I - RENSEIGNEMENTS DE BASE:

1.1 - Déroulement du vol:

Ce vol d'essais entrait dans le cadre de la préparation de la certification du pilote automatique aux standards de catégorie III (approche et remise de gaz par très mauvaises conditions de visibilité), pour cette version de l'Airbus A330 équipée de moteurs Pratt et Whitney.

Le programme général des vols correspondants était fixé par le document Airbus Industrie nº460/94 issue n°1 du 27 juin 1994.

L'ordre d'essais du vol n°129 fait l'objet d'un document daté du 30 juin 1994.

Tout le vol jusqu'à l'instant précédant l'accident s'est déroulé conformément à l'ordre d'essai, hormis la puissance affichée au premier décollage : TOGA (Take Off Go Around : puissance maximale) au lieu de Flex 49 (puissance inférieure à la puissance maximale égale à celle qui serait disponible avec une température extérieure de 49º c):

- décollage en configuration 2 de becs et volets, engagement du pilote automatique (en version de base) à 157 Kt en mode de tenue de vitesse (SRS : Speed Reference System) 6,5 secondes après le décollage puis réduction d'un moteur et coupure du circuit hydraulique correspondant.

- montée au niveau 100, moteurs en fonctionnement normal. Réalisation de virages au pilote automatique en mode de tenue d'altitude, en configuration pleins becs et volets à Vmin + 5 et à Vmax - 10Kt pour étudier les problèmes de coordination des commandes en virage.

- approche automatique suivie d'une remise de gaz avec panne simulée d'un moteur (pilote automatique en version basique).

- manoeuvre identique à la précédente après introduction d'une modification du pilote automatique (Spatiaal avec Bulle état 3972, cf paragraphe 1.6).

- approche automatique en monomoteur simulé, atterrissage automatique et utilisation d'une seule reverse.

- le premier décollage a été effectué par le commandant de bord en place gauche,

- la suite du vol a été effectuée en pilotage automatique. Les actions ont été réalisées et commentées par le commandant de bord. Le copilote vérifiait les actions du commandant de bord et observait le fonctionnement de l'avion sans intervenir sur les essais,

- le copilote a réalisé tous les échanges radio avec le contrôle aérien.

copilote effectue la rotation puis le commandant de bord enclenche le pilote automatique, réduit un moteur et coupe le circuit hydraulique correspondant). La chronologie des événements a ensuite été la suivante:

- le copilote a demandé confirmation de la puissance à afficher au décollage (TOGA ou Flex49),

- le copilote a affiché la puissance maximale (TOGA) sur les deux moteurs conformément à la procédure indiquée par le commandant de bord, alors que, comme pour le premier décollage, l'ordre d'essais prévoyait une puissance Flex 49,

- le copilote a conservé une action à pousser sur le manche jusqu'à la rotation,

- la rotation a été réalisée franchement et l'action à la profondeur a été arrêtée, l'assiette évoluant de 12 à 18°,

- plusieurs tentatives d'engagement du pilote automatique avant les 5 secondes succédant au décollage ont été infructueuses. Le pilote automatique n'a été actif que deux secondes après l'engagement car le copilote exerçait un léger ordre à piquer sur le manche à ce moment (déplacement supérieur à 0,5º). Pendant cette période, l'avion, toujours trimé à 2,2º, s'est cabré jusqu'à atteindre une assiette de 29º. La vitesse de l'avion, après avoir atteint 155 Kt, n'était que de 145 Kt au moment ou le pilote automatique a été connecté (Vobjectif > 150K),

- l'assiette longitudinale de l'avion a diminué ensuite légèrement vers 25º,

- le commandant de bord a réduit le moteur gauche dès l'engagement du pilote automatique puis a coupé le circuit hydraulique bleu. Immédiatement après être passé actif, le pilote automatique est passé en mode Acquisition d'altitude ou ALT* compte tenu du fort taux de monntée de l'avion (une altitude sélectée de 2000 ft avait été affichée au cours de la première phase de vol, lors de la descente à partir du niveau 100 pour la première approche),

- dès lors, la loi de pilotage du mode ALT* a fait cabrer l'avion pour rejoindre l'altitude sélectée. L'assiette est montée vers 32º et la vitesse de l'avion a chuté rapidement,

