rap_ fiabilité avions aéronefs monomoteur

TUDE COMPARATIVE CONCERNANT LA FIABILIT ET LA SCURIT DES ARONEFS DE NOUVELLE GNRATION DE TYPE MONOMOTEUR TURBOPROPULS VERSUS LES ARONEFS BIMOTEURS PISTONS ET BIMOTEURS TURBOPROPULSS HLICESPar

Aouni A. Lakis, ProfesseurDpartement de gnie mcanique cole Polytechnique de MontralPrpare pour

MTQ-SSSG-01-03Soumise par

C.D.T. P2873VERSION FINALE

B.R.C.D.T.

Projet : C.D.T. P2873

TUDE COMPARATIVE CONCERNANT LA FIABILIT ET LA SCURIT DES ARONEFS DE NOUVELLE GNRATION DE TYPE MONOMOTEUR TURBOPROPULS VERSUS LES ARONEFS BIMOTEURS PISTONS ET BIMOTEURS TURBOPROPULSS HLICESPAR

Aouni A. Lakis, ProfesseurDpartement de gnie mcanique cole Polytechnique Campus de lUniversit de Montral C.P. 6079, Succ. Centre-Ville Montral (Qubec) H3C 3A7 [email protected] Prpare pour MTQ-SSSG-01-03 VERSION FINALE Ministre des Transports du Qubec Direction du Transport maritime, arien et ferroviaire 700, boul. Ren-Lvesque Est 24e tage, Qubec (Qubec) G1R 5H1 Secrtariat du Conseil du Trsor Sous-secrtariat aux services gouvernementaux 1500 Jean-Talon Nord Qubec (Qubec) G1N 4T5

Soumise par Centre de Dveloppement Technologique (C.D.T) cole Polytechnique de Montral

Mars 2003

Aouni A. Lakis, Professeur Charg de projet et responsable scientifique de ltude

C.D.T. : P2873

QUIPEJe tiens remercier tous les membres de lquipe pour leur dvouement et leur persvrance tout au long de ce projet: M. Salvator Birikundavyi, ing., M.Sc.A., Ph. D., Dpartement de gnie mcanique, cole Polytechnique; M. Marc Langelier, Directeur du CQFA (Centre Qubcois de Formation en Aronautique), Cgep de Chicoutimi, Chicoutimi, Qubec; M. Trevor R. Owen, ing., M.A., Transport Canada (89-2002), Ottawa, Ontario; M. Gheorghe Bursuc, ing., M.Sc.A., Dpartement de gnie mcanique, cole Polytechnique.

Aouni A. Lakis Responsable du projet

II

SOMMAIRE EXCUTIFLautorisation de vols commerciaux SEIFR1 en 1996 par Transports Canada a soulev commentaires et objections chez un bon nombre doprateurs et utilisateurs. Trs souvent, cependant, ces commentaires faisaient abstraction du fait quautoriser des oprations SEIFR ne convertit pas un aronef pour des oprations en toutes conditions mtorologiques et nautorise pas son utilisation pour nimporte quelle opration, sans restrictions. Six ans plus tard, les donnes disponibles permettent dvaluer limpact de cette rglementation. Dans cette tude, nous avons pass en revue les caractristiques et performances des aronefs cibls et dmontr que les monomoteurs certifis FAR2 Part 23 (Pilatus PC-12, Cessna 208 et Socata TBM-700) avaient des performances comparables celles des bimoteurs de cette catgorie (BE-90 et BE-100 ; PA-31). Pour le Pilatus PC-12, en particulier, les performances taient mme lgrement suprieures celles des bimoteurs identifis. Lanalyse de la fiabilit des groupes motopropulseurs et des rapports accidents/incidents nous a permis de conclure que lon ne pouvait affirmer hors de tout doute que les bimoteurs identifis taient plus scuritaires que les monomoteurs cibls. Ces rsultats, conjugus lanalyse des infrastructures aroportuaires et des opinions des oprateurs et utilisateurs, nous ont permis darriver aux conclusions suivantes : 1. nous recommandons lutilisation du PC-12 par le SAG pour ses oprations, et ce en mode location de service car le risque prsent par cet aronef est grable sur tout le territoire qubcois pour autant que lenvironnement oprationnel soit bien dfini : a) au sud du 50e parallle, le risque prsent par une panne de moteur est ngligeable en raison de la prsence de nombreux arodromes ; b) les oprations avec des aronefs monomoteurs dans le Grand Nord Qubcois (au nord du 50e parallle) devraient respecter un ensemble de routes prtablies (voir 4.4.2) ; 2. la prsence de deux pilotes bord devrait tre obligatoire et non un pilote et un pilote automatique ; 3. nous ne recommandons pas lutilisation du TBM-700 et du Cessna 208B, Grand Caravan, par le Service arien gouvernemental pour les raisons suivantes :1 2

SEIFR Single Engine Instruments Flight Rules FAR Federal Aviation Regulations

IIIP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

a) b) c)

leur faible rayon daction ; leur faible rayon de planage (taux de planage : 1,66 nm/1000 pi et 2,3 nm/1000 pi, respectivement) ; leur faible puissance larbre (700 SHP et 675 SHP, respectivement) ;

4. relativement la maintenance des aronefs et lenvironnement oprationnel, nous ne prvoyons pas de recommandations dentretien spcifiques pour les monomoteurs ; par contre, les rgles dentretien de Transports Canada concernant tous les aronefs devraient tre excutes convenablement ; aussi, la formation et lexprience des pilotes devraient occuper une place importante dans lvaluation de lenvironnement oprationnel (voir 2.4) ; 5. au cours de cette tude, quelques difficults ont t rencontres au niveau de la liste globale des arodromes (rpertoris et/ou privs) et des campements disponibles dans le Grand Nord qubcois. Nous suggrons donc quun effort de mise jour de cette information soit entam. Elle faciliterait sans aucun doute la gestion de risque. Finalement, ces recommandations sont aussi valables pour tout autre territoire, pour autant quun environnement oprationnel respectant les limitations indiques soit mis en place.

IVP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

REMERCIEMENTSA Je voudrais dabord remercier Mme Lucy Wells, secrtaire associe, soussecrtariat aux services gouvernementaux, Conseil du Trsor et M. Jean Couture, Sous-ministre adjoint la Direction gnrale des politiques de la scurit en transport, de nous avoir fait confiance tout au long de ce projet. Je tiens aussi remercier M. Rmy Normand, adjoint au bureau de la secrtaire associe, de ses efforts et son assiduit tout au long de nos discussions avant et aprs lattribution de ce mandat. Nos remerciements vont aussi M. Michel Gagnon, Directeur gnral, SAG (Service Arien Gouvernemental), M. Roger Ledoux, chef de service, Transport Maritime, Arien et Ferroviaire et M. Denis Simard, analyste en Transport, de nous avoir aid durant ce mandat en nous fournissant toute linformation ncessaire pour laccomplissement de ce travail. Jaimerais aussi remercier M. Christophe Guy, Directeur de la recherche et de linnovation lEcole Polytechnique, ainsi que M. Michel Deschambault du B.R.C.D.T. pour leur appui et leur support. Finalement, jaimerais remercier nos tudiants gradus ainsi que les collaborateurs de M. Marc Langelier du C.Q.F.A. B Tout au long de ce travail, nous avons demand et/ou chang des informations, des donnes, des opinions avec des gens de tous les niveaux et de toutes les spcialits. Nous tenons les remercier tous de leur patience envers nous et envers cette tude. Les voici :

VP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

1. Motoriste : Pratt & Whitney Canada Cie. (P&WC), (M. Andr Goossens, Paola Del Grande, Giovanni Mulas et William E. Smith) 2. Bureau de la Scurit de Transport (BST), Canada, (M. Mike Muirhead et M. Millen Anthony) 3. Transport Canada (M. Bill Taylor, acting chief, Continuing Aircraft Certification Branch 4. Manufacturiers : Beech/Raethon Aircraft Corp. (Martin Tuck, Manager, Wiechita, KS) Cessna Aircraft Company (Steven K. Charles, Wiechita, KS) Pilatus (D. Wodraska, Broomfield, Co.; M. Bussard, Denver, Co.; R. Bodenehr et M. Grangier, Genve, Suisse) Piper Aircraft Inc. (Bob Matheus, Vero Beach, Fl.)

5. Oprateurs et utilisateurs : Aeropro, Qc (F. Vachon) Aviation Qubec Labrador, Qc. (M. Michailidis) Decair, Qc (T. Levasseur) Gendarmerie Royale du Canada (J. McNair, C. Williams et J. Pilon) HydroOne, Ontario (J. Kirkpatrick) Native Air, Qc. (B. Irvin) Ontario Government (Ron Maxwell) Ontario Provincial Police (G. Leslie, Captain et D. Bolen, Chief Pilot) Pascan Aviation Inc. (S. Charron) Propair, Qubec, Qc. (Pierre Alexandre Senechal) R.J.M. Aviation ltd. (Airsprint) (J.J. Macor) Royal Flying Doctor Service, Australia (P. Tippett) Service Arien Gouvernemental (Gilbert DAmours) Share Plane, Alt. (E. Weisskapt) V. Kelner Pilatus Center Inc. (C. Heyer) Wasaya Airways LP (P.M. Distey) VIP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

TABLE DES MATIRESPage QUIPE.II SOMMAIRE EXCUTIF....III REMERCIEMENTS....V TABLE DES MATIRES.VII ABRVIATIONS ET SIGLES..XII CHAPITRE I : INTRODUCTION1.1 1.1 1.2 1.3 1.4 PROBLMATIQUE..1.2 OBJECTIFS DE LTUDE..1.4 REVUE DE LITTRATURE1.5 STRUCTURE DE LTUDE1.7

BIBLIOGRAPHIE.1.9 CHAPITRE II : HOMOLOGATION ET CERTIFICATION2.1 2.1 PRINCIPES DIRECTEURS...2.1 Gnral..2.1 Normes de navigabilit de conception.2.1 VFR/VMC Versus IFR/IMC....2.2 Application du FAR 23 aux avions bimoteurs.2.3 Application du FAR 23 SEIFR....2.5 Normes dhomologation pour les avions de la prsente tude.2.5 Normes dhomologation : des documents en mutation..2.6 Antcdents..2.7 SEIFR et l'aviation corporative...2.9 Rgles canadiennes dexploitation SEIFR...2.9 2.1.1.1 2.1.1.2 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3

2.1.1

LOIS CANADIENNES.2.7

DIRECTIVES TRANGRES SEIFR.2.10 VII

P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

Page 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.5 Australie...2.10 tats-Unis....2.11 Autorits europennes de l'aviation (JAA).2.11

COMPARAISON DES RGLES D'EXPLOITATION...2.14 RGLEMENTATION IFR/IMC.2.15 Rglementation canadienne d'exploitation IFR.2.15 quipement et instrumentation....2.16 Gnral....2.18 Programmes de surveillance des tendances.2.18 Programmes spciaux dentretien FAA, JAA et australien SEIFR...2.19

2.5.1 2.5.2 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.7

ENTRETIEN...2.18

COMMENTAIRES / APPRCIATIONS..2.20 Arguments en faveur du SEIFR...2.20 Arguments fondamentaux portant sur la performance lquipement2.20 2.7.1.2 Arguments statistiques..2.22 Arguments en dfaveur du SEIFR..2.22 Arguments fondamentaux portant sur la performance et lquipement....2.22 2.7.1.1

