Les opérations ETOPS/EDTO

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Introduction

Historique

La panne de moteur est par nature l’avarie technique la plus redoutée pour un avion. Sans force de propulsion, à fortiori sans un terrain de secours à portée, la sécurité du vol est gravement compromise, surtout quand il n’y a qu’un seul moteur ! Les premières grandes traversées de territoires hostiles (mer, montagne, désert,…) avec des moteurs à piston et l’avènement transport aérien commercial ont accentué la question de la fiabilité mécanique. La réponse fut logiquement l’augmentation du nombre de moteur.

Dans l’entre-deux guerres, le légendaire Douglas DC-3 et son concurrent le Boeing 247 optèrent pour 2 moteurs. Le Ford Trimotor, comme son nom l’indique, en sera équipé de 3 afin d’affronter les grandes étendues du territoire américain. Les premiers services réguliers transatlantiques allaient amplifier la problématique à cause de la fiabilité relative des moteurs à piston pour ces longues traversées en milieu hostile. Ceci mena à l’apogée des grands hydravions, qui en plus de pouvoir amerrir, allaient se parer de 4 moteurs (comme le célèbre 314 Clipper), voire 6, avec l’immense Latécoère 521. Le bond technologique de la Seconde Guerre Mondiale allait voir jaillir l’interlude des grands quadrimoteurs à piston (terrestres cette fois ci), symbolisés par les Lockheed Constellation et autres Douglas DC-4/6/7.

A la fin des années 1950, si l’avènement du réacteur fit définitivement disparaitre les moteurs à piston du transport commercial, cela ne résolut pas totalement la problématique. Entre temps, la FAA américaine avait en 1953 limité à 1 heure de vol maximum l’éloignement d’un avion bimoteur vers le terrain de déroutement le plus proche. L’apogée des avions de lignes à réaction quadrimoteurs commença officiellement en 1952 avec le De Havilland Comet, puis verra défiler un grand nombre de modèles (707, 747, DC-8,…) que l’on ne présente plus, dont certains sillonnent encore le monde à l’heure actuelle. Dans le même temps, il y eu l’alternative des triréacteurs (727, DC-10, Tristar, etc…) qui s’affranchissaient aussi des limites imposées par la réglementation.

La fin des années 1970 et le choc pétrolier marqua un tournant décisif dans l’approche économique des compagnies aériennes. Le carburant devenait onéreux et la répercution dans les coûts opérationnels allait sérieusement entamer les marges. Dans le même temps, la fiabilité des turboréacteurs convainquit les autorités d’augmenter sous conditions la limite des 60 minutes de vol: en 1985, TWA et son Boeing 767-200 biréacteur furent autorisés à s’éloigner à 90 minutes de l’aéroport le plus proche lors des vols transatlantiques: ce fut la naissance l’ETOPS (Extended Range Twin Operations), devenant l’année suivante ETOPS-120 minutes au côté de l’Airbus A310.

Avec une allonge de plus en plus importante, la mise en œuvre de l’ETOPS amorça logiquement la longue chute des tri et quadriréacteurs. En effet, avec seulement 2 moteurs, il devint alors possible d’obtenir des performances satisfaisantes en faisant de substantielles économies de carburant et de maintenance. Seuls les appareils très gros porteurs tels que les Boeing 747 ou Airbus A340 conservèrent l’intérêt de leur configuration à 4 moteurs car la puissance et les performances nécessaires ne pouvaient pas encore être obtenues avec seulement 2 unités.  Ce fut chose réglée avec l’avènement du Boeing 777 qui obtint dès sa mise en service la certification ETOPS-180 puis 207 minutes tout en étant capable d’emmener près de 400 passagers sur plus de 14 000 kilomètres. Les très technologiques A340 et MD-11 virent leur succès commercial considérablement altéré. L’ultime version rallongée 777-300ER apparue en 2003 allait enfoncer le clou et envoyant progressivement à la retraite le 747 dans les flottes mondiales. Seul l’A380 a persisté après ce terme à cause de son gabarit et de sa masse hors-norme.