- lorsque le commandant de bord a repris l'avion en mains, la vitesse avion n'était que de l00Kt en forte diminution (vitesse minimale de contrôle air: 118Kt),

- la fonction Alpha prot des commandes de vol qui restitue une stabilité longitudinale statique positive s'est activée normalement, juste après la reprise en mains de l'avion par le pilote, qui n'a pas pu éviter une perte de contrôle en roulis,

- une remise des gaz automatique (protection alpha floor) s'est ensuite activée, elle a été immédiatement stoppée par le commandant de bord qui a réduit le moteur droit au ralenti dès la perte de contrôle en roulis pour resymétriser rapidement l'avion,

- les assiettes latérale et longitudinale ont atteint respectivement 112º gauche et - 43º. Dans ces conditions des informations invalides ont alors été envoyées aux calculateurs de commandes de vol par les centrales à inertie entraînant un passage des commandes de vol en loi directe,

- le pilote est parvenu à reprendre le contrôle de son appareil mais trop tardivement pour éviter l'impact avec le sol. L'avion s'est écrasé avec une assiette longitudinale d'environ - 15º.

1.2 - Conséquences sur les personnes:

1.6. Renseignements sur l'aéronef:

Propriétaire et exploitant: Airbus Industrie.

Planeur: Constructeur: Airbus Industrie.
Type: A330-322
Numéro de série: 42
Premier vol effectué le 14 octobre 1993
Total d'heures de vol le 30 juin 1994: 360 heures 30
Laissez passer exceptionnel délivré le 29 mars 1994, par la Direction générale de l'aviation civile, valable du 1er avril au 1er octobre 1994.

Moteurs : Constructeur: Pratt et Whitney.
Type PW 4168
Heures de fonctionnement (et nombre de démarrages):
- moteur gauche: 366h42 (173)
- moteur droit : 363h17 (183).

Définition:
S'agissant d'un avion en essais chez son constructeur, l'Airbus A330 nº42 n'était pas en tous points conforme à la définition de série certifiée en cours de livraison aux utilisateurs. Les principales spécificités de définition qui méritent d'être relevées dans le cadre de l'enquête sont les suivantes:

- l'utilisation d'un système dénommé Spatiaal qui permet de contrôler l'état effectif de certains paramètres internes aux calculateurs de l'avion (en particulier ceux du pilote automatique et des commandes de vol) et de les modifier à la diligence de l'ingénieur navigant d'essais à partir de données inscrites dans une mémoire amovible (dénommée "Bulle") programmée avant le vol par le bureau d'études. L'un des objets du vol était de comparer le comportement du pilote automatique en fonction de deux états de la "bulle 203" : "OFF" (standard de base pour le pilote automatique) et "3972" (état dans lequel l'ordre en vitesse de tangage du pilote automatique est deux fois plus fort). Dans cette définition, les calculateurs de l'avion sont fonctionnellement conformes aux calculateurs des avions de série mais matériellement différents pour pouvoir accepter des ajustements internes par sélection de données préprogrammées dans ces calculateurs.

- l'installation en cabine passagers d'un pupitre à la disposition de l'ingénieur navigant d'essais qui lui permet d'une part de conduire l'essai (visualisations, télécommunications), d'autre part de mettre en oeuvre l'installation d'essais.

- enfin, l'avion était équipé d'une installation d'essais en vol enregistrant et transmettant au sol par télémesure à cadence élevée les paramètres et la phonie du téléphone de bord (voie G - cf paragraphe 1.11).

Mentions portées sur les comptes rendus mécaniques

Il n'a pas été relevé sur les observations formulées par les équipages lors des vols précédents de remarques ayant une relation possible avec l'accident.

Masses et centrages :

Au démarrage, l'avion avait une masse de 152 700 kg et un centrage de 40,2%.

Avant le dernier décollage, la masse de l'avion était de 147 700 kg et le centrage de 42%.