2.7.1

2.7.2 2.7.2.1

CHAPITRE III : PILATUS PC-12 ET ARONEFS CIBLS....3.1 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.2 3.2.1 HISTORIQUE.3.2 Pilatus PC-12....3.2 Socata TBM 700...3.6 Cessna 208...3.7 Beech King Air 100..3.8 Piper Navajo..3.9 COMPARAISON DES ARONEFS.3.11 Groupe motopropulseur....3.11 VIIIP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

Page 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.5 Performances..3.12 Vitesses Limites dExploitation.3.14 Utilisations, configurations et dimensions..3.17 Autres caractristiques..3.19 PARTICULARITS DU PILATUS PC-12.3.20 Certification.3.20 Principales caractristiques de scurit du PC-12...3.22 NORME ET CERTIFICATION...3.27 SYNTHSE/COMMENTAIRES.3.29

BIBLIOGRAPHIE...3.30 CHAPITRE IV : FIABILIT, SCURIT ET GESTION DE RISQUE.4.1 4.1 CONSIDRATIONS THORIQUES.4.2 Risque daccident caus par une dfaillance du moteur4.3 Risque relatif daccident mortel..4.7 Causes gnrales des accidents.4.10 Risque au dcollage avec un moteur inoprant....4.15 Paramtres de fiabilit...4.20 Principaux problmes recenss...4.23 Commentaires.4.28 Gnralits..4.30 Donnes canadiennes...4.33 Donnes amricaines....4.34 Contexte gnral....4.40 Cartographie aroportuaire du Qubec..4.41 Risque au Nord du 50e parallle..4.42 Importance de l'exprience du pilote..4.44 IXP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4

FIABILIT DES GROUPES MOTOPROPULSEURS..4.18

TUDE DES RAPPORTS ACCIDENTS/INCIDENTS.4.30

GESTION DE RISQUE.4.37

Page 4.5 SYNTHSE ET COMMENTAIRES.4.45 BIBLIOGRAPHIE...4.47 CHAPITRE V : CONSULTATION.5.1 5.1 5.2 IDENTIFICATION DES PARTICIPANTS.5.1 ANALYSE DES RPONSES.5.2 Difficults oprationnelles...5.3 Scurit..5.3 carts par rapport aux performances dcrites dans le POH.5.4 Difficults avec les quipements radio (NAV/COM)...5.4 Risque prsent par un monomoteur turbine versus bimoteur turbines..5.4 5.2.6 5.2.7 5.3 Risque prsent par un monomoteur turbopropuls versus bimoteur pistons...5.7 Le PC-12 peut-il remplacer valablement le King Air 100 ou 200 dans tous les types de missions (703-704) ?..5.9 COMMENTAIRES REUS..5.10 Gouvernement de lOntario..5.11 Gendarmerie Royale du Canada.5.12 Royal Flying Doctors Services, Australie...5.13 Service Arien Gouvernemental, Qubec.5.14 Opinion de HYDRO-ONE, Ontario..5.15 Opinion de PROPAIR....5.15 Opinion des pilotes du SAG.5.16 Performances du PC-12...5.17 Un moteur ou deux moteurs ?.5.18 Importance du facteur humain.5.18 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3

5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5

SYNTHSE DES OPINIONS ET RPONSES.5.17

XP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

Page CHAPITRE VI : CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS.6.1 6.1 6.2 6.3 6.4 CARACTRISTIQUES ET PERFORMANCES...6.1 FIABILIT, SCURIT ET GESTION DE RISQUE...6.3 OPINION DES OPRATEURS ET UTILISATEURS..6.4 RECOMMANDATIONS...6.6

CHAPITRE VII : SUIVI DE LA RENCONTRE DU 2 AVRIL 2003...7.1 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 VOLET "HOMOLOGATION ET CERTIFICATION"....7.2 VOLET "STATISTIQUES"..7.4 VOLET "ENVIRONNEMENT OPRATIONNEL ET GESTION DES RISQUES"..7.11 AUTRES QUESTIONS.7.17 CONCLUSIONS.7.18 Pages ANNEXE 1A : MANDAT.....1A.1 1A.7 ANNEXE 4A : RAPPORT DES COTES4A.1 ANNEXE 4B : DONNES CANADIENNES....4B.1 4B.3 ANNEXE 4C : SOURCES DES DONNES CARTOGRAPHIQUES.4C.1 4C.11 ANNEXE 4D : LISTE DES ARODROMES ET DES CAMPEMENTS4D.1 4D.7 ANNEXE 5A : QUESTIONNAIRE POUR LES OPRATEURS / UTILISATEURS5A.1 5A.4 ANNEXE 7A : LISTE DES QUESTIONS COMPLMENTAIRES CONCERNANT LE RAPPORT FINAL7A.1 7A.4

XIP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

ABRVIATIONS ET SIGLES * e (703-704) AGL ASETPA ASL ATC CAA (AAC) CAR 3 CAR CASA CASS CAWS CFIT CT EHSI EIS ESHP FAA FAR 23 - Taux de bris - Taux dextinction volontaire du deuxime moteur lorsque lautre est en panne = 2,718281828 - RAC 703: exploitation dun taxi arien RAC 704: exploitation d'un service arien de navette - Above Ground Level (au-dessus du niveau du sol) - Approved Single Engine Turbine Powered Aeroplanes (avion Monomoteur Turbine Approuv) - Above Sea Level (au-dessus du niveau de la mer) - Air Traffic Control (contrle de la circulation arienne) - Civil Aviation Authority (autorit de l'aviation civile) - Civil Aviation Regulation 3 (.-U.) - Canadian Aviation Regulations - Civil Aviation Safety Authority Australia - Commercial Air Service Standard - Cabin Awareness & Warning System - Controlled flight into terrain (Impact sans perte de contrle) - Type Certificate (Certificat de Type) - Electronic Horizontal Situation Indicator - Electronic Instruments System - Equivalent Shaft Horse Power - Federal Aviation Administration (Administration Fdrale de lAviation, .-U.) - Federal Aviation Regulation 23 - Airworthiness Standards : Normal, Utility, Acrobatic and Commuter Category Aeroplanes FAR 25 - Federal Aviation Regulation 25 - Transport Category XIIP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

Aeroplanes FAR 135 FCU GPS GOFR HP IFR IMC/imc ICAO ISA JAA JAR-OPS 1 JAR 23 KCAS KIAS - Federal Aviation Regulation 135 - Commuter and on Demand Operations - Fuel Control Unit (rgulateur de carburant) - Global Positioning System - General Operating and Flight Rules. - Horse Power (1 HP = 0,746 kW) - Instrument Flight Rules (rgles de vol aux instruments) - Instrument Meteorological Conditions (conditions mtorologique de vol aux instruments) - International Civil Aviation Organization - International Standard Atmosphere (conditions atmosphriques normales) (atmosphre type internationale) - Joint Aviation Authorities of Europe - Joint Aviation Requirements - Operations Number 1 - Joint Aviation Requirements 23 - Knots Calibrated Airspeed (vitesse-air vraie en atmosphre type au niveau de la mer) - Knots Indicated Airspeed (vitesse dun aronef lue sur lindicateur de vitesse anmomtrique, corrige pour reflter un coulement en compression adiabatique en atmosphre type, au niveau de la mer) kt KTAS MMEL MMHD MSL MTBF - Knots (Nuds) - Knots true airspeed (vitesse-air vraie (en nuds marins) dun aronef par rapport lair non perturb) - Mater Minimum Equipment List (liste principale d'quipement minimal) - Masse Maximale Homologue au Dcollage - Mean Sea Level (niveau moyen de la mer) - Mean Time Between Failure (temps moyen de bon fonctionnement) XIIIP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

Nav/Com NAVAID NM, nm NPA NTSB ONA PM PM1 & M2 POH P&WC RAC RC RVR SAG SEIFR SHP STOL TBO TC VFR VMC/vmc VA VNE VNO VSO

- Navigation / Communications - Aide la navigation - Milles marins (1,8 km) - Notice of Proposed Amendment - National Transportation Safety Board - Ordonnances sur la Navigation Arienne - Probabilit de panne de moteur - Probabilit de perte simultane de 2 moteurs - Pilot Operating Handbook (manuel dutilisation pour les pilots) - Pratt & Whitney Canada Cie. - Rglement de l'aviation canadien - Rapport de cote - Runway Visual Range (porte visuelle de piste) (visibilit minimale de dcollage) - Service arien gouvernemental du Qubec - Single Engine IFR (IFR d'un monomoteur) - Shaft Horse Power (puissance larbre du moteur) - Short Take-Off and Landing (dcollage et atterrissage court) - Time Between Overhaul (temps entre rvisions) - Transports Canada - Visual Flight Rules (rgles de vol vue) - Visual Meteorological Conditions (conditions mtorologiques de vol vue) - Design manoeuvring speed (vitesse de calcul en manuvre) - Never-exceed speed (vitesse limite ne pas dpasser quelle que soit la manuvre dans les conditions normales) - Maximum structural cruising speed (vitesse maximale de croisire autorise) - Stalling speed or minimum steady flight speed in the landing configuration (vitesse de dcrochage ou vitesse minimale de vol stabilis dans la configuration datterrissage) XIV

P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

VS1

- Stalling speed or minimum steady flight speed obtained in a specified configuration (vitesse de dcrochage ou la vitesse minimale de vol stabilis obtenue dans une configuration spcifie)

VFE VLE VLO VX VY VXSE VMC VYSE

- Maximum flap extended speed (vitesse maximale, volets sortis) - Maximum landing gear extended speed (la vitesse maximale avec train datterrissage sorti) - Maximum landing gear operating speed (vitesse maximale avec train datterrissage en manuvre) - Speed for best angle of climb (vitesse recommande pour le meilleur angle de monte) - Speed for best rate of climb (vitesse recommande pour le meilleur taux de monte) - Vitesse pour le meilleur angle de monte avec 1 seul moteur - Vitesse minimale de contrle avec un moteur en panne - Single Engine Best Rate of Climb Speed (vitesse ascensionnelle optimale sur un moteur) (Vitesse pour le meilleur taux de monte sur 1 seul moteur)

VSSE VR

- Vitesse minimale lorsquon utilise intentionnellement 1 seul moteur - Vitesse de rotation

XVP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

CHAPITRE I INTRODUCTIONLe Service arien gouvernemental (SAG) compte sur un peu plus de 200 personnes et sur 20 aronefs (14 avions-citernes, trois avions d'affaires et trois hlicoptres) pour accomplir ses diffrentes missions1 :

grce au systme d'vacuations aromdicales, le Service arien gouvernemental assure, la population des rgions priphriques, l'accs rapide aux soins requis dans les hpitaux des grands centres ;

il opre une des plus importantes flottes au monde d'appareils spcialiss dans le combat arien contre les feux de fort ;

il exerce des responsabilits en matire de protection de surveillance du territoire ;

le personnel du Service arien gouvernemental gre, entretient et pilote l'ensemble de ses aronefs ;

la formation est un lment auquel le Service arien gouvernemental attache beaucoup d'importance ;

enfin, grce au Service de nolisement, il effectue le transport de passagers dans l'exercice des fonctions officielles et le transport de marchandises.

Pour

assurer

certains

dplacements

pour

affaires

des

membres

du

gouvernement et de la fonction publique voyageant en petits groupes, le SAG met la disposition des ministres et organismes un service de nolisement daronefs.

