the oxygen cylinder isolation valve is set to OFF, a red CAS message is displayed on the MFD.

Current Canadian Aviation Regulations, section 605.31 – Oxygen Equipment and Supply, stipulate that pressurized aircraft must be equipped with sufficient oxygen to supply all crew members for the entire period of flight at cabin altitudes above 13 000 feet asl. If the oxygen cylinder had been fully charged and selected ON, it would have had the capacity to supply approximately 226 minutes of oxygen to a single crew member.

In the event of a loss of cabin air pressure, pilots are instructed by the PIM to initiate an emergency descent (Appendix A – TBM 850 Emergency Descent Procedure ) to the minimum enroute altitude and, if possible, below 10 000 feet.

Hypoxia is defined in Transport Canada's Aeronautical Information Manual (AIM) (TP 14371E) under Airmanship, section 3.0 Medical Information, as follows:

The literal definition of hypoxia is “low oxygen”. Therefore, hypoxia implies a lack of sufficient oxygen for the body to operate normally. Its onset is insidious and may be accompanied by a feeling of well being, known as euphoria. Even minor hypoxia impairs night vision and slows reaction time. More serious hypoxia interferes with reasoning, gives rise to unusual fatigue and, finally, results in a loss of consciousness.

There are different forms of hypoxia; these are described in Appendix B.

Flight tests performed during aircraft certification demonstrated that the aircraft type has positive static and dynamic stability: in other words, it has a tendency to return towards the neutral or previously trimmed state following an upset. It was noted that with the aircraft trimmed for a nose-up attitude and a high power setting, significant control force was needed to establish a descending spiral. Once the control input was relaxed, the aircraft pitch would tend toward its previously trimmed state and roll would tend toward neutral. Subsequent tests completed in collaboration with the TSB for the investigation produced similar results.

The aircraft struck the ground at very high forward and vertical speeds. Wreckage parts were dispersed over several hundred square metres. Several small pockets of post-impact fire consumed various pieces and components. Impact marks on surrounding trees suggest the aircraft was in steep right bank and nose-down attitude when it struck the ground.

The right-hand cockpit seat and seatbelts were located; deformation indicated that the seat had been occupied. The left-hand seatbelts were found to be neither connected nor deformed.

The oxygen cylinder was recovered; it had exploded. The neck-mounted isolation valve was recovered and was found in the OFF position. There were no impact marks or material transfer on the isolation valve to suggest the valve had moved during the accident sequence. However, the possibility that the valve had moved to the OFF position during the impact sequence could not be ruled out.

The G1000 MFD was partially recovered, although it was heavily damaged and partially burnt. The slot where the memory card would normally be inserted was identified, but the memory card could not be found, and was determined to have been destroyed.

The cabin altitude selector was recovered and determined to be set at an aircraft altitude of 18 300 feet or cabin altitude of 2500 feet.

The FCSOV was recovered and found to have been in the closed position upon impact.

The GASC was recovered slightly damaged, but upon disassembly it was discovered that the memory chip, which would have recorded data from the last flight, was destroyed.

The engine and propeller were recovered and it was determined that the engine was producing power when the aircraft hit the ground.

A pathological examination of the pilot was not possible.

The following TSB Laboratory reports were completed:

• LP215/2012 – Avionics Analysis
• LP216/2012 – Airframe Reconstruction and Engine and Propeller Examination

The reports are available from the TSB upon request.

Given the high level of destruction and the fact that recorded data was limited to ATC recordings above 4900 feet asl, it was not possible to conclude with any certainty the reason why the aircraft entered the rapid descending turn and hit the ground.

Several factors identified in the investigation were outside normal operations, but any link among them could not be determined. These factors include the position of the oxygen cylinder valve; the occupied right seat; the disengaged autopilot; the CPCP setting; the FCSOV position; the rapid entry into a spiral dive; the brief level-off during the descent; and the manoeuvers observed below radar coverage.

The oxygen cylinder valve position is normally checked before the first flight, as is the quantity of oxygen and operation of the oxygen system from the cockpit. If this switch is in the OFF position and the aircraft is flown, a noticeable CAS warning appears on the MFD. It is dangerous to continue to fly above 10 000 feet without emergency oxygen: in the event of depressurization, a pilot would quickly become incapacitated.

It could not be determined with any certainty whether the position of the valve changed during the accident sequence.

The pilot sat in the right-hand seat for the initial flight from CYGD because the owner was flying from the left-hand one. It could not be determined why the pilot decided to occupy the right-hand seat for the return trip given that the pilot was the sole occupant. While the aircraft can easily be operated from either seat, certain switches, such as the mask radio transfer switch, become more difficult to operate, and the master warning and caution lights and MFD CAS messages are no longer directly in the field of view from the right-hand seat.

Radar recordings of the horizontal flight path and lack of altitude capture at FL260 suggest that the autopilot was not being used. It would be considered abnormal not to use it, especially during higher workload scenarios such as single-pilot IFR operations. The PIM states that autopilot operation is contingent on a pilot being seated in the left seat. This restriction may have been known to the pilot, which might explain why the autopilot was not used.