1.7 - Conditions météorologiques:

La situation météorologique du jeudi 30 juin 1994 donnait un régime de beau temps ensoleillé sur Toulouse, associé à des vents faibles à basse altitude. Les observations effectuées sur le terrain à 17h30 locales (15h30 TU) montraient un vent de secteur nord-est d'environ 4Kt, conditions "CAVOK" (visibilité supérieure à 10 km, pas de nébulosité en dessous de 1500 m, pas de précipitation), température 34º, point de rosée 20°, pression au sol 997 hPa. D'autre part, les relevés météorologiques effectués entre 13h00 et 14h00 locales confirment que ces paramètres étaient stables.

A la mise en route, l'équipage a écouté l'ATIS de Toulouse. Le message était l'information enregistrée à 14h25 T.U: ILS 15G, niveau de transition 50, vent 170º/10 Kt, CAVOK, température 33º point de rosée 20º, QNH 1016, QFE 998 hPa.

Juste avant le dernier décollage (en piste 33D), la tour de contrôle a annoncé un vent du 040º pour une force de 3 à 8 Kt.

1.8 - Aides à la navigation, moyens de radio-navigation:

L'analyse des documents de suivi de l'avion ainsi que l'exploitation des différents paramètres et conversations enregistrés (par télémesure, sur les enregistreurs de vol ou par le contrôle aérien) montrent que les moyens de radio-navigation de l'avion étaient en parfait état de fonctionnement.

1.9 - Télécommunications:

Les transcriptions des radio-communications entre l'avion, la tour de contrôle et/ou l'approche de Toulouse-Blagnac ont été effectuées.

Pendant le vol, toutes les émissions de l'avion ont été effectuées par le copilote.

Les radio-communications avec l'organisme de contrôle de la circulation essais-réception ont également été transcrites. On note qu'avant le décollage, l'équipage signale une modification du profil de vol envisagé par l'ordre d'essais, prévoyant, après l'exécution de l'ensemble des manoeuvres consignées dans l'ordre d'essais, une phase complémentaire d'évolutions au niveau 100 à titre de démonstration au profit des pilotes italiens présents à bord.

1.10 - Renseignements sur l'aérodrome:

Les NOTAM en vigueur le jour de l'accident et la disponibilité réelle des moyens font apparaître une indisponibilité de l'ILS 15D ainsi que le remplacement du VOR. Ces données étaient connues de l'équipage. Les approches automatiques ont été réalisées en piste 15G à cause de l'indisponibilité du glide 15D. Les autres restrictions sur l'aérodrome ne concernaient que la circulation au sol et les postes de stationnement; elles n'avaient aucune influence sur le déroulement du vol.

1.11 - Enregistreurs de bord - télémesure:

Conformément à la réglementation en vigueur, l'A330 nº42 était équipé d'un enregistreur de conversations et d'alarmes sonores émises dans le poste de pilotage (CVR : Cockpit Voice Recorder) et d'un enregistreur de paramètres (SSFDR : Solid State Flight Data Recorder). Les deux enregistreurs ont été retrouvés sur l'épave de l'avion et transférés par l'officier de police judiciaire désigné, à Brétigny, le 1er juillet enfin d'après-midi.

L'avion était également équipé d'une installation d'essais qui transmettait par télémesure au sol les paramètres de vol à une cadence beaucoup plus élevée que celle des paramètres enregistrés sur le SSFDR, ainsi que la phonie enregistrée sur le téléphone de bord ("voie G" de la télémesure). Les données transmises par télémesure ont été enregistrées au sol pendant le vol et étaient visualisées en salle d'écoute.

1.12 - Epave:

L'épave est dispersée au sol sur un terrain situé en bordure ouest de l'aéroport de Toulouse-Blagnac. L'altitude du lieu de l'accident est de 499 pieds, ses coordonnées géographiques sont 43°38,10 Nord, 01°21,50 Est.

Le premier impact avec le sol a été effectué par la voilure gauche. Des pièces et des débris de l'avion jonchent le sol sur une longueur de 180 mètres environ. L'épave est divisée en quatre parties principales au-delà du point d'impact:

- dérive verticale, APU et fuselage arrière à proximité du point de l'impact avec le sol,
- aile gauche et jambe de train gauche au centre de l'épave,
- moteur gauche, fuselage avant comportant le poste de pilotage,
- aile droite et moteur droit.


1.13 - Renseignements médicaux et pathologiques:

Arrivée vers 16 heures aux bureaux de la direction des essais en vol d'Airbus Industrie.
16h45 Départ du vol 129.