1

http://www.tresor.gouv.qc.ca/services/serv3a.htm

1.1P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

cette fin, il procde, une fois par anne, un appel doffres public en vue de constituer une liste de transporteurs privs (et de leurs tarifs) auxquels il fait appel pour rpondre aux besoins qui lui sont signifis pour les ministres et organismes. La plus grande partie des dplacements organiss par les membres de lExcutif ou pour des quipes de fonctionnaires se fait par lentremise de ces transporteurs privs bien quil arrive galement que le Dash-8 ou lun des Challenger du SAG sont utilis ces fins. Actuellement, douze (12) compagnies oprant des bimoteurs font partie de loffre permanente de nolisement du SAG. Aucun oprateur de monomoteurs ne fait partie de cette offre permanente. La question ici est donc dvaluer si le risque prsent par cet appareil est grable et si ses performances justifieraient que le SAG autorise les oprateurs de monomoteurs turbine comme le Pilatus PC-12 soumissionner loffre publique du SAG. Le SAG pourrait aussi inclure les monomoteurs tels que le PC-12 dans sa flotte si le risque savre grable.

1.1

PROBLMATIQUE

Jusqu maintenant, le SAG, pour des motifs de scurit, a refus douvrir son appel doffres de nolisement aux aronefs de type monomoteur turbopropuls. Ceci a amen des revendications dun transporteur qui opre de tels appareils et qui se voit de facto cart de ce march. De plus, le SAG est parfois appel fournir des services conseils dautres organismes publics qui doivent faire appel des transporteurs privs pour rpondre aux besoins de leur clientle. En utilisant des critres similaires ceux du SAG pour leurs propres appels doffres, ceux-ci crent un effet dentranement indirect quant aux parts de march dont pourraient bnficier les oprateurs des aronefs de type monomoteur turbopropuls.


Par ailleurs, il est possible que le gouvernement dcide dans un avenir prochain de confier des transporteurs privs le mandat doprer en partie le service multipatient actuellement dispens directement par le SAG avec le Dash-8. Il sagit dun service mis en place en juillet 2000 pour le transport des malades dans un tat stable ne ncessitant pas de soins mdicaux intensifs en vol. Lavion attitr ce service quitte Qubec selon un horaire planifi et revient Qubec le mme jour aprs avoir transport des malades en provenance des rgions loignes vers les hpitaux de Montral et de Qubec. Il est galement utilis pour retourner ces mmes patients dans leur rgion dorigine. Si ce service est imparti, le SAG devra procder un appel doffres public pour retenir les services dun transporteur, la question du choix du type dappareil tant encore une fois pose.

Le SAG ne remet pas en cause la scurit dun aronef monomoteur, mais son choix concernant les appareils bimoteurs sappuie sur des considrations que la problmatique qui vient dtre voque interpelle, savoir : un second moteur confre-t-il indniablement un avantage structurel un appareil quel quil soit, ou existe-t-il des situations qui avantagent lun ou lautre appareil? compte tenu que les oprations du SAG se droulent trs souvent en rgions loignes (Cte-Nord, Abitibi-Tmiscamingue, Nord du Qubec, les de la Madeleine) o les conditions climatiques sont trs variables et les aroports de dgagement sont en gnral distancs les uns des autres, ce qui peut empcher un monomoteur en difficult de se poser en urgence sur un aroport de repli, y a-t-il des raisons qui pourraient justifier de ne pas utiliser un monomoteur dans ces rgions, notamment le Pilatus malgr son haut niveau dautonomie relative?


-

le Pilatus ntant pas sur le march depuis trs longtemps, la squence statistique sur la base de laquelle peut tre value sa performance en regard de la scurit est-elle valable?

-

en situation de nolisement, le SAG ne peut exercer le mme contrle sur les oprations que lorsquil opre ses propres aronefs, quil sagisse de maintenance ou de conditions de vol. Dans ces circonstances, le risque associ aux situations de nolisement est-il variable selon les diffrents types daronefs monomoteurs?

1.2

OBJECTIFS DE LTUDE

Dans le but dclairer la prise de dcision des autorits gouvernementales quant lutilisation ventuelle dappareils de type monomoteur de nouvelle gnration, le MTQ2 et le SSSG3 requirent des rponses prcises et des recommandations sur les questions suivantes : comment se comparent les niveaux de risque de lutilisation sur le territoire du Qubec dappareils de type bimoteurs pistons ou turbopropulss hlices et dappareils de type monomoteur turbopropuls de nouvelle gnration? le SAG peut-il, en toute scurit, recourir aux monomoteurs turbopropulss de nouvelle gnration pour ses oprations de transport de personnes, et ce en mode location de services ? dans laffirmative, y aurait-il des conditions particulires considrer pour minimiser les risques et, si oui, quelles sont-elles?

2 3

Ministre des Transports du QubecSous-secrtariat aux services gouvernementaux (Conseil du Trsor)


1.3

REVUE DE LITTRATURE

Depuis leur homologation pour vols commerciaux SEIFR4 par Transports Canada en 1996, puis par les tas-Unis, lAustralie et la Nouvelle-Zlande en 1997, les aronefs monomoteurs turbopropulss ont suscit beaucoup dintrt autant chez les oprateurs que chez les utilisateurs. En 2000, Hydro-Qubec examinait la pertinence dutiliser le PC-12 pour son service de nolisement [1.1] et concluait, en prsence de statistiques encore embryonnaires, quune valuation complmentaire devait tre mene ultrieurement et quen consquence, les monomoteurs turbopropulss ne pouvaient tre utiliss que pour le transport de fret. Il laissait cependant entrevoir que, compte tenu des performances de lappareil, lautorisation de noliser lappareil pourrait tre accorde pour des oprations au Sud du 50e parallle aprs une nouvelle tude si les statistiques dmontrent que le risque est grable.

En Ontario, Hydro-One commandait une tude analogue sur le PC-12 en 2000 [1.2]. Les conclusions de ltude suggraient que les performances de lappareil conviennent pour les oprations dHydro-One, y compris dans les rgions loignes du Nord de lOntario. De son ct, aprs avoir vrifi les performances des PC-12 sur le terrain avec les Royal Fying Doctors, en Australie, la gendarmerie Royale du Canada dcidait de remplacer ses vieux bimoteurs OTTERS par cet aronef [1.3].

Divers articles vantant les mrites du PC-12 sont aussi recenss dans la littrature [1.4], [1.5], [1.6]. Globalement, ils soulignent tous, en se basant sur les statistiques des accidents et incidents entre 1992-1996 et les performances de laronef, que le Pilatus PC-12 tait trs scuritaire. En 1996, cet aronef ntait

4

SEIFR: Single-Engine Instrument Flying Rules


en utilisation que depuis deux ans et ntait pas encore homologu pour les vols commerciaux SEIFR. Les mmes conclusions restent-elles valides aujourdhui? La ralit du Qubec est-elle diffrente et peut-on faire confiance cet aronef pour des missions de taxi arien ou de navette sur tout le territoire qubcois? Les performances de planage de cet aronef pourraient-elles compenser pour labsence dun deuxime moteur en cas de panne en phase croisire dans le Nord du Qubec o la densit des arodromes certifis est trs faible et les conditions mtorologiques trs changeantes?

Le dbat sur la question dutiliser les monomoteurs ou bimoteurs dans ces conditions nest pas encore tranch. Si les tenants de lutilisation du monomoteur turbopropuls pour toutes les missions (703-704)5 invoquent les performances des aronefs et les statistiques rcentes [1.7], [1.8] ou moins rcentes [1.9], [1.10] pour justifier leur opinion, ceux qui sont contre affirment plutt quun monomoteur noffrira jamais autant de scurit quun bimoteur quip des mmes turbines. Il faut rappeler ici que mme si parmi les conclusions du rapport du NTSB [1.9] on trouve que pour un accident avec dcs pour un problme moteur sur un monomoteur, il y en a environ 4 sur un bimoteur, on y souligne surtout que la majorit des accidents tait le rsultat dun manque dexprience du pilote dans la gestion de laronef bimoteur en cas de perte dun moteur. De fait, les statistiques dmontrent que prs de 70% des accidents ont lerreur humaine comme facteur gnrateur ou contributif [1.11]. Cette affirmation est reprise par Dave Jochman [1.12] en 2001. Plus prcisment, la question de savoir si un bimoteur est plus scuritaire quun monomoteur, sa rponse est on ne peut plus claire : Tout dpend du pilote! . Cest dire que lorsquil sagit de comparer les monomoteurs aux bimoteurs, le nombre de moteurs nest quun facteur parmi tant dautres. Lenvironnement oprationnel, la maintenance des aronefs, la formation et lexprience des pilotes sont autant de facteurs importants prendre en compte.5

Taxi arien ou navette


Dans le cadre de cette revue de littrature, il est opportun de souligner quune tude sur la scurit des vols en Alaska [1.13] a dmontr la pertinence dautoriser les vols IFR sur monomoteur pour amliorer leur scurit, particulirement lorsque les conditions mtorologiques sont difficiles. Une autre tude rcente souligner est celle de Pettit et Turbull [1.14] qui fixe un cadre gnral de ltude de fiabilit globale dun monomoteur en considrant tous les systmes qui le composent.

1.4

STRUCTURE DE LTUDE

Afin de rpondre ces proccupations du MTQ et des SSSG, ltude comprend 5 volets (une copie conforme du mandat est fournie lannexe 1.A) : (i) (ii) (iii) (iv) (v) homologation et certification des aronefs; caractristiques des aronefs cibls et identifis; fiabilit, scurit et risque; consultation; recommandations.

Le premier volet rappelle le processus qui a permis dautoriser les vols commerciaux SEIFR et les conditions fixes par la rglementation. Il identifie les pays ayant dj approuv ce type doprations et les limites de lenvironnement oprationnel qui ont t spcifies.


Le volet 2 permet de comparer les caractristiques et les performances des appareils cibls et identifis. On vise en particulier y vrifier si les performances des aronefs monomoteurs de nouvelle gnration prsentent des performances comparables celles des bimoteurs tablis comme le King Air 100 ou le Piper PA-31.

Le volet 3 analyse les donnes de fiabilit des aronefs cibls et identifis en exploitant les donnes du motoriste et celles des rapports accidents/incidents autant au Canada quaux tats-Unis. En se basant sur la fiabilit et les performances du Pilatus PC-12, on value les chances que cet aronef puisse effectuer des missions de taxi arien ou de navette de faon scuritaire sur tout le territoire qubcois.

Le volet 4 rsume les opinions des oprateurs et utilisateurs des aronefs identifis sur le sujet. Enfin, dans un dernier volet, nous faisons le sommaire de ltude et formulons des recommandations quant lutilisation des monomoteurs de nouvelle gnration sur le territoire qubcois.


BIBLIOGRAPHIE

[1.1] [1.2]

M. Grenier (2000). Orientation de lunit Transport Arien envers lutilisation de monomoteurs de nouvelle gnration. Hydro-Qubec. J. Sargent Aviation Services Inc. Transportation of Passengers in Single-engine Aircraft Pilatus PC-12/45. Thunder Bay, Ontario, May, 2000.

