Directive visant le personnel (DP)

Allongement des ailes et modifications par découpage du fuselage

Dossier N° : 5009-32-2 DP N° : 523-001
SGDDI N° : 510796-V1 Édition N° : 01
Direction d'émission : Certification des aéronefs Date d'entrée en vigueur : 2003-11-14

1.0 Introduction

1.1 Objet
1.2 Directives d'applicabilité
1.3 Description des changements
1.4 Abrogation

2.0 Références

2.1 Documents de référence
2.2 Documents annulés

3.0 Contexte

3.1 Allongement des ailes
3.2 Modifications par découpage

4.0 Généralités

5.0 Exigences supplémentaires

5.1 Modifications des ailes
5.2 Modifications par découpage

6.0 Méthodes de justification acceptables

6.1 Allongement des ailes
6.2 Modifications par découpage

7.0 Ressource à l'administration centrale

1.0 Introduction

1.1 Objet

La présente directive visant le personnel (DP) a pour objet de fournir des lignes directrices en matière de justification des :

  1. modifications des petits avions comprenant de courts allongements des ailes;

  2. modifications structurales des petits avions comprenant des découpages du fuselage de grande ou de petite envergure.

1.2 Directives d'applicabilité

Le document présent s'applique au personnel de la Certification des aéronefs de l'Administration centrale (AC) et de la Certification des aéronefs régionale, notamment aux délégués à l'approbation technique, aux organismes d'approbation de conception et aux organismes agréés d'ingénierie de navigabilité ci-après appelés délégués.

1.3 Description des changements

Le document présent fusionne deux documents similaires et a été révisé conformément avec la DP GEN-002. Il est mis à jour pour concorder avec les références actuelles des normes du Manuel de navigabilité (MN) ainsi qu'avec la terminologie et les pratiques contemporaines.

1.4 Abrogation

La présente DP ne comporte pas de clause abrogatoire, mais sera périodiquement révisée afin de s'assurer de la pertinence de son contenu.

2.0 Références

2.1 Documents de référence

Les documents de référence suivants sont destinés à être utilisés conjointement avec le document présent :

  1. Partie V, sous-partie 13 du Règlement de l'aviation canadien (RAC) - Approbation de la conception des modifications et de réparations

  2. Chapitre 505 du MN - Délégation de pouvoirs;

  3. Chapitre 523 du MN - Avions des catégories normale, utilitaire, acrobatique et navette;

  4. Directive visant le personnel (DP) GEN-002 - Introduction aux documents de référence de la Certification des aéronefs;

  5. Directive visant le personnel (DP) 513-001 - Procédures d'approbation de réparations et de modifications aux structures d'aéronef tolérantes aux dommages;

  6. Directive visant le personnel de la Certification des aéronefs (DPCA) n° 43 - Procédures d'essais en vol régional.

2.2 Documents annulés

Les documents suivants sont annulés dès la date d'entrée en vigueur de la présente DP :

  1. DPCA 41;

  2. DPCA 58.

3.0 Contexte

3.1 Allongement des ailes

L'allongement des ailes doit être considéré comme une modification majeure. Une telle modification se traduit par des changements quant à l'importance et à la répartition des charges externes, et elle peut parfois être critique. En règle générale, il se produit une nouvelle répartition des charges de manouvre vers l'extérieur de l'aile, ce qui cause des moments de flexion d'aile plus importants et entraîne une augmentation des charges dues aux rafales comme le montre la pente plus forte sur la courbe de portance. En conséquence, il sera nécessaire d'effectuer une étude complète des cas de charge. De plus, les changements apportés aux caractéristiques d'aéroélasticité de l'aile doivent être pris en considération à cause d'éventuels problèmes de vibrations.

3.2 Modifications par découpage

En ce qui concerne les avions, une des modifications structurales les plus importantes consiste à découper des ouvertures dans le fuselage. De telles modifications comprennent le découpage pour faire place à l'installation des portes cargo et des portes des soutes à bagages de grande taille, ainsi que le découpage fait pour élargir des portes déjà existantes ou pour monter des fenêtres plus grandes que la normale. Le découpage de petites ouvertures a généralement moins d'impact sur la structure d'un avion. Parmi ces modifications, on trouve le découpage d'ouverture pour fenêtres de caméra, pour l'admission et l'échappement de groupes auxiliaires de bord, ou pour les antennes.