- Jean-Pierre Petit:



08h00	Arrivée,
08h42	Départ pour un vol d'essais d'atterrissages automatiques sur l'avion n°475 (vol n° 12),
09h26	Retour au parking de l'A320 n°475,
10h00 à 12h00	Réunion de certification,
12h00 à 14h00	Déjeuner probable à l'extérieur d'Airbus Industrie,
14h00 à 16h30	Réunion de certification en salle n°6 à Airbus Industrie,
16h45	Départ du vol 129 de 1'A330 n°42.

c'est en principe impossible lorsque l'avion est piloté manuellement par la loi normale des commandes de vol. Bien entendu, lorsque ce phénomène est provoqué en conditions de poussée dissymétrique, un fort effet latéral intervient de surcroît lorsque la vitesse passe franchement au dessous de VMCA.

3 - Scénario de l'accident: on arrive, non systématiquement, à le reproduire jusqu'aux abords de la vitesse correspondant à l'incidence maximale (alpha max). Bien souvent le pilote automatique se désengage peu de temps après qu'il a été connecté. Cependant la simulation des phenomenes latéraux à ces très faibles vitesses n'est pas correcte. On ne peut donc pas répondre précisément aux questions concernant l'efficacité des techniques de récupération envisageables et le point extrême de récupération possible. Il semble cependant que les reprises en mains intervenant avant le passage par VMCA, bien que la dynamique conduise à décélérer encore un peu mais sous faible incidence, permettent de garder le contrôle de l'avion.

4 - Il est noté par ailleurs que la position de trim affichée avant le décollage a une influence certaine sur les conditions d'évolution de l'assiette longitudinale après la rotation.

5 - Utilisation opérationnelle: certaines simulations de décollage effectuées pourraient représenter des cas se produisant en utilisation opérationnelle, c'est-à-dire avec une prise d'assiette initiale voisine de celle commandée par le directeur de vol. Les résultats obtenus n'ont pas conduit à une situation critique . Les ne permettent cependant pas de conclure que dans d'autres conditions des situations dangereuses, voire une perte de contrôle, ne pourraient être observées pour les raisons suivantes:

- on rencontre systématiquement des regressions de vitesse importantes, dont une jusqu'à la vitesse correspondant à l'activation de la sécurité alpha prot,

- toutes les conditions possibles n'ont pas été étudiées, en particulier l'exercice n'a été effectué qu'avec une seule altitude présélectée (2 000 pieds) pour un terrain à 500 pieds et rien n'indique que la différence d'altitude de 1500 pieds est le cas le plus critique,

1.15.4 - Des travaux complémentaires sont prévus par la commission dans les prochains mois. Ils concerneront notamment:

- la corrélation des données disponibles,

- l'identification plus précise du système Spatiaal,

- des essais et recherches complémentaires sur le mode d'acquisition d'altitude du pilote automatique, comportant également la recherche des résultats d'essais de même nature effectués antérieurement,

- des études sur le comportement des commandes de vol (mouvements des commandes et actions des gouvernes après la reprise en mains de l'avion par le commandant de bord),

- des travaux sur les aspects de conduite et d'exécution des essais en vol.

Au stade actuel des travaux de la commission, il ne peut être envisagé de présenter une analyse complète de l'accident. Des travaux complémentaires de corrélation des données disponibles (incluant l'analyse de vols de même nature effectués précédemment) d'une part, d'investigations sur le fonctionnement de l'avion et de ses systèmes d'autre part, restent en effet à effectuer (cf 1.15.4.).

Toutefois, les travaux conduits ont permis de préciser l'enchainement des faits ayant conduit à une situation dangereuse, de reconstituer un scénario plausible de l'accident et donc de présenter une analyse préliminaire (objet de ce chapitre).

En première analyse, il apparaît qu'il n'y a pas eu de panne de l'avion, de ses moteurs ou de ses équipements de nature à avoir contribuer à l'accident. Cette conclusion est certaine pour ce qui concerne le fonctionnement des moteurs.

La commission a déterminé que les conditions météorologiques n'ont joué aucun rôle dans l'accident, non plus que l'infrastructure de l'aérodrome, les aides à la navigation ou les télécommunications.