Les avions de lignes long-courriers de dernière génération ont encore permis de repousser les limites dont le record est détenu par l’Airbus A350 avec une autorisation portée à ETOPS-370 minutes ! Ceci signifie qu’il n’existe potentiellement plus de routes interdites aux biréacteurs sur le globe, à l’exception de certaines zones du Pacifique Sud. A la marge, signalons que l’ATR72-600 est l’unique appareil à turbopropulseur certifié ETOPS, ouvrant de nouveaux horizons à ce type de motorisation. Pour finir, signalons que l’acronyme ETOPS a été officiellement remplacé en 2012 par le celui de EDTO (Extended Diversion Time Operations) selon l’OACI.

La certification ETOPS

Dans l’aviation réelle, la capacité d’opérer des vols sous le régime ETOPS est soumise à une autorisation des autorités compétentes, généralement du pays de l’opérateur. Celle-ci repose sur plusieurs critères :

  • La certification ETOPS du type d’avion.
  • La compétence et l’historique de l’opérateur en matière de sécurité et de fiabilité.
  • La formation des équipages.
  • La qualification de la maintenance.
  • L’établissement de procédures opérationnelles.

Sur base de l’évaluation de ces exigences, l’autorité va alors décerner officiellement la mention ETOPS sur le Certificat de Transport Aérien (AOC) de l’opérateur. Cette autorisation n’est jamais définitive et est constamment soumise au maintien des exigences officielles et peut être retirée à tout moment en cas de manquement de l’opérateur.

Pour information, voici les certifications ETOPS pour les modèles d’avions de ligne les plus courants. Le nombre de minute représente la distance maximale auquel un appareil peut se trouver d’un terrain de dégagement: ETOPS-XXX minutes.

Notons que pour éviter les coûts et les contraintes inutiles, les compagnies aériennes ne requièrent généralement pas un niveau d’ETOPS supérieur à leurs besoins opérationnels. Par exemple, il serait inutile de disposer d’une qualification ETOPS-330 pour une flotte de Boeing 787 quand une certification ETOPS-180 est suffisante pour couvrir le réseau. Il en va de même pour la plupart des avions moyens courriers (A320, B737,…) où la zone d’opération n’impose pas de certification ETOPS, comme c’est le cas en Europe

 

Les principes de base

Sans ETOPS

La règlementation impose à un appareil bimoteur de ne jamais s’éloigner au-delà d’un certain temps de vol d’un terrain de dégagement adéquat, ou Adequate Aerodrome. Ceux-ci sont considérés par l’opérateur comme disposant de caractéristiques satisfaisantes pour y opérer (longueur de piste, ATC, moyens d’approche, informations météo, services d’urgence).

La durée maximale de diversion autorisée dépend de la classe de performance des aéronefs, en fonction de la masse maximale au décollage (MTOW: Maximum Take Off Weight) et du nombre de siège (PAX).

  • Classe B et C > 120 minutes
  • Classe A
    • si MTOW supérieur à 45.360 kg OU 20 PAX ou plus > 60 minutes
    • si MTOW inférieur à 45.360 kg ET 19 PAX ou moins > 120 minutes

La durée de vol est calculée à la vitesse de croisière sur 1 moteur (OEI: One Engine Inoperative Speed) propre à chaque type d’avion.

Les programmes de planification de vol choisissent une série d’aérodrome sur la route et y incluent les TAF/METAR et NOTAM dans le briefing du vol.

Avec ETOPS

Lorsque qu’une route ne peut pas être intégralement couverte par des aéroports adéquats (comme dans le schéma ci-dessous) l’établissement d’une planification ETOPS s’impose. Cela consiste à choisir des aéroports dans le rayon autorisé pour couvrir cette portion: le secteur ETOPS.

Celui-ci est délimité par un point d’entrée (EET) et un point de sortie (EXT).

Il faudra choisir 2 aérodromes de dégagement le long de la route. Ces terrains sont nommés dans ce contexte ETOPS En-Route Alternate.

Ceci permet de déterminer un point équitemps (ETP: Equitime point) entre deux terrains et d’établir du Scénario ETOPS (que nous verrons plus tard).