4.0 Généralités

Il incombe à l'ingénieur régional de la Certification des aéronefs de s'assurer que les critères d'homologation pour une proposition de modification ou de changement de conception d'un avion, respectent les exigences de l'article 513.07 du RAC (la réglementation applicable aux produits modifiés) avant que le certificat de type supplémentaire ou le certificat de type supplémentaire restreint soit délivré.

La mise sur pied d'un programme de conformité où intervient l'approbation des comptes rendus techniques ou d'examen en vol et le niveau de participation de Transports Canada doit tenir compte des limites de l'autorité du délégué. Ces limites sont définies au chapitre 505 du MN et dans la lettre d'autorisation du délégué. S'il est nécessaire de justifier une modification faite dans un domaine ne relevant pas du pouvoir d'approbation du délégué, l'ingénieur régional de la Certification des aéronefs peut demander l'intervention de l'AC, division Essai en vol ou Génie, ou les deux. Pour obtenir plus de consignes sur les procédures d'essai en vol, référez-vous à la DPCA n° 43.

L'intervention de l'AC doit toutefois être demandée dans les cas suivants :

  1. Charges. Un rapport de charges est obligatoire pour toutes les modifications mettant en cause l'allongement des ailes ou le découpage du fuselage. Ce rapport doit couvrir tous les cas de charge touchés par la modification; il doit indiquer clairement jusqu'à quel point les charges de calcul originales sont augmentées ou redistribuées. L'approbation de ce rapport peut nécessiter l'intervention de l'AC, division Génie.

Les analyses de charges internes sont normalement approuvées par le délégué, mais toute analyse par la méthodologie des éléments finis, faite par ordinateur, nécessite l'intervention de l'ingénieur régional de la Certification des aéronefs ou la division Génie de l'AC pour vérifier que le modèle fini représente bien la structure réelle.

  1. Flottement. Il peut s'avérer nécessaire de demander une analyse des vibrations aéroélastiques ou une démonstration en vol d'absence de vibration, ou un essai de vibrations au sol, ou les deux, avant et après les modifications, pour évaluer les effets desdites modifications sur les caractéristiques de flottement ou de vibrations de l'avion, ou les deux.

  2. Performances et caractéristiques de vol. Il est nécessaire de tenir compte de l'impact que peuvent avoir ces modifications sur les performances et les qualités de vol de l'avion. Lorsqu'un programme d'homologation doit être appuyé par un essai en vol, la division des Essais en vol à l'AC doit être contactée aussitôt que possible.

Les manuels de vol et de maintenance d'aéronef peuvent être touchés et leurs suppléments doivent refléter tout changement pertinent. La justification des changements apportés aux limites de durée de vie d'éléments structuraux ne relève généralement pas de l'autorité d'un délégué et nécessite, en temps normal, l'intervention de l'AC.

5.0 Directives supplémentaires

5.1 Modifications des ailes

Les renseignements suivants s'appliquent expressément à l'allongement des ailes :

  1. Articles 523.21, 523.45, 523.141, 523.301, 523.305, 523.307, 523.572 à 523.575, 523.629, 523.641, 523.1529, et 523.1581 du MN.

  2. Tolérance à la fatigue et aux dommages. Une évaluation de la tolérance à la fatigue et aux dommages peut s'avérer nécessaire si, par suite de l'augmentation des charges statiques, l'analyse montre que la marge de sécurité d'éléments structuraux importants est réduite, mais toujours présente. Dans la même veine, une évaluation semblable peut être exigée si les niveaux de contraintes augmentent en raison d'un changement dans la géométrie locale. Consulter la DP 513-001 pour obtenir de plus amples renseignements. L'approbation d'un rapport de fatigue demande la participation de la division Génie de l'AC.

5.2 Modifications par découpage

Les renseignements suivants s'appliquent expressément aux modifications par découpage du fuselage :

  1. Articles 523.301, 523.305, 523.307, 523.365, 523.571, 523.573, 523.574, 523.575, 523.629, 523.1529 et 523.1591 du MN.

  2. Tolérance à la fatigue et aux dommages. Le découpage d'une ouverture de taille importante dans un fuselage pressurisé entraîne l'intervention de la division Génie de l'AC. Normalement, le découpage de petites ouvertures telles que celles pour les antennes ne nécessite pas leur aide. Consulter la DP 513-001 pour obtenir de plus amples renseignements.

