Incident de l'ATR 72-212A et exploité par Caribbean Airlines immatriculé 9Y-TTC survenu le 04/05/2014 en début de descente vers l'aéroport de Piarco (République de Trinité et Tobago)

En descente, l’équipage réduit la puissance des moteurs au minimum possible en vol en positionnant les manettes sur Ralenti vol (FI). La vitesse de l’avion est de 246 kt, proche de la vitesse maximale en opérations (VMO) de 250 kt. L’équipage ressent alors des fortes vibrations suivies d’une alarme associée au contrôleur électronique d’hélice (PEC) qui contrôle l’hélice droite.

Après le vol, l’axe d’entrainement du générateur de courant alternatif du moteur droit est retrouvé rompu et remplacé. Une équipe de maintenance effectue des essais sur les deux ensembles moteurs/hélices. Aucune vibration ni fonctionnement anormal n’est mis en évidence.

Le vol du lendemain s’effectue normalement. Lors du roulage à l’atterrissage, l’équipage rapporte un bruit fort de vibration alors qu’il déplace les manettes de puissance de la position ralenti vol vers le ralenti sol.

À la suite de ce vol, diverses opérations de maintenance sont entreprises. Trois essais au sol de l’ensemble moteurs/hélices sont effectués et ne mettent en évidence aucun fonctionnement anormal. Un élément du système de régulation d’hélice droite (le module de vanne d’hélice) est remplacé. Un quatrième essai au sol débute, au cours duquel les manettes de puissance sont positionnées en inversion de poussée. Des vibrations apparaissent et les moteurs sont immédiatement coupés. Après l’arrêt des moteurs, les pales n°1, 2, 5 et 6 de l’hélice droite sont en drapeau alors que les pales n°3 et 4 semblent restées en position inversion de poussée. Le démontage des pales de l’hélice droite met en évidence, entre autres, la rupture du maneton de la pale n°4 ainsi que l’endommagement du plateau de vérin de changement d’angle de pale d’hélice.

Les circonstances et les dégâts observés sont similaires à ceux qui avaient été observés dans le cadre d’une enquête sur un incident grave survenu le 18 septembre 2013 en Indonésie à un ATR 72-212A immatriculé PK-WFV. L’autorité d’enquête indonésienne, NTSC, avait ouvert une enquête et émis une recommandation de sécurité immédiate à l’attention de l’exploitant de l’aéronef concernant la vérification de l’état des manetons de pâle d’hélice et la recherche d’indications de fissures sur une partie de la flotte.

Le 30 novembre 2014, un nouvel incident similaire est survenu en Suède à un ATR 72-212A immatriculé SE-MDB pour lequel l’autorité d’enquête suédoise, SHK, avait ouvert une enquête. Peu de temps après cet incident, le BEA avait émis quatre recommandations de sécurité à l’attention de l’AESA. Celles-ci concernaient en particulier :

• l’information des pilotes sur le fait que des vibrations importantes se sont produites pendant la descente à une vitesse proche de la VMO avec les manettes de puissance en position ralenti vol et que des dommages importants au mécanisme de régulation de pas de l’hélice et, dans un cas, aux attaches du moteur, ont été observés ;
• la planification et la réalisation des vols de manière à éviter des opérations proches de la VMO au ralenti vol ;
• l’information de la maintenance dans les cas où les pilotes ont ressenti de fortes vibrations lors de la descente à une vitesse proche de la VMO avec les manettes de puissance en position ralenti vol ;
• le développement d’une procédure opérationnelle appropriée traitant des vibrations importantes d’une hélice et l’inclusion de cette procédure dans la documentation opérationnelle des exploitants.

À l’issue de l’enquête sur l’incident du 30 novembre 2014, le SHK avait émis une recommandation de sécurité à l’attention de l’AESA concernant la mise en œuvre des limitations provisoires du domaine de vol ou des limitations du domaine d’utilisation de la puissance moteur, jusqu’à ce que le problème soit compris et corrigé.

Au total, sept phénomènes de vibrations sur ATR 72-212A ont été reportés au cours des dernières années. Dans quasiment la totalité des cas, la rupture du maneton d’une des pales ainsi que l’endommagement du plateau avant de vérin de changement d’angle de pale d’hélice ont été constatés. L’enquête du BEA a mis en évidence l’existence de surcharges alternées à l’origine de l’endommagement des plateaux et d’une surcharge finale dans une direction ayant pour conséquence la rupture du maneton. L’origine de ces surcharges et la chronologie précise des endommagements et des vibrations n’ont pas pu être déterminées. Néanmoins, plusieurs éléments ont pu y contribuer :

• une force de rétention engendrée par un phénomène de friction au niveau des roulements de pied de pale (ball bunching) ;
• des efforts importants provoqués par le choc du maneton sur l’oreille de plateau lors de phénomènes d’efforts cycliques sur le plateau avant apparaissant lorsque la vitesse de l’avion est proche de la VMO et les manettes de puissance en position ralenti vol ;
• un fonctionnement imprévu de la boucle d’asservissement du système de régulation hélice perturbée par des phénomènes d’efforts cycliques sur le plateau avant et de friction.

L’enquête a également mis en évidence que les actes de maintenance réalisés sur le 9Y-TTC à la suite des phénomènes vibratoires n’avaient pas permis d’identifier ces endommagements.

En conséquence, le BEA a émis plusieurs recommandations de sécurité à l’intention de l’AESA et la FAA. Celles-ci concernent:

• la poursuite de l’analyse du phénomène d’efforts cycliques sur le plateau avant mis en évidence au ralenti vol et à une vitesse légèrement supérieure à la VMO dans le but de confirmer que le domaine de vol de l’ATR72-212A fournit des marges suffisantes pour éviter que ce phénomène ne provoque l’endommagement du système de régulation de pas d’hélice ;
• la poursuite des recherches dans l’objectif de comprendre l’enchainement des endommagements de l’hélice et la ou les origines des surcharges, et en attendant le résultat de ces recherches, une révision des procédures d’exploitation préconisées par le constructeur des ATR 72-212A pour la descente pour prévenir toute évolution entre 240 et 250 kt au ralenti vol ;
• l’installation d’indicateurs de niveau vibratoire pour chaque ensemble hélice moteur dans les postes de pilotage des aéronefs de transport public équipés de turbopropulseurs ;
• la réalisation d’une étude approfondie du comportement vibratoire réel de chaque hélice au ralenti vol à des vitesses autour de la VMO lors de la certification initiale des hélices.