Vol AF447: la foudre, un ingrédient parmi des circonstances exceptionnelles

Normalement, un avion est conçu pour résister à la foudre, désignée responsable de l'accident qui a conduit à la disparition du vol AF447. YouTube offre sa part de vidéos montrant des appareils volant à basse altitude,  en phase d'approche ou de décollage, et qui sont frappés par un éclair (ici et ici par exemple).
A chaque fois, la séquence est identique (et bien connue des pilotes): l'éclair frappe à une extrémité de l'avion (le nez, le bout d'une aile) et s'évacue par une autre extrémité en parcourant la carlingue en aluminium, donc conductrice. L'ensemble agissant comme une cage de Faraday,  les dégâts sont, dans la majorité des cas, insignifiants (le plus souvent, une antenne, un instrument de mesure proéminent se contente de fondre).
Beaucoup de pays ont des flottes d'avions - des Hercules, des Gulfstream - spécialisés dans les analyses météo extrêmes et qui sont volontairement confrontés à des orages. En moyenne, la foudre frappe un avion toutes les 10.000 heures de vol et la plupart des pilotes ont connu ce type d'incident.
Restent deux facteurs ayant pu être fatals au Rio-Paris: la malchance et la structure de l'avion.  En cas de frappe par la foudre, tout va bien (à peu près) si la colossale décharge se contente de parcourir la peau extérieure de l'avion. Mais si jamais elle entre en contact avec le câblage électrique, c'est une autre affaire. Une énorme surtension peut alors se propager, y compris dans des zones ultrasensibles de l'appareil comme les réservoirs de carburant, où, après  4 heures de vol, les vapeurs inflammables se sont accumulées. Parmi les pertes d'appareils imputées à la foudre au cours de ces quarante dernières années, quelques-unes - des Boeing 707 dans les années 60 - ont été causées par l'explosion d'un réservoir de carburant (ceux-ci sont situés près du centre de gravité de l'avion). Mais au fil des décennies, la protection contre la foudre n'a cessé de se renforcer sur les avions commerciaux.
Toutefois, deux éléments ont dans le même temps contribué à rendre ces appareils plus vulnérables: les commandes de vol électriques et de recours de plus en plus fréquent aux matériaux composites. Le fly-by-wire consiste à envoyer des impulsions électriques à des «actuateurs» qui vont faire bouger les surfaces mobiles de l'avion; ce sont les ailerons pour contrôler le roulis, les gouvernes de profondeur pour l'assiette, le gouvernail de queue pour contrôler le mouvement de lacet et enfin toutes les surfaces utilisées aux basses vitesses et lors des phase d'atterrissage: becs d'aile, volets et aérofreins).
Sur les premiers jets, ces surfaces étaient mues grâce à des circuits hydrauliques redondants, donc lourds et complexes à entretenir. Depuis une vingtaine d'années, cet hydraulique tend à être remplacée par des câbles électriques et de la fibre optique par lesquels transitent des ordres du pilote - et à qui il est restitué une forme de «résistance» de ces surfaces mobiles. Airbus a été le constructeur le plus innovant en la matière avec le lancement en 1984 de l'A-320, premier avion de ligne équipé de commandes électriques.
D'innombrables avions similaires ont été touchés par la foudre sans dommages notables. Les circuits ont des redondances multiples et sont «durcis», tout comme l'avionique de bord, pour résister au formidable champ électromagnétique associé à la foudre. Il aurait donc fallu une grande malchance pour qu'un courant de foudre «grille» la totalité des circuits de l'A330. Dans ce cas, le recours à une turbine de secours - appelée RAM Turbine - qui se déploie automatiquement sous le ventre de l'avion en cas de panne électrique totale,  serait inutile puisque les ordres transmis depuis le cockpit ne seraient plus acheminés.
Le recours croissant aux matériaux composites (comme le kevlar ou la fibre de carbone) dans la conception des avions a aussi pu jouer un rôle si la foudre a frappé au mauvais endroit. Ces matériaux ne sont pas utilisés pour la carlingue, mais sont réservés à des parties d'aile ou de l'empennage des avions. Si la foudre a touché l'avion sur un de ces points faibles, l'effet «cage de Faraday» propre aux avions tout en aluminium s'est trouvé atténué d'autant. (A noter que le Boeing nouvelle génération, le 787 Dreamliner, est construit entièrement en matériaux composites, ce qui ne manquera pas de poser quelques questions dans l'hypothèse où la foudre se révèlerait responsable de la perte du vol AF447). 
Comme souvent dans les catastrophes aériennes, la tragédie résulte non pas d'un seul, mais d'une série de facteurs qui pris isolément n'auraient pas eu de telles conséquences. Mais le Paris-Rio a sans doute rencontré une accumulation de circonstances exceptionnelles: des orages qui dans cette zone subtropicale peuvent monter jusqu'à 15 km d'altitude (trois fois plus haut que sous nos latitudes); une perturbation d'une violence exceptionnelle; la foudre qui frappe sur un point vulnérable de l'avion rendant inopérant toutes les procédures d'urgence prévues en cas d'avaries. Seul cet enchaînement a pu provoquer la perte de cet avion quasi neuf,  bien entretenu comme toute la flotte Air France, et qui passe pour un appareil éprouvé, très apprécié des pilotes de ligne.
Frédéric Filloux
Image de une: montage vidéo Youtube d'un vol Qantas touché par la foudre au-dessus de Sydney en 2004.