[1.3] [1.4] [1.5] [1.6] [1.7] [1.8] [1.9] [1.10] [1.11] [1.12] [1.13]

B. Byrnes-Lenarcic (2000). Pilatus Business Aircraft takes flight in Canada. Boulder County Business Report. Esler, D. (2002). Single-Engine Turboprops Come Into Their Own. Business & Commercial Aviation, October 2002. G. Gilbert (2001). Single- and twin-turbine accident rates similar. Aviation International News, October 2001 Sutton, O. (1999). Two Engine Are Better than One, Right? INTERAVIA, BUSINESS & TECHNOLOGY, No.634. Breiling, R. and Assicates, inc. (2002). Business Turbine Aircraft analysis. Breiling, R. and Assicates, inc. (2002). Single Turboprop Powered Aircraft Accident Analysis. National Transportation Safety Board (1979). Light-Twins-Engine Accident Following Engine failure, 1972-1976. NTSB-AAS-79-2 National Transportation Safety Board (1979). Single-Engine, Fixed-Wing General Aviation Accidents. NTSB-AAS-79-1 AOPA Air Safety Foundation (2001). 2001 Nall Report: General Aviation Accident Trends and Factors for 2000 Jochman, D. (2001). Multiengine Training and Operations. Aviation Seminar, September 2001. FAA, Aviation Safety Program National Transportation Safety Board (1995). Safety Study: Aviation Safety in Alaska. NTSB/SS-95/03


[1.14]

Pettit, D., et Turbull, A. (2001). General Aviation Reliability Study. NASA-2001-210647.


CHAPITRE II HOMOLOGATION ET CERTIFICATION2.1 PRINCIPES DIRECTEURS

2.1.1 Gnral 2.1.1.1 Normes de navigabilit de conception

Pour quun aronef puisse entrer en service commercial, son manufacturier doit en soumettre le prototype un processus d'homologation bas sur des normes de navigabilit. Les normes de navigabilit de conception sont des documents complexes et dtaills qui couvrent la conception mme de la structure de laronef, qui tablissent les spcifications des sous-systmes de laronef et qui fixent les paramtres minima de performance en vol. Le langage utilis pour la rdaction de ces documents les rend difficiles comprendre moins davoir acquis une solide exprience technique en aronautique. Lorsque l'autorit de l'aviation civile (AAC) responsable de la certification d'un produit est satisfaite de la conformit dun aronef aux normes de navigabilit dans tous ses aspects, elle met un certificat de type (CT). Le certificat de type atteste que l'aronef est scuritaire pour oprer l'intrieur des limites de la catgorie pour laquelle l'aronef a t certifi. Tous les aronefs viss par la prsente tude ont t homologus et subsquemment certifis en Amrique du Nord dans la Catgorie normale selon CAR 31 ou FAR 232, qui a succd au CAR 3 en 1966. La catgorie normale regroupe les avions qui possdent une configuration de 9 siges ou moins, en excluant les siges des pilotes, et une masse maximale homologue au dcollage (MMHD) de 12500 lb (5700 kg) ou moins. la suite d'une entente1 2

American Civil Aviation Regulation 3 Federal Aviation Regulation 23 - Airworthiness Standards : Normal, Utility, Acrobatic and Commuter Category Airplanes


bilatrale entre Transports Canada et FAA3, le Canada endosse habituellement la certification amricaine pour les avions de catgorie normale et ne procde pas son propre processus d'homologation/certification. D'ailleurs, bien que le FAR 23 soit un document amricain, il demeure la rfrence internationale en matire dhomologation et de certification des avions de catgorie normale. Les normes canadiennes de conception (chapitre 523 du Manuel de navigabilit), JAA (JAR 23) et australiennes pour la catgorie normale sont toutes bases sur le FAR 23 avec les modifications ncessaires pour rencontrer les conditions spcifiques locales.

2.1.1.2 VFR/VMC versus IFR/IMC

Il y a deux rgles principales d'opration qui gouvernent la conduite des vols dans l'espace arien canadien : VFR4 et IFR5. VFR implique qu'en tout temps l'aronef est opr avec le sol visible en dessous. Ceci requiert un ensemble de conditions mtorologiques connues sous lappellation de VMC. Les VMC sont habituellement exprimes comme tant une visibilit horizontale minimale de 3 milles terrestres et une base des nuages au moins 1 000 pi AGL6. La navigation peut tre accomplie soit laide de moyens lectroniques, soit visuellement laide de cartes. La trajectoire entre A et B est laisse la discrtion du pilote et la communication entre le pilote et l'ATC7 est principalement titre informatif plutt que directif. Le vol VFR peut seulement se drouler des altitudes jusqu' 12 500 pi au-dessus du niveau de la mer (ASL). Au-dessus de cette altitude, tous les vols doivent tre conduits selon les rgles de vol aux instruments (IFR). L'aronef VFR requiert seulement une instrumentation de vol de base et un quipement de communication pour voler

3 4

Federal Aviation Administration Visual Flight Rules Rgles de vol visuel 5 Instrument Flight Rules Rgles de vol aux instruments 6 Above Ground Level Au-dessus du niveau du sol 7 Air Trafic Control Organisme de contrle arien


en VFR. Tous les avions de catgorie normale sont capables d'oprer en VFR tels que certifis, sans quipement supplmentaire. Le vol IFR est requis chaque fois que les conditions mtorologiques de vol aux instruments (IMC) existent. En termes gnraux, les conditions sont rputes IMC lorsque la visibilit horizontale est moins de 3 milles terrestres et la hauteur de la couche nuageuse infrieure 1000 pi AGL. La navigation IFR seffectue laide de moyens lectroniques sans contact visuel avec le sol et sous direction explicite de l'ATC. La communication entre l'ATC et les pilotes est principalement directive et obligatoire. L'aronef en IFR possde obligatoirement de l'quipement supplmentaire install selon des prescriptions dfinies par le Ministre. Cet quipement supplmentaire est discut au paragraphe 2.5.2.

2.1.2 Application du FAR 23 aux avions bimoteurs

La catgorie normale s'applique tant aux avions monomoteurs quaux bimoteurs, les deux types tant homologus selon le FAR 23. Au-del du fait qu'un bimoteur possde videmment un deuxime moteur, des systmes particuliers et des facteurs de performance spcifiques, plusieurs normes de navigabilit du FAR 23 sont communes aux monomoteurs et aux bimoteurs. La performance additionnelle que procure le deuxime moteur dun bimoteur certifi FAR 23 est largement mal interprte. En effet, les manufacturiers d'avions bimoteurs de catgorie normale ne sont pas tenus de dmontrer une performance de monte spcifique durant la phase critique du dcollage, advenant qu'une panne de moteur se produise alors que le train d'atterrissage et les volets sont encore dploys, et que l'hlice du moteur en panne ne soit pas encore mise en drapeau. En dautres termes, haute charge (poids) et sous conditions chaudes et humides, les avions bimoteurs de catgorie normale configurs comme ci-haut pourraient tre incapables de monter suivant une 2.3P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

panne moteur. Les rfrences applicables dans le FAR 23 sont FAR 23.66 et FAR 23.67. Par opposition, les avions certifis FAR 258 doivent dmontrer une performance prcise avec un moteur en panne lors de toutes les phases du vol, et sous toutes les conditions susceptibles dtre rencontres. Le FAR 23.66 dcrit la configuration daronef impose aux manufacturiers afin quils tablissent un gradient continu de monte et de descente pour chaque combinaison de poids, altitude et temprature. Ces combinaisons sont reproduites dans les tables de performance couramment utilises par les pilotes pour prdire le comportement de l'aronef. Cette configuration est connue comme ''trane leve'' et dcrite comme suit : a. b. c. d. e. f. le moteur critique inoprant, avec le pas dhlice que cette dernire assume rapidement et automatiquement au moment de la panne moteur ; le moteur vivant en puissance de dcollage ; le train d'atterrissage sorti, moins qu'il ne puisse tre rtract en moins de 7 secondes ; les volets en position de dcollage ; les ailes droites (au niveau) et une vitesse indique dtermine dans un test prcdent et connue comme Vyse, soit la vitesse ascensionnelle optimale sur un moteur. Nonobstant ce qui prcde, le FAR 23.67 (b)(1) requiert uniquement que l'aronef dmontre un taux ascensionnel positif mesurable Vyse, et ce 400 pi au-dessus du dcollage, aprs que lhlice du moteur mort ait t mise en drapeau et le train d'atterrissage ait t rtract. Ainsi, aucun taux ascensionnel ni aucune performance de monte ne sont prescrits par FAR 23.66 dans la configuration ''trane leve'', typiquement entre la piste et 400 pieds AGL.8

Transport Category Aeroplanes


Donc, si la vitesse varie au-dessus ou en dessous de Vyse, si le pilote nglige de rentrer le train d'atterrissage, si les ailes ne sont pas maintenues au niveau ou si le moteur vivant ne dveloppe pas sa puissance maximale, le FAR 23 ne garantit plus aucune performance aprs une panne moteur.

2.1.3 Application du FAR 23 SEIFR

FAR 23 ne prescrit aucune norme additionnelle pour les avions monomoteurs destins au transport de passagers dans le cadre dun service arien commercial, sous des conditions mtorologiques requrant l'utilisation des Rgles de vol aux Instruments (SEIFR - l'acronyme pour IFR d'un monomoteur, terme utilis par Transports Canada pour ce type d'opration). Toute exigence additionnelle pour attnuer les risques associs au SEIFR sera impose aux transporteurs dans leurs rgles d'exploitation. Au Canada, les rgles d'exploitation sont contenues dans le Rglement de l'aviation canadien (RAC). Ainsi, le RAC impose des exigences oprationnelles supplmentaires de performance/quipement aux exigences de base prescrites par les normes de navigabilit de conception.

2.1.4 Normes dhomologation pour les avions de la prsente tude

Les normes nord-amricaines de certification et la date d'mission du certificat de type pour chacun des aronefs de la prsente tude sont les suivantes :


Aronef PA31 B100 C208B TBM 700 PC 12

Normes de Certification CAR 3 FAR 23 FAR 23 FAR 23 FAR 23

Date TC 1966 1969 1984 1988 1994

2.1.5 Normes dhomologation : des documents en mutation

Les normes dhomologation de type doivent tre considres comme des documents en mutation; comme la technologie de l'aviation progresse, les normes dhomologation sont priodiquement rvises. Ainsi, la version du FAR 23 utilise dans lhomologation du PC 12 en 1994 prescrivait des normes suprieures dans certains domaines comme la structure, la rsistance aux chocs et les systmes intgraux, que la version de 1969 du FAR 23 utilise pour homologuer le B100. Bien que les deux avions aient t homologus dans la catgorie normale sous le FAR 23, il y a plusieurs diffrences significatives refltant les 28 annes de progrs technologiques qui sparent les deux homologations.