Exemple

Dans ce  plan de vol Transastlantique de Varsovie à New York une partie de la route au-dessus de l’océan (en jaune) n’est manifestement pas à portée de quelconque terrain adéquat (en cercle pointillé) dans un rayon de 60 minutes de vol. Le vol en l’état n’est donc pas autorisé.

La solution est de planifier 2 aéroports de dégagements ETOPS, en l’occurrence Keflavik (BIKF) et Goose Bay (CYYR). Nous sommes ici approuvés ETOPS-180 et les cercles couvrent aisément la portion ETOPS. Avant l’ETP-1, nous nous dérouterions vers BIKF, et vers CYYR au delà.

Parfois, 2 aéroports ne sont pas suffisants pour couvrir la route, comme dans cet exemple de scenario ETOPS-120 entre Bruxelles (EBBR) et Cincinnati (KCVG). Keflavik (BIKF) couvre la portion non couverte par Goose Bay (CYYR) et Dublin (EIDW). Par conséquent, un deuxième point équitemps est créé (ETP-2).

On peut également ajouter plus de terrains que nécessaires pour créer plus de scenarios de diversion, comme ici Prestwick (EGPK) qui n’est pas indispensable.

Remarque : L’ETOPS est communément associé aux survols des océans, mais cela peut également s’appliquer au-dessus des terres quand il n’y a pas d’aérodrome adéquat disponible.

 

Règlementation du vol ETOPS

Sélection des aérodromes de dégagement ETOPS

En plus d’être nécessairement considérés comme adéquats (à confirmer avant chaque vol selon les NOTAM), les aéroports ETOPS doivent être également accessibles (Suitable) météorologiquement parlant.

Les minimas légaux sont plus restrictifs que pour les autres terrains de dégagements (adéquats ou destination) et sont établis comme suit:

Un aéroport ETOPS doit obligatoirement disposer d’au moins UNE approche aux instruments (ILS, LOC, VOR, NDB). Les approches RNAV ou RNP ne peuvent pas être prises en compte.

Remarque: Certains pays utilisent des minimas spécifiques, comme les Etats Unis ou le Canada.

Les prévisions météo s’appliquent dans une fenêtre de temps comprise entre l’heure d’atterrissage estimée la plus tôt et l’heure d’atterrissage estimée la plus tardive plus 1 heure (ETA  > ETA + 1 h).

Exemple

Pour Kangerlussuaq (BGSF), la procédure de référence pour calculer les minimas ETOPS est la LOC Y poste 09, soit une approche de non-précision.

Si on applique ce calcul aux minimas publiés pour cette approche, nous devons avoir comme plafond 350ft + 400ft = 750ft, et pour la visibilité 1200m + 1500 m = 2700m.

Si la fenêtre d’accessibilité requise se situe entre 13 et 15 heures UTC, les prévisions du TAF durant cette période sont une visibilté de plus de 10 km et un plafond de 9000 ft. Nous sommes donc autorisés à sélectionner BGSF comme dégagement ETOPS dans notre scenario.

Etablissement des scenarios critiques

La planification d’un vol sous le régime ETOPS, ne consiste pas seulement à choisir des aérodromes de dégagement, mais également à calculer le carburant et le temps nécessaires en cas de diversion vers un de ces terrains.

Ces calculs sont établis à partir de chaque point équitemps (ETP) pour 3 conditions opérationnelles:

  • Panne moteur > FL optimal
  • Dépressurisation > FL100
  • Panne moteur + dépressurisation > FL100

Le scenario requérant le plus de carburant est le scenario critique (Critical Fuel Scenario). Il s’agit du carburant nécessaire pour voler de l’aéroport de départ au terrain de dégagement ETOPS dans le scenario le plus critique. L’ETP impliqué est le point critique (Critical Point).

Remarque: Tous les temps de vols des scenarios ETOPS sont calculés à la vitesse de croisière sur 1 moteur (OEI).

