LA RUPTURE D'UNE BIELLE OU DU VILEBREQUIN DU MOTEUR

 

 

De nos jours, les pannes moteur restent rares mais elles sont toujours possibles malgré la grande fiabilité des moteurs.

Ces pannes peuvent résulter d'un défaut de refroidissement, d'un problème de stockage ou de maintenance, d'une usure prématurée d'une pièce, parfois aussi de mauvaises conditions d'utilisation de la part du pilote, et endommager sérieusement le groupe motopropulseur (GMP) de l'avion.

De plus, les moteurs ne sont pas toujours à l'abri de pannes (allumage, alimentation, accessoires défaillants, bielle et vilebrequin, etc...).

En outre, comme les bielles et vilebrequin sont les organes qui constituent la partie centrale de la mécanique du moteur, ils sont en principe calculés et étudiés avec de grandes marges de sécurité car leur défaillance produit l'arrêt immédiat du moteur. Avec parfois aussi des "éclaboussures" qui peuvent endommager également d'autres organes vitaux par projection d'huile, par incendie, ou par collision mécanique sous le capot moteur de l'avion.

1) Les principes provoquant des endommagements du moteur :

2) La limitation du risque lié à une rupture bielle et vilebrequin :

 

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1) Les principes provoquant des endommagements du moteur :

Même si le pilote n'est pas responsable des opérations de maintenance très souvent à l'origine de la casse, son rôle est néanmoins essentiel dans la conduite même du moteur qui s'avère déterminante pour assurer sa longévité, mais aussi dans le suivi de la maintenance effectuée.

Actuellement, les moteurs d'avions légers sont en majeure partie des moteurs à pistons, à combustion interne à quatre temps, à allumage commandé par des magnétos ou éventuellement par un allumage électronique, ou récemment en fonctionnant selon le cycle diesel (allumage par compression).

Parmi les divers endommagements, on peut distinguer :

 

a) L'endommagement d'origine thermique :

La combustion des gaz "air/carburant" produit de la chaleur donc l'énergie nécessaire pour repousser le piston.

Néanmoins, si 30 à 50% de l'énergie est bien transformée en travail, 70 à 50% reste en chaleur et, non évacuée, peut endommager les nombreuses pièces alors en contact avec les gaz très chauds. Les plus exposées sont situées dans la partie chaude du moteur (culasse, soupape, dispositif d'échappement). Mais les pièces lubrifiées (piston, coussinet de bielle, paliers de vilebrequin) seront très vite atteintes si l'excédent de chaleur n'est pas évacué.

En effet, les huiles couramment utilisées dans les moteurs d'avion perdent leur pouvoir lubrifiant au-dessus d'une certaine température qui dépasse rarement 170°C, alors que dans la chambre de combustion la température peut avoisiner les 800°C.

De ce fait, leur viscosité et leur pouvoir lubrifiant diminuent dangereusement avec la température, et les pièces métalliques ne seront plus séparées par le film d'huile protecteur en cas de dépassement. Ces pièce frotteront alors (bielle sur son coussinet) en dégageant de surcroît une quantité de chaleur supplémentaire qui va encore accélérer l'endommagement avant de finir par se gripper et se casser.

A noter que lorsqu'un tel processus démarre dans le moteur, le pilote n'en est pas informé immédiatement.

En général, le temps pendant lequel le moteur continue à délivrer de la puissance est très limité et ne permettra pas, en principe, d'aller se poser sur un aérodrome. D'où l'intérêt pour le pilote de se poser rapidement en campagne, sur un terrain approprié, en évitant aussi au moteur d'aller jusqu'à la casse.

Toutefois, en cas de panne due à un défaut de refroidissement du moteur ou de son lubrifiant constaté, le pilote devra exercer une surveillance systématique de la température et de la pression d'huile afin de prévenir toute alerte et d'organiser rapidement, le cas échéant, un déroutement vers le terrain le plus proche.