2.2

LOIS CANADIENNES

2.2.1 Antcdents

Avant 1993, les exploitations SEIFR au Canada avec passagers taient spcifiquement interdites par les Ordonnances sur la navigation arienne (ONA) Srie VII, no 3. En 1993, des exploitants ariens ont formellement demand au Ministre de revoir cette interdiction. Cette requte a men une tude visant prciser les risques inhrents au vol SEIFR dans lespace arien canadien ainsi qu dterminer comment ces risques pouvaient tre attnus. En concluant que les risques taient grables pourvu que certaines conditions attnuantes soient adoptes, ltude a recommand au Ministre dmettre une exemption autorisant le transport de passagers en SEIFR en monomoteurs turbopropulseur rpondant des critres prcis. Le Ministre a mis l'exemption en mars 1993 et les oprations SEIFR avec passagers ont immdiatement dbut. Subsquemment, les critres d'exemption ont t incorpors dans le nouveau Rglement de l'Aviation Canadien, savoir :

a) seuls les avions quips d'un moteur turbine install en usine sont admissibles ; b) la moyenne des temps de bon fonctionnement (MTBF) du moteur turbine du type d'avion cibl doit tre de 0,01/1000 ou moins, tablie sur 100 000 heures de service ; c) la formation du pilote doit tre conforme au paragraphe 723.98(23); d) deux indicateurs d'assiette (horizons artificiels) aliments sparment et indpendamment l'un de l'autre;


e) deux sources d'alimentation lectrique indpendantes, chacune ayant une capacit suffisante pour alimenter les instruments de vol et les accessoires lectriques essentiels; f) un systme d'auto-allumage du moteur, sans quoi le manuel d'exploitation de la compagnie stipulera que l'allumage doit tre laiss en marche de faon continue pendant le dcollage, l'atterrissage et le vol dans des prcipitations intenses ; g) un dtecteur de limaille avisant le pilote dune quantit excessive de matriaux ferreux dans le circuit de lubrification du moteur ; h) un altimtre radar et i) deux sources indpendantes de commande des gaz. Une commande des gaz manuelle et directe qui permet un fonctionnement continu et illimit du moteur en cas de panne du rgulateur de carburant (FCU) de la commande principale.

2.2.2 SEIFR et l'aviation corporative

Les rglements SEIFR au Canada s'appliquent uniquement aux services ariens commerciaux. Au Canada, l'aviation corporative est rgie comme laviation prive et bnficie ainsi de normes moins restrictives. Il n'y a pas de restriction de transport de passagers en rgime IFR en monomoteurs privs convenablement instruments selon le RAC Partie VI - Rgles gnrales d'utilisation et de vol des aronefs.


2.2.3 Rgles canadiennes dexploitation SEIFR

Le RAC impose des conditions spciales pour les avions et les exploitants qui proposent de mener des oprations commerciales SEIFR. Au Canada, SEIFR est rserv aux monomoteurs turbopropulss qui satisfont aux critres des Normes de service arien commercial 723.22. Rsumons ici les critres dcrits prcdemment au paragraphe 2.2.1. Les turbopropulseurs doivent rencontrer des normes de fiabilit spcifiques; ils se doivent d'avoir deux sources d'alimentation lectrique indpendantes, un systme d'auto-allumage, un dtecteur de limaille, une commande supplmentaire et directe des gaz et un altimtre radar. De plus, la norme 723.98 (24) spcifie que les pilotes doivent subir une formation spciale, incluant une formation en simulateur de vol sur type homologu. Normalement, une formation obligatoire dans un simulateur de vol est seulement requise pour les membres d'quipage menant des oprations de transport arien dans la catgorie de transport en racts, selon le RAC 705. La norme 723.22 a dj t modifie au Canada en ce qui concerne le dtecteur de limaille et doxygne supplmentaire. Ces modifications ont t le resultat dune investigation technique suivant un accident sans dcs Clarenville, Terre-Neuve en 1998. Avant laccident, le dtecteur de limaille informait le pilote seulement pendant que lavion tait au sol. Suite laccident, TC a exig que le dtecteur de limaille avertisse dans toutes les phases du vol. Tous les PC-12 canadiens ont t modifis. Quant la rserve doxygne, tous les avions canadiens de plus de 6 passagers doivent maintenant tre quips dune bouteille de plus grande quantit dont la dure offre de 44 34 minutes pour 11 personnes (voir le POH, chap.4, p.4-29).


2.3

DIRECTIVES TRANGRES SEIFR

En 1993, Transports Canada tait la premire AAC dans le monde autoriser le transport de passagers en opration commerciale SEIFR. Depuis, plusieurs AAC ont introduit des rgles d'exploitation SEIFR alors que dautres sont les considrer pour adoption future. La majorit des rgles SEIFR existantes ou proposes sont bases sur des modles amricains, australiens ou canadiens.

2.3.1 Australie

tat similaire au Canada en terme de territoire large et peu peupl, lAustralie a introduit sa politique SEIFR en 1995. certains gards, les rgles SEIFR australiennes sont plus strictes que leurs quivalentes canadiennes. La diffrence majeure est lobligation impose aux avions qui font des vols commerciaux sur horaires rguliers SEIFR de demeurer en tout temps distance raisonnable dune piste d'atterrissage (telle que dfinie dans la rglementation australienne) selon la dure de vol. Par contre, cette restriction de parcours ne s'applique pas aux taxis ariens ou aux vols demande (charter). LAustralie impose galement linstallation dune deuxime batterie afin de fournir une alimentation lectrique supplmentaire dans l'ventualit d'une panne moteur, et lembarquement dune plus grande quantit d'oxygne pour les passagers et l'quipage. Cet oxygne additionnel doit permettre la respiration ininterrompue pendant la descente plane, de laltitude de croisire jusqu 13000 pi d'altitude-cabine (environ 18 minutes au poids maximal). Enfin, lAustralie prescrit des critres dentretien spcifiques des flottes de monomoteurs SEIFR. Des critres similaires avaient t prvus dans lbauche du rglement SEIFR canadien sans toutefois tre retenus au moment de 2.10P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

ladoption du rglement final. Les rfrences australiennes applicables sont CAR 174B et 175A. En accord avec CAR 174B et 175A, les aronefs approuvs par CASA pour les oprations de lASETPA sont : CESSNA Model 208 et 208B Caravane 1; PILATUS PC-12 et PC-12/45.

2.3.2 tats-Unis En 1997, le rglement FAR 1359 a t modifi pour enlever certaines restrictions imposes aux exploitations SEIFR. En rsum, les critres amricains dexploitation SEIFR sont gnralement moins contraignants que leurs quivalents canadiens et australiens. Par exemple, il n'y a aucune exigence sur le type de moteur install, ni mme de dmonstration de fiabilit. Le FAR 135 rvis impose une deuxime source d'alimentation lectrique, linstar des exploitations SEIFR canadiennes et australiennes, mais ne spcifie aucun quipement additionnel. La formation requise des pilotes SEIFR est la mme que celle de tous les pilotes IFR exploitant sous le FAR 135. Les -U exigent cependant un monitoring serr de l'huile moteur. Les rgles d'exploitation amricaines pertinentes sont FAR 135.163, FAR 135.181, FAR 135.211 et FAR 135.421.

2.3.3 Autorits europennes de l'aviation (JAA) Les autorits bilatrales de l'aviation de l'Europe (JAA)10 sont considrer une modification afin d'incorporer une rgle SEIFR inspire de l'Australie. Contrairement au Canada et lAustralie, qui se proccupent de lexploitation SEIFR en rgions faiblement peuples, la JAA cherche attnuer les risques9

10

Commuter and on Demand Operations Joint Aviation Requirements - Operations - Number 1 (JAR-OPS 1)


oprationnels associs au SEIFR au-dessus de lEurope densment peuple. LEurope doit en effet rpondre aux nombreuses objections souleves par ses populations, portant sur la probabilit relativement plus leve quun avion SEIFR en panne moteur scrase en rgion habite. La politique SEIFR de la JAA est dcrite dans la proposition damendement (NPA) OPS-29 dans laquelle JAA modifie plusieurs JAR existants pour ainsi permettre lexploitation SEIFR lintrieur dun cadre rglementaire plus contraignant quen Australie. la manire du systme lgislatif FAR amricain, les rgles SEIFR europennes se retrouveront dans plusieurs JAR diffrents. Les JAR concerns sont JAR-OPS 1.240, 1.247, et 1.525. Un document indpendant ACJ OPS 1.247 dcrit en dtail les JAR et guide les exploitants. Les exigences SEIFR proposes par la JAA sont rsumes comme suit : a) les routes ariennes empruntes doivent offrir des surfaces datterrissage forc scuritaires ; b) les avions doivent tre approuvs SEIFR par la JAA selon des normes de construction concurrentes ou ultrieures l'mission initiale de JAR 23 du FAR 23 Amendment 28 ; c) l'aronef doit avoir dmontr une frquence dau plus 5 accidents fatals relis une panne moteur par million d'heures de vol ; d) la frquence darrts moteur en vol doit tre infrieure 10X10-6, (.01/1000). Advenant quelle excde 5X10-6 (.005/1000), un monitoring particulier devra tre mis en place. Ces donnes devront tre fondes sur un minimum de 20000 heures de service ; e) le manufacturier doit soumettre une liste principale d'quipement minimal (MMEL) l'autorit ; f) deux systmes indpendants d'alimentation ; g) deux indicateurs d'assiette aliments sparment ;


h) une ceinture et un harnais de scurit pour chaque sige de passager; i) j) un radar mto; assez d'oxygne pour les passagers et l'quipage pour une descente plane de l'altitude de croisire jusqu 13000 pieds MSL; k) une batterie d'urgence pour alimenter les circuits essentiels pendant la descente plane, de l'altitude de croisire, suivant la panne de moteur, plus un essai pour redmarrer le moteur, plus la sortie du train d'atterrissage et les volets si ncessaires, plus alimenter l'altimtre radar jusqu' l'atterrissage; l) un systme de navigation de surface capable de conserver en mmoire la position des aroports et des sites d'atterrissage d'urgence le long de la route voler qui ne sont pas ncessairement un aroport; m) un altimtre radar; n) un phare d'atterrissage aliment par le systme lectrique d'urgence; o) un chauffe-pitote capable d'tre aliment par le systme lectrique d'urgence; p) un systme de surveillance des tendances du moteur; q) un systme dauto-allumage du moteur; r) un dtecteur de limaille surveillant le moteur et le rducteur de l'hlice; s) un rgulateur manuel du rgime moteur; t) une visibilit minimale de dcollage de RVR 2600 ou 1/2 mile; u) un quipage avec un minimum d'exprience; v) un quipage avec une formation dsigne. Plusieurs exigences contenues dans le JAR propos ne sont pas

spcifiquement mentionnes dans les rgles canadiennes ou australiennes dexploitation parce qu'elles sont dj couvertes par d'autres rgles gnrales ou des normes de construction. Cest le cas du phare d'atterrissage, du chauffe2.13P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

pitote d'urgence, des ceintures et de la visibilit au dcollage. Pour ces raisons, elles sont omises du tableau ci-dessous. 2.4 COMPARAISON DES RGLES D'EXPLOITATION

Pour faciliter la comparaison, le tableau suivant rsume les rglements contenus dans les rgles amricaines, australiennes et canadiennes ainsi que les rgles JAA proposes. Tableau 2.1 Comparaison des rgles d'exploitation Rglement Approbation restreinte au type Moteur turbine Fiabilit moteur Taux daccident fatal Systme automatique d'ignition Dtecteur de limaille Deux gnrateurs Deux batteries Une commande des gaz manuelle Programme spcial dentretien Altimtre radar GPS Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Non* Oui Oui*** Oui Non Non Oui Non**** Non Oui Non Non Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Oui Non Oui Australie Oui Oui Oui .01/1000 Non Canada Oui Oui Oui .01/1000 Non tats-Unis Non Non Non Non JAA** Oui Non Oui .01/1000 Oui


Tableau 2.1(suite) Comparaison des rgles d'exploitation Rglement Oxygne supplmentaire MMEL obligatoire Restrictions trajet Exprience minimum du pilote Formation en vol prescrite dans un simulateur sur type approuv * Non Australie Oui Non planifi Oui Charter - Non Non Canada Oui Non Non 1200 hrs Oui Simulateur sur type obligatoire Non tats-Unis Non Non Non Non JAA** Oui Oui Oui Oui Oui Simulateur optionnel

Modification CASS prsentement en train d'tre modifi pour accentuer le rglement canadien afin de correspondre au rglement australien.