Politique carburant

Selon la réglementation, le carburant minimum requis au bloc (Block Fuel) ne diffère pas d’un vol non-ETOPS et correspond pour rappel au total suivant:

  • Roulage (Taxi)
  • Route (Trip)
  • Reserve de route (Contingency)
  • Dégagement (Alternate)
  • Reserve finale (Final Reserve)

Cependant, il arrive dans certains cas que le carburant nécessaire à l’exécution du scenario critique soit supérieur au carburant de route (Trip Fuel). Dans ce cas, il faut ajouter un supplément de carburant (Additional Fuel) pour combler la différence.

 

Planification du vol ETOPS

Le plan de vol opérationnel (OFP : Operational Flight Plan) doit contenir les données de scénario ETOPS le cas échéant. Pour ceci, il est nécessaire d’utiliser un logiciel de planification complexe tel que SimBrief (gratuit) ou PFPX (payant) par exemple.

C’est pour ceci que nous allons voir comment insérer un scénario ETOPS dans un vol avec les deux logiciels les plus populaires pour simulation. Notre vol sera le suivant:

Nantes (LFRS) à Montréal (CYUL)

Airbus A310-300 / ETOPS 120 minutes

Shannon (EINN)/Kelfakiv (BIKF)/ Goose Bay (CYYR)

Avec PFPX

Après avoir calculer le vol, si les aéroports adéquats ne couvrent pas l’entièreté de la route, PFPX  impose de créer un scénario ETOPS (EDTO setup). Dans l’onglet Advanced, il faut alors choisir le scénario disponible pour le type d’avion (ici EDTO 120).

Ensuite, à nous de choisir les aéroports de dégagements. On voit alors les cercles de 120 minutes s’afficher au fur et à mesure.

Quand toute la portion ETOPS est couverte, PFPX va alors proposer de calculer le vol (Compute Flight).

Une fois le vol calculé, le scénario ETOPS va s’afficher dans l’OFP. On y retrouve dans l’ordre :

  • Les coordonnées des points d’entrée et de sortie (ETOPS ENTRY/EXIT).
  • Les fenêtres d’heures d’accessibilité requises pour chaque aéroports ETOPS.
  • Les scénarios de diversion (3 pour chacun des 2 ETP).

La carte du vol Route Chart donne un aperçu général du vol et contient notamment les cercles ETOPS ainsi que les points (entrée sortie/équitemps).

Avec SimBrief

Comme avec PFPX, il faut accéder à la partie ETOPS de la page de préparation. On choisit ensuite le scenario (Target Scenario).

Il faut d’abord entrer le premier et le dernier terrain dans leurs cases respectives (Entry/Exit Airport), puis insérer tous les aéroports ETOPS du scénario. Cliquez sur Validate. Le message de validation vert s’affiche si les cercles couvrent bien toute la portion ETOPS. On peut alors générer (Generate Flight) l’OFP.

Remaque : Dans Simbrief, seul l’OFP au format UAE (modèle Emirates) génère un scénario ETOPS complet. Les autres formats se contentent généralement d’un briefing simplifié incluant simplement les points (ETP, ENT, EXT). Il faut donc sélectionner la version correcte dans le menu (OFP Layout).

L’OFP aborde une présentation différente mais on y retrouve les mêmes informations que celle de son homologue PFPX. Les 3 scénarios sont ici dénommés par des lettres (1D, 1E, 2D). Notons l’ajout d’une information très intéressante: la comparaison des minimums météorologiques requis dans la fenêtre de temps (ETOPS WX/MIN) avec  les prévisions (MET WX DC) pour chaque aéroport de dégagement ETOPS (Plafond/Visibilité).

Sur la carte, on retrouve également un aperçu du trajet. Les grands cercles représentent un rayon de 120 minutes de vol, alors que les petits correspondent à 60 minutes.

Pour finir, les aéroports de dégagements sont automatiquement mentionnés dans le plan de vol ATC:

 

Référence

Pour planifier vos vols ETOPS:

PFPX (payant)

Simbrief (gratuit)

Textes officiels

Le Doc 10085, Extended Diversion Time Operations (EDTO) Manual, la référence publiée par l’OACI.

-Un cours publié par l’OACI avec de nombreuses illustrations.

-La règlementation ETOPS de l’EASA pour son application européenne.

-Les dernières évolution de la réglementation de l’ETOPS vers l’EDTO.