Parfois, l'élévation de température peut être aussi la conséquence d'une mauvaise lubrification notamment dans les cas suivants :

- Présence d'un dispositif de refroidissement sous-dimensionné (prototype) :

- Lors d'une montée anormalement longue par une température extérieure élevée :

- En cas d'obstruction du radiateur d'huile par de la poussière, du papier, de la neige, etc... :

- Avec un moteur fatigué au rendement thermique affaibli :

De même, un défaut de lubrification, qui accroît les frottements, peut se manifester initialement par une élévation anormale de la température d'huile et fournir alors un indice perceptible par le pilote.

 

b) L'endommagement dû à un manque d'huile :

L'endommagement du moteur peut résulter d'un manque d'huile ou d'un défaut d'arrivée d'huile qui peut provoquer des ruptures de l'assemblage "bielle/vilebrequin" les plus graves.

Cet endommagement est plutôt caractéristique d'une erreur de maintenance ou d'une maintenance insuffisante dont les origines peuvent être multiples comme :

- Une rupture de canalisation occasionnant une fuite importante :

Parfois, un simple collier de fixation d'une canalisation cassé peut occasionné une fuite d'huile.

 

Rupture d'un collier de maintien

 

En effet, en l'absence de collier dont le rôle est d'empêcher la canalisation de vibrer et de se rompre, cette dernière peut se fissurer et perdre de l'huile avec le risque de provoquer une rupture de bielle et d'endommagement du vilebrequin.

 

Fissure

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- Une obturation des orifices de lubrification par déplacements des coussinets :

Un déplacement des coussinets provoqué par un défaut de serrage des écrous de goujons du carter moteur peut parfois obturer les orifices de lubrification.

- Une consommation excessive d'huile moteur :

Une consommation excessive d'huile peut entraîner un désamorçage de la pompe de lubrification.

- Un défaut de serrage des têtes de bielles :

Un défaut de serrage des boulons de têtes de bielles associé à un défaut de lubrification des coussinets de bielles peut également provoquer une avarie grave du moteur.

- Un défaut de serrage de la sonde de pression d'huile :

Un défaut de serrage de la sonde de pression d'huile peut provoquer une fuite d'huile et entraîner une absence de lubrification risquant d'amener au serrage du moteur.

- Une utilisation d'huile moteur inadaptée :

L'utilisation d'une huile inadaptée peut être à l'origine d'une lubrification insuffisante avec risque d'échauffement du moteur.

 

c) L'endommagement sans cause identifiée :

Dans certaines circonstances, l'endommagement du moteur peut se réaliser sans cause réellement identifiée.

Néanmoins, il paraît possible de citer les éléments suivants :

- La rupture d'une bielle ou d'un vilebrequin peut résulter, même sur des mécanismes éprouvés, d'un défaut propre aux pièces elles-mêmes :

Exemple : rupture des oreilles de fixation des bielles, rupture d'oreille de fixation de bielle résultant d'une fissure dans le congé de raccordement du lamage et du corps de bielle parfois occasionné par un usinage grossier parsemé de micro-arrachements de métal dont la fatigue peut conduire à la rupture.

 - Une conduite moteur inappropriée peut endommager bielles et vilebrequin :

Une conduite inappropriée du moteur par le pilote peut résulter des actions malheureuses suivantes :

* Ne pas attendre la température d'huile correcte avant le décollage.

* Procéder à des temps d'utilisations à la puissance maximale continue (PMC) supérieurs à ceux des limitations du constructeur.

* Ne pas tenir compte d'une température d'huile excessive lors de la montée ou d'une pression d'huile en dehors de l'arc vert de l'indicateur de pression.

* Fonctionner en surcouple avec trop de pression d'admission par rapport au régime du moteur notamment avec les avions équipés d'hélice à pas variable  car cela risque de fatiguer les bielles et le vilebrequin.

