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June 5, 2009

Technique : ADIRU Airbus

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Written by: mecifi
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Les commandes de vol d’un A330 sont dites electriquement controlees et hydrauliquement activees. A l’exception de la gouverne de direction, les autres gouvernes ont une protection contre les manoeuvres excessives ou non appropriees.

Situation :
L’A330 dispose de 3 ADIRU. Ils fournissent de nombreux parametres de vol. L’un d’entre eux, celui qui nous interesse, est l’incidence (AOA). Il exise 3 sondes AOA, chaque sonde est reliee a un ADIRU et lui fournit les valeurs qu’elle mesure.

Il existe 3 ordinateurs qui transforment les commandes des pilotes en reels mouvements de l’avion. On les appelle : PRIM1, PRIM2 et PRIM3. Il existe egalement 2 ordinateurs de secours appeles SEc 1 et sEC 2. Ces derniers offrent moins de protection. En theorie, un seul ordinateur fonctionnel PRIM ou SEC est suffisant pour pouvoir controler l’avion. Si les 5 sont en panne, l’avion s’escrase. Ceci n’est jamais arrive.

Il faut bien garder en memoire que les ordinateurs normaux (PRIM 1 a 3) n’excutent pas n’importe quelle commande : ils fournissent une protection. S’ils pensent que l’avion est trop cabre, ils vont le faire piquer peu importe ce que souhaite faire le pilote.

En exploitation normale, l’aile d’un Airbus A330 a un AOA de l’ordre de +1 a +10. En croisiere, la valeur typique est de l’ordre de +2 degres. Le systeme de commandes de vol d’un Airbus fait tout ce qui est necessaire pour garder cette valeur AOA dans cette fourchette acceptable.

Disposition des sondes AOA et ADIRU :
Il y a 3 sondes de mesure d’incidence : AOA 1, AOA 2 et AOA 3. Detail important : la sonde 1 est a gauche de l’avion alors que les sondes 2 et 3 sont a droite. Sans surprise, ces sondes alimente leurs ADIRU respectifs :

AOA 1 —-> ADIRU 1

AOA 2 —-> ADIRU 2

AOA 3 —-> ADIRU 3

Les ADIRU travaillent de cette maniere :

ADIRU 1 —-> Alimente les instruments du commandant de bord

ADIRU 2 —-> Alimente les instruments du copilote

ADIRU 3 —-> Secours. Peut etre selectionne pour le commandant de bord ou pour le copilote.

Utilisation de la valeur AOA :
Chaque parametre de vol est est elabore par les 3 ADIRU et puis c’est la valeur moyenne des 3 qui est gardee et utilisee. Ceci valide pour tout sauf pour l’AOA. Pourquoi ? En effet, les sondes qui permettent la mesure de l’AOA sont au nombre de 3 et disposees 2 a droite et une a gauche. Si l’avion derappe d’un cote, comme lors de turbulences ou vent de travers, les 2 sondes de droite et la sonde de gauche ne donneront pas la meme mesure de l’AOA ! Pour reduire les effets de ses differences sans perdre la redondance due aux 3 sondes, un algorithme specifique traite les valeurs de l’AOA :

– La valeur AOA de chaque sonde est mesuree 20 fois par seconde, puis la moyenne des 3 valeurs est elaboree.

– La valeur de chaque sonde est comparee avec la moyenne calculee pour les trois. En temps normal, chaque valeur est tres proche de la moyenne. Par contre si :

—> La valeur calculee par ADIRU 1 ou ADIRU 2 est superieure a la moyenne de plus d’une valeur predefinie et cela pendant plus d’une seconde, l’ADIRU en question est exclu pour le restant du vol.

Important : le calcul de la moyenne depuis les 3 sondes et puis sa comparaison avec les valeurs individuelles n’est utilisee qu’a une seule fin : verifier le bon fonctionnement des ADIRU.

– Pour les systemes de vol, c’est la valeur moyenne de l’ADIRU1 et ADIRU2 qui est calculee est utilisee.

– Si un ecart important survient sur un des ADIRU (1 ou 2) et la moyenne des 3, c’est la derniere valeur correcte calculee qui est utilisee pendant 1.2 secondes. Apres, c’est une nouvelle valeur qui est calculee.

En fait, on suppose que pendant ce temps de 1.2 secondes, s’il y a un ADIRU defaillant, il a du etre deja exclu de la boucle et celle-ci fonctionne donc normalement de nouveau.

Le bug :
Il est connu que si on a deux pics dans la mesure d’angle d’attaque et que ces pics ont les caracterisques suivantes :

pic 1 : dure moins d’une seconde
pic 2 : survient apres le pic1 mais est encore persistant 1.2 secondes apres celui-ci

Alors :

Les PRIMS 1, 2 et 3 vont generer un ordre a pique non desire, ni commande par les pilotes. Les pilotes ne peuvent rien faire contre cet ordre a pique. En clair, meme s’ils tirent sur le side stick, l’avion continue a piquer.

Cas du Quantas A330 VH-QPA le 7 octobre 2008 :
L’appareil volait sous pilote automatique entre Singapoure et Perth par une meteo tres clemente. Il etait en croisiere au niveau de vol 370 et 315 personnes se trouvaient a bord pour le vol QF72. A un moment donne, des pics ont commence a survenir dans la mesure de l’AOA. Au moins 42 pics ont sont arrives dont 40 ont ete supprimes par les circuits de controle. Les pilotes ne voient rien venir.

A 12 heures 40:28, le pilote automatique (PA) se deconnecte. Le commandant de bord maintient l’appareil en manuel et essaye de remettre en marche le PA1 puis le PA2 sans succes. En meme temps, les indications d’attitude sur le PDF du commandant fluctuent. En quelques secondes, l’avion gagne 200 pieds.

A 12 heures 42:27, l’avion pique brutalement envoyant plusieurs dizaines de passagers et membre d’equipage contre le plafond de la cabine. De nombreuses personnes sont gravement blessees.

A 12 heures 45:08, alors que les membres d’equipage de conduite cherchent a gerer les diverses alarmes qu’ils recevoient, un second pique, moins violent, survient.

A partir de ce point, les pilotes organisent une diversion sur l’aeroport le plus proche. Le commandant de bord garde l’avion en manuel et se fie aux instruments de secours. De nombreuses alarmes, y compris des alarmes de decrochage arrivent sans arret. Le nombre d’alarmes est si important que les pilotes ne peuvent que les ignorer. L’altitude et la vitesse indiquent des valeurs fantaisistes.

L’approche ne peut etre entree dans l’ordinateur de bord. Heureusement, il fait jour et l’approche est realisee en visuel.

L’analyse des enregistreurs de vol montra que le ADIRU 1 envoyait des valeurs d’AOA de l’ordre de 50 degre et qui ont continue durant tout le vol. Malgre cela, l’ADIRU ne s’est pas exclu de la boucle de calcul.



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