** L'information de JAA est base sur une bauche de la rgle d'exploitation. *** Lexploitant doit avoir un programme de maintenance approuv par TC. **** Les amricains exigent une deuxime source lectrique mais nexigent pas une deuxime batterie. 2.5 RGLEMENTATION IFR/IMC

2.5.1 Rglementation canadienne d'exploitation IFR

Les rgles d'exploitation canadiennes IFR sont contenues dans le RAC Partie VI, Rgles gnrales d'utilisation et de vol des aronefs et s'appliquent tous les aronefs enregistrs au Canada, sans distinction selon le service pour lequel l'aronef est engag. Ces rgles stipulent galement l'quipement minimum de


ces aronefs. En termes gnraux, les rgles ''Comment'' sont contenues dans le RAC 602 et les rgles ''Quoi'' dans le RAC 605.

2.5.2 quipement et instrumentation

Un aronef exploit en IFR au Canada doit possder l'quipement spcifi dans le RAC 605.16 (1) et le RAC 605.18. L'quipement ncessaire au vol IFR est :

a) un indicateur d'assiette ; b) un variomtre ; c) un indicateur de temprature extrieure ; d) un dispositif empchant les dfauts de fonctionnement dans des conditions de givrage pour chaque indicateur de vitesse ; e) un dispositif d'avertissement de panne d'alimentation ou un indicateur de succion de chaque source d'alimentation ddie aux instruments gyroscopiques ; f) une source auxiliaire de pression statique pour l'altimtre, l'indicateur de vitesse et le variomtre ; g) un quipement de radiocommunication permettant au pilote d'tablir des communications bilatrales sur la frquence approprie ; h) un quipement de radionavigation permettant au pilote, en cas de panne de toute partie de cet quipement, y compris tout affichage connexe des instruments de vol toute tape du vol : (i) de se rendre l'arodrome de destination ou un autre arodrome convenable pour l'atterrissage,


(ii) dans le cas d'un aronef utilis en IMC, d'effectuer une approche aux instruments et, au besoin, une procdure d'approche interrompue.

Tous les monomoteurs SEIFR et tous les bimoteurs exploits en IFR pour le compte dun service arien commercial au Canada doivent tre quips comme ci-dessus. De plus, cause des normes de scurit plus exigeantes requises pour les avions impliqus dans un service arien commercial, le RAC 703 impose les exigences d'un quipement IFR suprieur au RAC Partie VI. Ces exigences contenues dans le RAC 703.64, 703.65 et 703.66 sont rsumes ci-dessous : a) deux gnratrices, chacune mue par un moteur distinct ou par un systme d'entranement du rotor ; b) deux sources indpendantes d'alimentation lectrique, dont au moins une sous forme de pompe ou de gnrateur entranement direct, chacune en mesure dalimenter tous les instruments gyroscopiques ; c) un dtecteur d'orage et radar mtorologique embarqu (cette restriction ne sapplique pas); d) un pilote automatique lorsque le vol IFR est conduit par un seul pilote (cette restriction ne sapplique pas aux PA-31 et KingAir 100 sil y a deux pilotes aux commandes mais sapplique aux Pilatus. La majorit des PA-31 et KingAir ne sont pas quips de pilote automatique). Comme dj dcrit dans 2.2.3 ci-dessus, le RAC 703.22 est davantage contraignant pour les avions approuvs SEIFR que pour les multimoteurs.


2.6

ENTRETIEN

2.6.1 Gnral

Les prescriptions dentretien pour assurer la navigabilit de tous les aronefs enregistrs au Canada sont contenues dans le RAC Partie V - Navigabilit. Les exigences dentretien supplmentaires pour les aronefs engags dans un service arien commercial sont retrouves dans le RAC 70611. Tous les monomoteurs approuvs SEIFR et tous les bimoteurs engags dans des oprations IFR pour un service arien commercial au Canada doivent tre entretenus selon cette rglementation. Tel que discut ci-dessus dans 2.3.1, le RAC n'impose pas d'exigences dentretien supplmentaires aux avions approuvs SEIFR.

2.6.2 Programmes de surveillance des tendances

Les principaux motoristes, comme Pratt & Whitney Canada Cie. (P&WC), offrent des programmes de surveillance des tendances de leurs moteurs. Ces programmes sont attrayants pour les oprateurs ariens pour la scurit accrue quils permettent, mais surtout pour leur potentiel dconomies dexploitation. Les manufacturiers tablissent un Temps entre rvisions (TBO) en heures de fonctionnement pour chaque type de moteurs. Lorsqu'un moteur atteint cette limite, il doit tre retir de lexploitation et remis en tat. Ces rvisions sont onreuses. Il est donc dans l'intrt de l'exploitant de profiter dun TBO le plus long possible, do lattrait envers les programmes de surveillance des motoristes. Dans le cadre de cette surveillance, les paramtres cls des

11

Aircraft Maintenance Requirements for Air Operators


turbomoteurs sont rgulirement enregistrs, soit manuellement par le pilote, soit automatiquement. intervalles rguliers, des prlvements d'huile moteur sont envoys au laboratoire pour analyse et dtection de matriaux ferreux en suspension. Ces donnes dpeignent le degr d'usure interne du moteur. Lorsquune rvision majeure est minente, le programme d'analyse sert de bilan de sant du moteur. Un moteur dmontrant des signes positifs de bonne sant pourra bnficier dune prolongation de TBO en russissant une inspection mcanique et mtallurgique de la section chaude (turbine), cette portion dun turbomoteur soumise au stress thermique. linstar de plusieurs exploitants amricains et canadiens, le transporteur amricain Mid-Atlantic Freight exploitant des Cessna 208B a ainsi progressivement allong le TBO de ses moteurs P&WC PT6A-114A de 3500 8000 heures. Les programmes de surveillance de tendance sont volontaires et adopts par un nombre croissant dexploitants canadiens. Pascan Aviation inc. a allong le TBO de ses moteurs de 3500 4500 heures.

2.6.3 Programmes spciaux dentretien FAA, JAA et australien SEIFR

Les rgles amricaines et australiennes dexploitation et les rgles JAA proposes exigent des exploitants SEIFR de mettre en place des programmes dentretien similaires aux procdures canadiennes dcrites ci-dessus. Ces programmes incluent la surveillance des tendances et l'analyse d'huile moteur. Les exploitants peuvent adopter intgralement les programmes des motoristes ou soumettre leur programme maison lapprobation de lAAC. tant donn le cot de dveloppement de tels programmes, la plupart des exploitants adoptent la mthodologie des motoristes. Seulement quelques exploitants de grande envergure possdent les moyens techniques pour dvelopper leurs programmes maisons. 2.19P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

2.7 2.7.1

COMMENTAIRES / APPRCIATIONS Arguments en faveur du SEIFR

2.7.1.1 Arguments fondamentaux portant sur la performance et lquipement

Lautorisation SEIFR accorde aux monomoteurs turbopropulss, rgis par le dernier FAR 23 en date, est fonde sur la certitude que ces appareils offrent un degr de scurit quivalent celui des multimoteurs certifis selon le RAC 3 ou les premires versions du FAR 23. De plus, les bimoteurs pistons accusent un taux de mortalit suprieur des occupants lors de pertes de contrle causes par une panne moteur au dcollage ou pendant lapproche interrompue. Le manque de garantie de performance, discut ci-dessus dans 2.1.2, et la difficult accrue de contrler un bimoteur en puissance asymtrique (un moteur plein rgime, lautre moteur en panne) imposent aux pilotes de bimoteurs des marges derreur extrmement minces. Les pilotes de bimoteurs pistons certifis sous FAR 23 sont souvent parmi les moins expriments de l'aviation commerciale. De plus, le rglement nexige pas de formation en simulateur sur type. Malheureusement, il est frquent chez ces pilotes confiants outrance du deuxime moteur de perdre le contrle de leur avion lors de manuvres basse altitude et faible vitesse, en croyant pouvoir atterrir laroport de dpart. Il est gnralement admis que de garder le contrle de lavion et de tenter un atterrissage forc droit devant est plus scuritaire et offre de meilleures chances de survie. Les pilotes d'avions monomoteurs sont entrans atterrir droit devant dans l'ventualit d'une panne de moteur lors du dcollage. Dune part, les monomoteurs turbopropulss modernes sont plus solides et la rsistance aux chocs des siges d'quipage et de passagers est suprieure (requis par le 2.20P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

dernier FAR 23 de rsister un minimum de 24G horizontalement). Dautre part, latterrissage droit devant est souvent plus lent et mieux orient quun crasement hors contrle. Cette thorie semble avoir du mrite si lon analyse les rsultats d'un atterrissage forc dun PC12 Clarenville, Terre-Neuve, en 1998. Les occupants ont tous survcu. Au dcollage, peu davenues soffrent au monomoteur en panne. Par contre, les alternatives se multiplient lorsque la panne moteur survient en croisire. Tous les avions approuvs SEIFR au Canada ont dmontr dexcellentes caractristiques de vol plan. Dans des conditions de vent nul, un Caravan C208 voluant 10000 pieds daltitude (croisire sans supplment doxygne) peut planer plus de 20 miles nautiques. Le PC12 pressuris volue beaucoup plus haut, jusqu' 25000 pi ASL. De cette altitude, le PC12 est capable de planer plus de 60 miles nautiques. Aussi, le PC-12 est un appareil trs performant dont le taux de monte est deux fois suprieur son taux de descente sans moteur; ce qui signifie que dans la majorit des cas, il pourra planer vers son aroport de dcollage si une panne survient pendant la monte. Les exploitants SEIFR soutiennent que le vol plan de leurs avions offre aux pilotes un choix de sites adquats datterrissage forc scuritaire, voire un aroport ou un terrain dcouvert en conditions VFR. D'ailleurs au Canada, un entranement supplmentaire en simulateur de vol est requis par CASS 723.22 et forme prcisment les pilotes SEIFR aux prise de dcisions lors datterrissages forcs. Contrairement aux autres avions valus dans le prsent document, les TBM700 et PC12 ont une capacit suprieure de voler au-dessus du mauvais temps et des niveaux usuels de givrage. Cela constitue un facteur de scurit non ngligeable.


2.7.1.2 Arguments statistiques

En comparant les pannes de turbomoteurs, notamment des pannes survenues en conditions mto dfavorables (plafond zro, visibilit zro) aux risques inhrents de toute exploitation arienne, lexploitation SEIFR apparat tre une alternative scuritaire.

2.7.2

Arguments en dfaveur du SEIFR

2.7.2.1 Arguments fondamentaux portant sur la performance et lquipement

L'argument principal en dfaveur du SEIFR est qu'une panne de moteur entranera ncessairement un atterrissage forc, et la trs grande probabilit que l'atterrissage forc sera sur une surface non prpare, avec tous les risques associs que ceci occasionne. Malgr toutes les limitations de performance des bimoteurs certifis FAR 23, dans l'ventualit d'une panne dun moteur, il est souvent prtendu que le moteur restant permettra un atterrissage scuritaire un aroport, ou encore permettra au pilote de choisir une surface datterrissage forc autrement non disponible au pilote de planeur. Les limitations des bimoteurs certifis FAR 23 sont bien connues et reconnues. En mandatant doffice des bimoteurs pour le service arien commercial, la redondance du deuxime moteur offrirait un degr suprieur de scurit par rapport au SEIFR, mais ne garantirait pas plus la survie de tous les occupants suivant une panne moteur.