 

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2) La limitation du risque lié à une rupture bielle et vilebrequin :

Toutefois, il est possible de limiter au niveau de la sécurité le risque lié à une rupture de bielle ou de vilebrequin, notamment sur les moteurs d'avions légers, par les mesures suivantes :

 

a) La mise en place d'une maintenance adaptée et d'un suivi de navigabilité (CN, BS) :

La mise en place d'une maintenance adaptée au niveau du moteur associée à un suivi de navigabilité de l'avion permet d'augmenter sensiblement la sécurité lors des divers vols.

- La maintenance des moteurs des appareils possédant un CDN :

La maintenance des moteurs des appareils possédant un CDN obéit à des règles qui mettent en principe les pilotes, sauf erreur toujours possible, à l'abri d'un grave défaut d'entretien.

Par contre, pour les appareils de construction amateur, la qualification, tant des opérateurs que de l'outillage, peut malheureusement connaître quelques lacunes et conduire à des casses moteur.

- Le remplacement de l'huile moteur :

Le remplacement de l'huile doit impérativement se faire après le temps de fonctionnement prescrit par le fabricant du moteur car son pouvoir lubrifiant diminue rapidement en fonction de l'utilisation (heures de vol) mais aussi un peu avec le temps (calendrier).

 

b) La mise en place d'une vérification des niveaux, d'une constatation de fuites, d'une consommation excessive d'huile :

La vérification des niveaux doit s'effectuer systématiquement avant chaque vol, comme celle de la recherche de fuites.

Il doit en être de même en ce qui concerne la surveillance d'une consommation excessive d'huile moteur afin de prendre les mesures d'entretien qui s'imposeront.

A noter que :

- La visite prévol :

La visite prévol doit permettre de vérifier le niveau de l'huile moteur mais aussi de détecter à l'oeil si la mince couche qui recouvre le bas de la jauge est de bon aloi.

En effet, il est possible de trouver une huile excessivement noire, trop épaisse, avec parfois une émulsion due à l'eau.

- La présence de fuites d'huile :

La présence de fuites d'huile même minimes dans le compartiment moteur peuvent faire craindre une consommation excessive au cours du vol mais aussi révéler le début de la rupture d'un organe de lubrification (tuyauterie, joint, radiateur, etc...).

- Une consommation d'huile en vol supérieure à celle indiquée dans le manuel de vol :

Une consommation d'huile en vol supérieure à celle indiquée dans le manuel de vol est le signe soit soit d'un moteur fatigué soit d'une fuite importante et doit être impérativement identifiée afin d'adapter l'utilisation de l'avion pour des vols à durée réduite car la consommation peut augmenter en vol et réduire ainsi la quantité à un volume insuffisant pour lubrifier correctement le moteur.

 

c) La limitation du risque de rupture bielle/vilebrequin sur des trajectoires spécifiques :

La limitation du risque de rupture bielle/vilebrequin sur des trajectoires spécifiques doit être prise en compte par le pilote notamment lors du survol de villes, forêts, lacs importants, mers et montagnes mais aussi en cas de vol de nuit ou de conditions "IMC" car voler en monomoteur expose toujours à l'éventualité d'un atterrissage forcé.

Néanmoins, même si l'arrêt du moteur dû à la rupture de la bielle ou du vilebrequin est à envisager, il résulte bien souvent d'une erreur qui aurait pu être évitée :

- Soit au niveau de la maintenance :

Au niveau de la maintenance, il peut s'agit des procédures à respecter, de l'état de l'outillage, des conditions de stockage en longue période, de la qualité des produits utilisés, etc...

- Soit au niveau de la conduite du moteur :

Au niveau de la conduite du moteur ou de la décision de poursuivre le vol, il peut s'agir d'anomalies constatées ou de signes évidents de faiblesse en provenance de l'huile moteur (pression, température).

D'où l'intérêt de piloter un appareil en bon état et bien connu de façon à pouvoir déceler tout signe anormal en provenance du moteur.

Cependant, respecter la conduite du moteur, permet généralement d'éviter certains endommagements inhérents au pilote.

 

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