Elle a donc été conduite jusqu'à présent à centrer son analyse sur les conditions dans lesquelles le vol a été préparé et réalisé par l'équipage de conduite en tenant compte de la définition technique de certains systèmes de l'avion.

2.2 - Préparation du vol:

- pour un classement en classe 2 : le fait que le centrage au décollage dans les deux cas prévus par l'ordre d'essais dépassait très largement le centrage limite arrière autorisé en utilisation normale en ligne (impliquant dépassement intentionnel du domaine de vol normal, à l'intérieur du domaine déjà ouvert dans la mesure où par "domaine de vol normal" il faudrait entendre "domaine d'utilisation normale en ligne");

- pour un classement en classe 3 : le fait que le centrage au décollage dans les deux cas prévus était à l'intérieur du domaine déjà ouvert sans difficulté particulière et où on interpréterait "domaine de vol normal" pour les essais avec cette signification.

Sur le fond, la commission considère que, si le document définissant les types de vols et les catégories de vols d'essais a le mérite d'exister, il est insuffisamment précis pour ce qui concerne la notion de "domaine de vol normal" apparaissant dans la définition des vols de classe 2 et 3 (cf Recommandations). Elle estime que le vol concerné était à la limite entre les classes 2 et 3 compte tenu des centrages très arrière pratiqués au décollage. Elle observe qu'en tout état de cause, en cas d'incertitude, il est préférable a priori de surclasser la catégorie d'un vol d'essais.

aurait désengagé le pilote automatique ne s'active que juste après sa déconnexion par le commandant de bord. A cet instant, l'alarme "Low speed" est activée mais la perte de contrôle est très certainement inévitable en poussée dissymétrique.

- la commission ne trouve pas de raison technique pouvant expliquer ce dernier délai de 3 secondes. L'imprécision de la répartition des tâches au sein de l'équipage a pu contribuer à ce retard de reaction du commandant de bord..

- à partir du moment où le commandant de bord reprend les commandes, il agit très rapidement manche en butée à piquer, maintien de la direction en butée droite, gauchissement progressivement amené en butée à droite pour contrer le roulis à gauche encore modéré constaté, puis réduction du moteur droit pour resymétriser l'avion alors que l'inclinaison atteint 17 à 18° à gauche.

- cette dernière manoeuvre a pour effet de stopper la remise de gaz automatique (alpha floor) sur le moteur gauche qui s'était activé lorsque l'incidence atteignait 21°.

- malgré l'ensemble de ces actions, l'aile gauche décroche et l'assiette longitudinale décroît rapidement, l'incidence maximale atteinte est légèrement supérieure à 26°.

- pendant l'abattée de l'avion, la vitesse qui avait atteint un minimum de 77 Kt, réaugmente et les commandes de vol passent en loi directe.

- la vitesse passant par 112 Kt, l'assiette longitudinale par - 35° et l'inclinaison atteignant la valeur maximale de 112° gauche, le commandant de bord qui avait maintenu le manche à plein piqué l'amène au plein cabrer pour tenter une ressource.

- bien que l'avion soit pratiquement contrôlé, l'équipage ne peut éviter l'impact avec le sol.

Il n'y a pas eu d'action aux commandes du copilote après l'activation du pilote automatique, à l'exception d'un mouvement réflexe à cabrer dans les toutes dernières secondes avant l'impact avec le sol.

Il est noté par ailleurs que l'ingénieur navigant d'essais attire l'attention des pilotes sur l'évolution de la vitesse mais très tardivement (3 puis 5 secondes environ après que le commandant de bord ait déconnecté le pilote automatique) et que l'alarme de l'avertisseur de proximité du sol (GPWS) a fonctionné pendant les dernières secondes du vol.

Il n'est pas possible à la commission de conclure sur la possibilité d'éviter le décrochage par d'autres manoeuvres que celles effectuées par le commandant de bord à partir du moment où il a repris les commandes. Les manoeuvres réflexes (position des commandes) ou réfléchies (réduction du moteur droit) étaient en première analyse bien appropriées mais initiées trop tardivement, en particulier la réduction du moteur droit.