CHAPITRE III PILATUS PC-12 ET ARONEFS CIBLSLa fiabilit de plus en plus croissante des moteurs turbopropulss de nouvelle gnration a pouss laviation civile canadienne modifier ses rglements afin de permettre des oprations de transports de passagers sur des avions monomoteurs approuvs selon des rgles de vols aux instruments (IFR) et vols VFR de nuit. La question est maintenant de dterminer si les caractristiques et la fiabilit de ces appareils peuvent permettre dtendre de faon scuritaire les missions de ces aronefs dans tout le Qubec, incluant les rgions loignes (i.e. au Nord du 50e parallle), o la densit des aroports est plutt faible, et si le risque dcoulant peut tre gr. Afin dapporter tout lclairage ncessaire cette interrogation, les aronefs monomoteurs cibls (Cessna 208, TBM 700, Pilatus PC-12) vont tre compars des bimoteurs tablis comme le King Air 100 et le Piper PA31 - Navajo tant au niveau des performances qu celui de leur fiabilit. Le tableau 3.1 ci-dessous prsente le nombre de ces appareils cibls et identifis au Canada, au dbut de lanne 2002. Tableau 3.1 : Liste des aronefs ciblsAronef Type Certificat USA/Canada Date Certification (USA/Canada) 1994/1997 1990/1992 1984/---Pays dorigine Flotte au Canada (2002) 50 1 90*

A. Aronefs monomoteurs cibls Pilatus Turbine A78EU/A-201 PC-12 Socata Turbine A60EU/A-176 TBM 700 Cessna Turbine A37CE/208

Suisse France E.U.

B. Aronefs bimoteurs identifis Beech King Turbine A14CE/1969/---E.U. 27** Air 100 Piper Pistons A20SO/1966/---E.U. 120*** Navajo *32 Cessna 208 + 58 Cessna 208B; **La flotte canadienne comprend en outre 46 King Air 200 ; ***1 PA-31-300 ; 9 PA-31-325 et 110 PA-31-350


Lobservation principale dcoulant de ce tableau est que la comparaison se fait entre aronefs de gnrations diffrentes. Alors que les bimoteurs identifis datent des annes 70, les monomoteurs cibls sont plutt des annes 90. De plus, les bimoteurs choisis comme cibles ne sont plus en production, alors que les monomoteurs identifis sont leur essor. Des diffrences technologiques sont donc prvoir. La description des aronefs va se faire comme suit : dans un premier temps, lhistorique des aronefs est prsente de faon sommaire. Ensuite, la description se fait de faon comparative en tenant compte des dimensions des aronefs, des groupes motopropulseurs, des performances, du type dutilisation, ainsi que de leur importance relative dans le monde et au Canada. Une attention particulire est ensuite accorde aux caractristiques particulires du Pilatus PC-12/45. Une description plus complte des aronefs cibls pourra tre consulte dans [3.1]

3.1

HISTORIQUE

3.1.1 Pilatus PC-12 Aronef monoturbine pressuris de fabrication suisse, le Pilatus PC-12 (Fig. 3.1) assure des performances quivalentes ou suprieures aux avions biturbines de mme catgorie pour un cot moindre dexploitation. Figure 3.1: Pilatus PC-12 en volP2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

3.2

Reconnu pour son endurance, sa polyvalence et sa fiabilit, le PC-12 est un aronef tabli, pouvant emporter jusqu 9 passagers et 425 lb de bagages sur une distance de 1600 nm jusqu 2260 nm sans escale [3.2]. Il permet daccder des arodromes dots de courtes pistes non prpares. Annoncs en octobre 1989, les deux premiers prototypes du Pilatus PC-12 effectuent leur premier envol le 31 mai 1991, mais la certification de lappareil par la Suisse attendra jusquau 30 mars 1994, suite la ncessit de revoir la conception des ailettes pour assurer les garanties de performances annonces. La certification amricaine (US FAA FAR Part 23) suivra quelques mois plus tard, soit le 15 juillet 1994. La certification canadienne de laronef intervient en 1997, anne dintroduction du premier PC-12 au Canada. Par rapport au bimoteur King Air 100 auquel il est souvent compar en terme de taille et de confort, le Pilatus PC-12 (Figure 1) se distingue par lutilisation dun seul moteur turbopropuls de 1200SHP1: le PT6A-67B de P&WC, par son autonomie, sa polyvalence et ses performances sur pistes courtes non prpares. Lintrieur de la carlingue du Pilatus PC-12 est cependant plus large que celle du Beech King Air 100, pour un poids identique. De part ses caractristiques du cockpit et ses commandes de vol, le Pilatus PC-12 standard est certifi dans la catgorie Avion monopilote et sa configuration standard offre la possibilit dune transformation rapide en configuration de fret ou mdical. Au dbut, le radar mtorologique tait une option. Il fait actuellement partie des quipements standard. De plus, depuis 1997, le poids maximal au dcollage de 4,5 tonnes est devenu le standard. Le Pilatus PC-12 dans sa version standard offre 9 siges de passagers dans sa configuration de transporteur rgional, 4 siges dans sa configuration combi passagers/fret et 6 places dans sa configuration avion daffaires. Si la majorit des PC-12 sont encore vendus comme avions daffaires, les choses changent de plus en plus depuis 1993 avec la modification de rglements pour permettre1

SHP (shaft horse power) ou puissance larbre du moteur (1 HP = 0,746 kW)


les vols commerciaux IFR/IMC avec passagers sur des monomoteurs turbopropulss approuvs (Pilatus PC-12, Cessna 208, TBM 700). Le Canada, lAustralie, le Brsil, les tats-Unis et lAfrique du Sud sont quelques-uns des pays ayant modifi leur rglementation cet effet. On prvoit que la JAA devrait faire de mme au courant de 2003. Cette modification la rglementation ouvre en particulier le march des transporteurs rgionaux aux PC-12 en remplacement des vieux King Air 100 et autres bimoteurs pistons comme le Piper Navajo. Au Canada, Kelner Airways, Wasaya Airways et Bearskin Lake Air Service Ltd, etc. sont quelques-unes des compagnies qui effectuent avec succs un service intrieur de vols affrts sur des aronefs Pilatus PC-12. Au Qubec, PASCAN Aviation utilise trois de ces appareils pour le transport rgional, laffrtement et lvacuation mdicale. la fin de 2002, il y avait 370 PC-12 oprationnels dans le monde (Tableau 3.2). De ceux-ci, 275 (74%) taient enregistrs sur le continent Nord-Amricain essentiellement aux tats-Unis (222) et au Canada (50). Le march europen avec 32 PC-12 ne reprsentait la fin de 2002 que 8,6%, alors que lAustralie lui seul (19 PC-12) comptait que pour 5%. LAfrique du Sud avec 30 PC-12 est pratiquement la mme hauteur que lunion europenne. Dans son ensemble, lAsie ne comptait que 4 PC-12 en 2002. La production annuelle de PC-12 est en moyenne de 60 aronefs. Dans la flotte canadienne, on note particulirement lacquisition de 13 PC-12 par la Gendarmerie Royale du Canada, en remplacement de ses vieux Twin OTTER, King Air et Jet Citation ll. Utiliss pour des missions de liaison, ces aronefs sont exploits dans les conditions climatiques les plus extrmes du monde. La figure 3.2 montre un de ces appareils lors de son dcollage du fjord de Grise (76N). Les pistes ces endroits sont en gnral courtes et sans revtement, les tempratures hivernales y tombent facilement aussi bas que 50C, et les aides techniques la navigation (NAVAID) y sont plutt rares.


Tableau 3.2 : Prsence de Pilatus PC-12 dans le monde (2002) Continent Amrique du Nord tats-Unis Canada Mexique Amrique latine Brsil Argentine Europe Suisse Royaume-Uni Danemark France Allemagne Pays Bas Autriche Belgique Grce Afrique du Afrique Sud Zimbabwe Kenya Ocanie Asie Australie Japon Inde Total 30 2 1 19 3 1 370 4 370 1,1% 33 19 8,9% 5,1% 222 50 3 4 3 18 3 2 2 2 2 1 1 1 32 8,6% 7 275 74,3% Pays Units Total %


Figure 3.2 : PC-12 de la Gendarmerie Royale du Canada au dcollage au Fjord de Grise (76.5N). Les atterrissages sont excuts vers la montagne et les dcollages loin d'elle: il ny a aucun autre choix.

3.1.2 Socata TBM 700 Comme le Pilatus PC12, le TBM 700 (Fig.3.3) est un aronef mono turbine pressuris utilis essentiellement comme avion daffaire en comptition avec des aronefs bimoteurs tablis comme le King Air 100 et le Piper Figure 3.3: Socata TBM 700 Navajo. Alliant la puissance et la fiabilit dun turbopropulseur PT6A-64 de 700 SHP, construit par P&WC, le TBM 700 3.6P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

est un aronef conomique et maniable dont les performances sont comparables celles des aronefs de catgories suprieures. lorigine, le TBM 700 a t dvelopp en partenariat entre Socata (Division gnrale de lAviation, Arospatiale, France) et le constructeur Mooney (E.U.). Les deux compagnies avaient alors form le consortium TBM SA pour la conception et la commercialisation du TBM 700, la responsabilit du dveloppement tant partage sur une base 70/30 entre Socata et Mooney, respectivement. Les premiers prototypes du TBM 700 ont pris leur envol le 14 juillet 1988 et leur certification par la France a suivi en janvier 1990. Quelques temps aprs la livraison des premires commandes, en dcembre 1990, Mooney sest retir du partenariat, laissant lentire responsabilit au groupe franais Socata. Le TBM 700 est offert en configuration standard de 6 7 places [3.3], mais une version de fret (le TBM 700C) est aussi offerte. En 2000, plus de 125 TBM 700 taient en service dans le mode, 25 dentre eux tant utiliss par larme franaise. Les fichiers de Transports Canada nindiquent quun seul TBM 700 enregistr dans le pays en 2001, faisant de cet aronef le moins reprsent au pays. 3.1.3 Cessna 208 Avec plus de 1200 aronefs en service dans le monde, le Cessna 208 (Fig. 3.4) est sans aucun doute le monomoteur utilitaire le plus populaire. Conu au dbut des annes 80, le premier prototype a pris son envol le 9 dcembre 1982 et la certification amricaine a t obtenue en octobre 1984. Le Cessna 208 est donc dans ce contexte le premier monomoteur turbopropuls de la nouvelle gnration [3.10].