  3. Performances et caractéristiques de vol. Le fait de changer le contour ou le fini des surfaces extérieures peut modifier les caractéristiques de vol. Il faut en particulier aborder le problème des erreurs de pression si une modification peut modifier l'écoulement aérodynamique sur les prises statiques. Il faut, à tout le moins, effectuer des essais en vol pour étudier les caractéristiques de tremblement, de vibrations aéroélastiques et de flottement pour confirmer les limites des vitesses VNE et VMO ou pour fixer de nouvelles limites.

6.0 Méthodes de justification acceptables

6.1 Allongement des ailes

L'intégrité structurale d'un petit avion modifié par l'allongement des ailes peut être justifiée comme suit :

  1. Déterminer les charges exercées sur l'aile modifiée pour tous les cas de conception requis, en utilisant les domaines de manouvre et de rafales d'origine ou d'autres conditions d'origine. Il faut aussi déterminer dans quelle mesure les charges imposées à la queue sont touchées.

  2. Analyser les charges exercées à l'intérieur de l'aile, de la queue ou de toute autre partie de la structure touchée afin de déterminer si l'imposition de charges nouvelles, plus fortes ou réparties différemment, éliminerait ou non les marges de sécurité.

  3. Effectuer tout essai voulu par la base de certification/d'homologation de l'avion pour fin de justification de la structure. Dans la plupart des cas, ces essais portent sur la structure de l'allongement de l'extrémité de l'aile et de sa fixation, mais ils peuvent aussi s'appliquer à la structure originale de l'aile.

Si les marges de sécurité sont éliminées ou s'il n'est pas possible d'établir de nouvelles marges de sécurité avec les documents disponibles, il faut établir un diagramme de la vitesse en fonction du facteur de charge (V-n). La conception originale a peut-être été basée sur un diagramme V-n qui dépassait les exigences minimales de la base de l'homologation de type; il peut être possible d'obtenir une réduction suffisante des charges extérieures avec un nouveau diagramme V-n pour s'assurer qu'en aucun point de la structure n'existent des contraintes dépassant les niveaux d'origine, pour les mêmes cas de conception. En aucun cas, la marge de sécurité ne doit être éliminée, et cette méthode n'implique aucune dérogation à l'exigence pour des essais justificatifs de la structure.

Lors de l'établissement de la résistance statique, il faut s'assurer que les limites d'exploitation de l'avion, ainsi que ses vibrations aéroélastiques et les phénomènes s'y rapportant restent conformes à la base originale de l'homologation de type.

6.2 Modifications par découpage

L'intégrité structurale du fuselage d'un petit avion modifié par le découpage de grandes ou de petites ouvertures peut être justifiée comme suit :

  1. Identifier les charges de pression critique en vol, au sol et à l'atterrissage et toute combinaison de ces charges entre elles. On peut obtenir ces charges à partir des données d'homologation de type existantes, ou bien se les procurer auprès du titulaire de l'homologation de type, ou elles peuvent être calculées par le demandeur à l'aide d'hypothèses conservatrices et de méthodes fiables.

  2. Après calcul ou identification des charges, la justification complète de la structure modifiée doit être effectuée. Elle peut se faire par une analyse montrant que la résistance de la structure modifiée est égale ou supérieure à la résistance de la structure non modifiée, ou par une analyse détaillée des contraintes. La structure modifiée peut aussi être justifiée par une combinaison d'essais statiques jusqu'à la charge limite et d'analyse jusqu'à la charge extrême, dans la mesure permise par les sections pertinentes de la base d'homologation originale.

La nouvelle répartition des charges axiales, de cisaillement et de pressurisation, ainsi que les changements de rigidité doivent être abordés lors de la conception. La résistance à la fatigue doit être justifiée dans le cas des fuselages pressurisés.

Dans le cas des cabines pressurisées, quelle que soit la méthode de justification, des essais de pressurisation doivent être faits après la modification, conformément aux exigences de la base d'homologation originale, à moins de recevoir d'autres consignes de la division Génie de l'AC.

7.0 Ressource à l'administration Centrale

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez communiquer avec :

Coordinateur des politiques et des normes (AARDH-P)
Téléphone : (613) 990-3923
Télécopieur : (613) 996-9178
Courrier électronique : AARDH-P@tc.gc.ca

Chef, Normes réglementaires
Direction de la certification des aéronefs

Original signé par Maher Khouzam
Maher Khouzam

Date de modification :