Il est par contre possible de conclure que si une reprise en pilotage manuel avait été effectuée 3 à 4 secondes plus tôt et conduite rapidement, l'accident aurait pu être évité (reprise en mains à vitesse supérieure à VMCA soit 118 Kt).

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3.1 - Faits établis par l'enquête:

L'avion Airbus A330 n°42 était en état de vol.

Le vol concerné était un vol d'essais ayant pour objet de préparer la certification de l'avion aux standards de catégorie III pour cette version de l'A330 équipée de moteurs Pratt et Whitney.

La masse et le centrage étaient bien connus de l'équipage avion léger, centrage très arrière, au-delà des limites normalement autorisées pour un décollage en ligne à cette masse, mais déjà pratiquées en essais en vol.

La commission n'a pas mis en évidence de panne de l'avion, de ses moteurs et de ses équipements.

L'équipage désigné pour le vol et la présence d'observateurs à bord étaient conformes au document Airbus Industrie stipulant la composition des équipages et autorisant la présence de passagers à bord en fonction du type de vol à réaliser dans la mesure où ce vol d'essais était considéré comme un vol de classe 3. En particulier, le commandant de bord, chef pilote d'essais d'Airbus Industrie et l'ingénieur navigant d'essais étaient particulièrement qualifiés pour ce vol.

Il n'a pas été mis en évidence, en ce qui concerne l'équipage, d'antécédent médical ayant pu jouer un rôle dans l'accident. Ses membres avaient eu toutefois un emploi du temps dense le 30 juin avant le vol.

Les conditions météorologiques, l'infrastructure au sol, les aides à la navigation et les moyens de télécommunications n'ont joué aucun rôle dans l'accident.

Les paramètres de vol et l'enregistrement des conversations de l'équipage ont pu être restitués avec un très bon degré de certitude compte tenu du nombre et de la qualité des moyens d'enregistrement.

3.2 - Causes probables:

Au stade actuel de ses travaux, la commission estime que l'accident peut être expliqué par la concomitance de plusieurs causes dont aucune, prise séparément, ne devait conduire à un accident:

- commandant de bord occupé par les manoeuvres d'essais à effectuer immédiatement après le décollage (engagement du pilote automatique, réduction du moteur et coupure du circuit hydraulique bleu) le mettant temporairement hors de la boucle de pilotage.


- de plus, l'absence de protection en assiette dans le mode d'acquisition d'altitude du pilote automatique a joué un rôle déterminant.

- ont également contribué à l'accident:


- l'impossibilité pour l'équipage d'identifier le mode dans lequel le pilote automatique s'est placé.
- la confiance de l'équipage dans les réactions prévisionnelles de l'avion.
- le retard de la réaction de l'ingénieur navigant d'essais devant une évolution préoccupante des paramètres (vitesse en particulier).
- le délai mis par le commandant de bord à réagir devant une situation anormale.

- sensibiliser les utilisateurs des compagnies aériennes utilisant l'Airbus A330 sur la nécessité de surveiller les évolutions de la vitesse chaque fois que ce mode est actif et en particulier en vol de montée, en cas de panne de moteur (les consignes proposées à ce titre par le télex d'information des opérateurs de référence AI 999065/94 du 5 juillet1994 sont à appliquer),

- conduire les travaux permettant de vérifier si l'emploi de ce mode en utilisation en ligne comporte ou non un risque particulier,

- en tout état de cause, étudier en parallèle des solutions permettant d'améliorer les protections dans ce mode pour les rendre homogènes avec les protections implantées dans les autres modes..

- étendre les réflexions et les études conduites pour l'Airbus A330 au titre de la recommandation précédente à tout autre type d'appareil disposant de modes de pilotage automatique similaires.

4.3 - Concernant la composition des équipages et la présence de passagers observateurs lors de vols d'essais

- préciser les notions permettant de déterminer les catégories de vols d'essais, les compositions d'équipages et la présence de passagers ou d'observateurs en liaison entre le constructeur et son autorité de tutelle pour les essais en vol,

- étendre la réflexion aux autres sociétés constructeurs d'avions et de moteurs disposant de directions d'essais en vol.

Peter B. Ladkin, 1999-02-08
	Last modification on 1999-06-15 by Michael Blume