The cabin altitude selector on the CPCP was found set to an altitude that did not match any settings recommended in the PIM. The setting would not disable the computer-controlled pressurization system, but it would not provide an optimized rate of change of cabin altitude. It was considered possible that this selection was made in error or during incapacitation or rapid descent.

The FCSOV was determined to have been in the closed position when the aircraft struck the ground. There are 5 possible reasons for the valve being closed, but only 1, the loss of upstream pressure, could be mostly ruled out due to known engine operation. If the valve were closed during flight, the cabin would stop receiving pressurized air, and eventually its pressure would equalize with the outside air pressure. This loss of pressure would trigger several warnings in the cockpit including a master warning and a constant repetitive aural alert.

The rapid development of a spiral dive is difficult to explain without pilot initiation. If the aircraft is climbing with the engine set to climb power and the trim condition set to normal, it does not have a tendency to enter this type of manoeuver unaided. Likewise, it is difficult to account for the dramatic change in the rate of descent during the spiral dive and the manoeuvers observed below radar coverage without control input.

The pilot's age and medical condition were considered as a possible source of incapacitation. A medical incapacitation event is consistent with a loss of control but inconsistent with the determined position of the FCSOV, the rapid entry into the spiral dive, the reduction in the rate of descent, and the observed manoeuvers.

An undetermined loss of pressurization is consistent with the FCSOV position and, combined with the unavailability of onboard oxygen, could explain the controlled initiation of an emergency maximum rate of descent shortly followed by incapacitation and loss of control, possibly due to hypoxia. However, the reduction in the rate of descent, observed manoeuvers, and other unusual factors present too many uncertainties to conclude that hypoxia was the cause.

Findings as to causes and contributing factors

1. The pilot lost control of the aircraft for undetermined reasons and the aircraft collided with terrain.

Findings as to risk

1. Operating an aircraft above 13 000 feet asl without an available emergency oxygen supply increases the risk of incapacitation due to hypoxia following depressurization.

Other findings

1. The avionics system had the capability to record data essential to the accident investigation but the recording medium was destroyed in the accident.

This report concludes the Transportation Safety Board's investigation into this occurrence. Consequently, the Board authorized the release of this report on 17 December 2013. It was officially released on 10 January 2014.

Appendix A – TBM 850 Emergency descent procedure

Image

Source: DAHER-SOCATA, TBM 850 Pilot's Operating Handbook, ed. 1, rev. 0, 22 June 2007, p. 3.6.3

Appendix B – Types of hypoxia

Hypoxia is classified into four different types; all are relevant to pilots and merit consideration.

1. Hypoxic hypoxia

   Hypoxic hypoxia is the result of low oxygen levels in the bloodstream. In pilots, this most often occurs with exposure to altitude (hypobaric hypoxia). At low altitudes, the partial pressure of oxygen in the atmosphere is adequate to maintain brain function at peak efficiency.

   Atmospheric pressure and the partial pressure of oxygen both decline at higher altitudes. At 8 000 ft asl (2 440 m), some people may notice a slight increase in heart rate and speed of breathing (respiratory rate). By 10 000 ft ASL (3 050 m), the partial pressure of oxygen is low enough that all pilots will experience mild hypoxia and some will become symptomatic. Pilots operating at this altitude or higher should be alert for unusual difficulty completing routine calculations and should take corrective action if difficulties are noted. To avoid hypoxia, do not fly above 10 000 ft ASL (3 050 m) without supplemental oxygen or cabin pressurization.

2. Anaemic hypoxia

   Oxygen in blood is carried by haemoglobin, which is found in red blood cells. When the red blood cell count decreases, or the haemoglobin does not function properly, less oxygen can be carried by the blood. This can occur in conditions such as heavy bleeding, some cancers, sickle cell anaemia, or carbon monoxide poisoning, to name a few. A person suffering from anaemia may notice symptoms such as breathlessness, fatigue, or chest pain, and symptoms will worsen at higher altitudes, as the effects of hypoxia and anaemia are additive.

3. Ischaemic hypoxia/stagnant hypoxia

   The term ischaemia refers to inadequate supply of blood, and ischaemic hypoxia occurs when there is inadequate blood flow to body tissues. This can occur with constriction of blood vessels (for example, this is often seen in fingers and toes exposed to cold) as well as in situations of low blood pressure and cardiac output such as fainting, or during exposure to high sustained accelerations (stagnant hypoxia). Oxygen therapy is not very helpful in this form of hypoxia. The best remedy is to correct the underlying cause.

4. Histotoxic hypoxia

   Histotoxic hypoxia refers to an inability of the cells of the body to use the oxygen available. This type of hypoxia is rare in pilots, but it can occur with certain conditions such as cyanide poisoning, chemical poisoning, and intoxication with certain drugs. Histotoxic hypoxia can also be caused by high blood alcohol levels.

Source: Transport Canada, Aeronautical Information Manual (TP 14371E)