Lhistoire du Cessna Caravan I est troitement lie celle de Federal Express (FedEx) pour qui Cessna a dvelopp et livr 40 versions fret de cet aronef (Cessna 208A). Une version allonge de ce modle (Cessna 208B Super Cargomaster ) est ensuite produite en 1986 et livre en 260 exemplaires FedEX. Le Cessna 208B Grand

Caravan a pris son envol en 1990, et comme le Super Cargomaster, simplement Caravan I. il une Un est tout version moteur

allonge du modle de base P&WC, PT6A-114 de 675 Figure 3.4: Cessna Grand Caravan passagers. En 1997, Cessna a annonc le remplacement du 208 par le 208-675. Cet aronef combine les dimensions standard du 208 et la puissance du PT6A-114 du Grand Caravan 208B. Le site internet de Cessna indique que plus de 1200 appareils Cessna 208B sont actuellement oprationnels dans 67 pays. 3.1.4 Beech King Air 100 Avec le King Air 90, le KingAir 100 (Figure 3.5) a constitu la base du succs en aviation daffaires. Avec 9 passagers et 425 lb de bagages, il couvre une distance de 600 mi sans escale [3.4]. La famille des King Air date des annes 60 et apparat comme la version turbopropulse du Queen Air. Un prototype du Queen Air 65-80 quip dun 3.8P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

SHP quipe cet aronef qui peut transporter jusqu 14

moteur PT6 avait t test en 1963 et command par larme amricaine sous la dsignation U-21A. La version civile de cet aronef, le King Air 90, devait prendre son envol le 20 janvier 1964 et les premires livraisons dbutaient au cours de cette mme anne. Le King Air 100 est annonc en mai 1969. Comparativement au King Air 90, cette nouvelle version est de 1,27 m plus long et offre une plus grande capacit de transport de passagers. Le Figure 3.5: Le Beech King Air 100 King Air A100 est une version militaire tandis que le B100 est propuls par un moteur Garrett TPE331S de 715 SHP. La production des King Air 100 a cess en 1984 et environ 350 King Air 100 taient encore en opration en 2000. Le King Air 200 reprsente une continuit du King Air 100 avec un moteur plus puissant, une envergure des ailes plus grande, une pressurisation accrue de la carlingue, une plus grande capacit de carburant et une charge plus leve. Le nombre de King Air 200 sont en opration dans le monde en 2000 tait de 1840 et cet aronef est encore en production ce jour. 3.1.5 Piper Navajo Le Piper Navajo (Fig. 3.6) est un bimoteur multi-missions, de 6 9 places, reconnu pour sa fiabilit et son confort. Capable datterrir sur de courtes piste et avec un intrieur assez spacieux, il a longtemps reprsent un choix populaire [3.5]. Dsirant clairement pntrer le march des avions daffaires, William T. Piper demanda sa compagnie de dvelopper le PA31 et les essais du premier 3.9P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

prototype eurent lieu le 30 septembre 1964. Il tait motoris par deux moteurs Lycoming TIO540A de 310 HP chacun et fut baptis Piper PA-31-310 Navajo. Les premires livraisons eurent lieu en avril 1967. En mars 1970, le PA31P Navajo, motoris par deux moteurs Lycoming TIGO541E1A de 425 HP chacun et un systme de de voler pressurisation 8000 m permettant

daltitude prend son envol. La version suivante est le Piper PA-31-350Figure 3.6: Piper Navajo Chieftain

Navajo Chieftain caractrise par deux moteurs de 350 SHP et un

fuselage rallong de 61 cm. La version la plus aboutie est cependant le PA-31T Cheyenne, certifi en 1973 et dot dune carlingue pressurise et de deux moteurs PT6A-28 de 620 HP chacun, fabriqus par Pratt & Whitney, Canada. En 1974, le PA-31-325 Turbo Navajo C/R voit le jour, motoris comme le Navajo Chieftain. En 1977, le PA-31T Cheyenne devient le PA-31T Cheyenne II aprs la production du moins puissant PA-31T1 (2x PT6A-11 de 500 HP). Le PA-31T2 Cheyenne IIXL nat en 1981. Il a un fuselage rallong et deux moteurs PT6A135 de 750 HP. En 1986, les PA-31T et PA-31T2, seuls avions encore en production, sont rejoints par le PA-31P-350 Mojave, nouvelle version du Cheyenne avec deux moteurs de 350 HP chacun. En 2000, 1827 Piper PA-31-350 Navajo Chieftain taient en opration un peu partout dans le monde. Actuellement, prs de 110 de ces aronefs sont recenss au Canada.


3.2

COMPARAISON DES AERONEFS

La prsentation des spcifications des aronefs identifis et cibls se fait ici sur une base comparative. Les donnes de base de cette comparaison sont tires de [3.1], des certificats de navigabilit des aronefs cibls et identifis. Nous nous intresserons principalement aux performances du groupe motopropulseur, la taille des appareils, leur capacit, ainsi quaux limitations spcifiques en terme de vitesses dexploitation. 3.2.1 Groupe motopropulseur Le tableau 3.3 compare les performances du groupe motopropulseur pour les appareils cibls et identifis. lvidence, le moteur du PC-12 place cet aronef dans une catgorie part, mme quand on le compare au bimoteur Beech King Air 100. La puissance du moteur PT6A-67B est comparable celle combine des deux moteurs du King Air 100 pour tirer la mme charge. Donc, si la fiabilit du moteur PT6A-67B le justifie, le Pilatus PC-12 pourra constituer une alternative trs intressante aux bimoteurs tablis comme le King Air 100. Le Piper Navajo nest tout simplement pas dans la course. Pilatus Business Aircraft a aussi publi des pamphlets comparant certains des aronefs identifis [3.6], [3.7], [3.8]

La puissance du moteur telle que prsente ici est celle recommande au dcollage. De fait, la puissance maximale relle du moteur PT6A-67B (Pilatus PC-12) est de 1605 SHP. La limitation 1200 SHP rduit ainsi la sollicitation du moteur, pour une meilleure fiabilit durant le vol. Lexamen de ce tableau confirme que, du point de vue groupe motopropulseur, le Pilatus PC-12 surclasse tous les monomoteurs cibls et se compare avantageusement au bimoteur King Air 100, si on se rfre la puissance combine de ses deux moteurs. 3.11P2873 Ministre des Transports du Qubec et Conseil du Trsor

Tableau 3.3 : Comparaison des caractristiques des moteurs des aronefs cibls Monomoteurs BimoteursPilatus MOTEUR Constructeur Modle PC-12 Pratt & Whitney PT6A67B Puissance (SHP) TBO (heures) 3, 500 3,000 3,600 3,600 2,000 1200 700 675 2 x 680 Socata TBM 700 Pratt & Whitney PT6A-64 Cessna 208B Pratt & Whitney PT6A-114 Beechcraft King Air 100 Pratt & Whitney 2 PT6A-28 1 TIO-540-J2BD 1 LTIO-540-J2BD 2 x 350 Piper PA31-350 Navajo Chieftain Lycoming

Propulseur / HlicesConstructeur Diamtre Nombre de palesType

Hartzell 105 po 4Vitesse constante





3.2.2 Performances La comparaison des performances touche autant les vitesses dexploitation que les distances franchissables en passant par les distances de dcollage et datterrissage. Le tableau 3.4 rsume ces lments de comparaison. La plupart des caractristiques dont les distances de dcollage et datterrissage sont obtenues dans des conditions atmosphriques normales (ISA)2, au niveau de la mer, et pour une charge maximale.

2

International Standard Atmosphere = Conditions atmosphriques normales


Tableau 3.4 : Comparaison des performances des aronefs cibls MonomoteursPilatus Socata TBM 700 Vitesse de croisire maximale (KTAS**) Vitesse de croisire conomique (KTAS) Taux de monte (pi/min) Altitude maximale dopration (pi) Distance de dcollage (pi) ISA obstacles de 50 pi ISA Course au sol Distance datterrissage (pi) ISA obstacles de 50 pi ISA course au sol 1,830 945 2,133 1,215 1,795 950 2,000 1,880 1,045 2,300 1,475 2,133 1,378 2,420 1,365 2,710 2,510 1,350 30,000 30,000 25,000 30,000 24,000 232 1,680 243 1,800 975 234 2,140 211 1,120 270 300 189 265 230 Cessna 208B

BimoteursBeech King Air 100 Piper PA31350

PERFORMANCES

PC-12

Rayon daction (ISA 45 min rserve) (nm). plein carburant et charge maximale croisire maximale . plein carburant et charge maximale croisire conomique

1,600 2,260

900 1,080

900

1,264 1,325

883 1,295

Deux observations importantes : au niveau du rayon daction, le Pilatus PC-12 surclasse ses concurrents, quils soient monomoteurs ou bimoteurs. De plus, il apparat comme un aronef atterrissage et dcollage courts (STOL3), une**

KTAS =Knots true airspeed : Vitesse-air vraie (en nuds marins (1,8 km/hr)) dun aronef par rapport lair non perturb. 3 short take-off and landing :dcollage et atterrissage court


caractristique qui lavantage par rapport aux bimoteurs tablis comme le King Air 100. Ainsi, avec une vitesse de croisire des plus leves, un rayon daction plus grand et une facilit de dcoller et datterrir sur de trs courtes pistes, le PC-12 est clairement un comptiteur bien outill au King Air 100. La seule faiblesse du PC-12 par rapport au King Air 100 est son taux de monte. Du point de vue scurit, le King Air 100 aura de la difficult viter rapidement des conditions atmosphriques difficiles au dcollage suivant une panne moteur. 3.2.3 Vitesses limites dexploitation Les vitesses limites dexploitation telles quindiques sur le certificat de navigabilit dun aronef constituent le langage universel didentification des performances dun aronef. Celles-ci incluent les vitesses critiques (VA, VNE, VNO,VSO, VS1, etc.), les vitesses au dcollage et latterrissage (VFE, VLE, VLO, etc.), ainsi que les vitesses recommandes pour la monte et la descente (VX, VY, VXSE, VYSE, etc.). La vitesse VA ou vitesse de calcul en manuvre (design manoeuvering speed) est la vitesse maximale laquelle les contrles arodynamiques de lappareil ne vont pas induire des contraintes excessives laronef. La vitesse VNE (neverexceed speed) reprsente la limite ne pas dpasser quelle que soit la manuvre dans les conditions normales. VNO (maximum structural cruising speed) reprsente la vitesse maximale de croisire autorise. VS1 (stalling speed or minimum steady flight speed obtained in a specified configuration) et VSO (stalling speed or minimum steady flight speed in the landing configuration) reprsentent la vitesse de dcrochage ou la vitesse minimale de vol stabilis obtenue dans une configuration spcifie et la vitesse de dcrochage ou vitesse minimale de vol stabilis dans la configuration datterrissage, respectivement.


Les vitesses critiques VLE (maximum landing gear extended speed) et VLO (maximum landing gear operating speed) dfinissent les limites respecter pour latterrissage : savoir, la vitesse maximale avec train datterrissage sorti et la vitesse maximale avec train datterrissage en manuvre. La vitesse VFE est la vitesse maximale, volets sortis (maximum flap extended speed). Les vitesses VX (speed for best angle of climb) et VY (speed for best rate of climb) reprsentent respectivement les vitesses recommandes pour le meilleur angle et le meilleur taux de monte pour un aronef. Quant aux vitesses VXSE et VYSE, elles caractrisent les limites dexploitation dun bimoteur sur lequel un moteur est inoprant. Le tableau 3.5 prsente une liste restreinte de ces vitesses caractristiques pour les appareils cibls et identifis. La liste complte est gnralement prsente sur le certificat de type de chaque aronef et dans les manuels du pilote de chaque aronef. De nouveau, le tableau montre que le PC-12 se compare avantageusement avec les bimoteurs cibls. Au niveau scurit, la vitesse de dcrochage latterrissage du PC-12 est largement infrieure cel

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