Le Comet ou la prise de conscience de la fatigue structurelle

Le Comet ou la prise de conscience de la fatigue structurelle

Au sortir de la Seconde Guerre mondiale, l’aviation commerciale se développe à partir d’avions de transports reconvertis comme le Douglas DC-3. Ses successeurs commençant à voler plus haut, la pressurisation de la cabine devient nécessaire pour le confort (voire la survie) des passagers et de l’équipage. Le premier appareil pressurisé est le Lockheed Constellation, ayant une altitude de croisière comprise entre 24 000 et 28 000 pieds. La prochaine grande innovation dans le transport commercial est l’arrivée des moteurs à réaction. Ces moteurs, plus économes en carburant, permettent d’atteindre des altitudes de croisière encore plus élevées (entre 30 000 et 40 000 pieds), jamais atteintes par des avions pressurisés et à hublots auparavant.

Le premier avion de cette génération est le Comet, fabriqué par la société De Havilland, entré en service en 1952 au sein de la BOAC (British Overseas Airways Corporation) qui deviendra plus tard British Airways. Cet avion est révolutionnaire pour l’époque et offre une cabine confortable équipée de grands hublots carrés. Ces mêmes hublots qui conduiront à de graves accidents deux ans plus tard dont De Havilland ne se remettra jamais. En effet, le 10 janvier 1954, le premier Comet de série se désintègre en vol, suivi trois mois plus tard par un autre exemplaire. Toute la flotte de Comet se retrouve clouée au sol le temps de déterminer les causes de ces différents accidents.

Ces accidents sont provoqués par de multiples facteurs. Tout d’abord, le Comet volait beaucoup plus haut que ses prédécesseurs, augmentant ainsi le différentiel de pression entre la cabine pressurisée et l’air environnant et donc les efforts appliqués sur la structure. De plus, le comportement des structures n’était pas encore complètement compris, ce qui a permis l’installation de hublots carrés. Or un angle est la chose à éviter lors de la conception d’une structure supportant des efforts. En effet, un angle provoque une concentration de contrainte locale. C’est-à-dire que localement, les efforts subis par la structure au niveau de cet angle seront beaucoup plus importants que ceux vus par le reste de la structure.

Spécimen de test de fuselage à hublots carrés utilisé, par Thomas Largeron

Ce phénomène étant alors peu connu, il n’a pas été pris en compte dans le design de la cabine. Au fur et à mesure des vols, la cabine a connu des cycles de pressurisation et donc des efforts importants au niveau des hublots, provoquant l’initiation de fissures. Ces dernières se sont agrandies au fil du temps jusqu’à provoquer la rupture complète du fuselage. Rapidement, les hublots carrés furent remplacés par des hublots ovales, limitant les concentrations de contraintes, et plus aucun appareil pressurisé ne fut équipé de hublots carrés. Un exemplaire du Comet à hublots ovales peut aujourd’hui être observé au musée de la Royal Air Force à Hendon, au côté d’un spécimen de test de fuselage à hublots carrés utilisé pour comprendre les raisons de ces accidents.

Ces accidents ont également permis de découvrir le phénomène de fatigue : la structure supporte des efforts qui ne provoquent pas la rupture complète mais la fragilisent petit à petit. C’est ce qui s’est passé sur un 737-200 d’Aloha Airlines en 1988. Tout avion est certifié pour un certain nombre d’heures de vol et de cycles décollage-atterrissage, le nombre d’heures de vol étant obtenu en considérant une durée moyenne pour un vol avec cet avion. Or cette compagnie opérant à Hawaï, elle effectue beaucoup de vols très courts entre les différentes îles de l’archipel. Ainsi, cet appareil a effectué environ 35 500 heures de vol réparties sur 89 000 vols, ce qui représente une somme astronomique. De ce fait, le fuselage a subi beaucoup de cycles de chargement, ce qui a fatigué la structure en provoquant des fissures au niveau des rivets. Lors de son dernier vol, ces fissures se sont rejointes, entraînant une décompression explosive et l’arrachement de la partie supérieure du fuselage sur pas moins de cinq rangées de sièges. Cet accident a également permis de mieux appréhender le phénomène de fatigue et de proposer des programmes de maintenance adaptés à l’utilisation de l’appareil.