Les nouveaux détails du correctif du Boeing 787 révèlent l'étendue du défi de vérification des écarts

Lorsque American Airlines a officiellement accepté un nouveau 787 du site de production de Boeing à Charleston, en Caroline du Sud, le 10 août, le constructeur a officiellement marqué l'événement comme le début de la fin d'une suspension douloureuse et coûteuse des livraisons de 14 mois en raison de problèmes de qualité de production.

Mais comme l'ont révélé les derniers résultats trimestriels de Boeing en octobre, la bataille de l'entreprise pour se remettre d'une série de problèmes de production qui ont tourmenté le programme depuis 2019 continuera d'être un fardeau pendant au moins les deux prochaines années. Des problèmes de défauts de qualité de surface, de cales, d'écarts et de composants hors tolérance ont par deux fois interrompu les livraisons à la fin de 2020 et à nouveau en 2021 et, malgré les correctifs, restent un processus très laborieux et coûteux à corriger.

Selon Brian West, directeur financier et vice-président exécutif de Boeing, seuls neuf 787 ont été livrés au troisième trimestre et 115 sont restés dans l'inventaire non livré. "Le rythme des livraisons à partir des stocks à l'avenir sera basé sur les retouches de finition ainsi que sur les exigences de planification de la flotte des clients", a-t-il déclaré. "Nous nous attendons à ce que la plupart de ces avions soient livrés au cours des deux prochaines années."

Boeing a déjà avalé la pilule amère associée aux coûts de refonte importants et aux énormes retards de livraison, prédisant des pertes globales d'environ 5,5 milliards de dollars. Dans l'état actuel des choses, la société semble être à un peu plus de la moitié du pire des effets financiers du problème de qualité. Commentant lors du dernier appel aux résultats le 26 octobre, West a déclaré : « Nous avons enregistré 303 millions de dollars sur 787 coûts anormaux au cours du trimestre, conformément aux attentes, et nous prévoyons toujours un total d'environ 2 milliards de dollars, la plupart étant encourus d'ici la fin de 2023. Ces coûts sont entraînés par des taux de reprise et de production inférieurs à cinq par mois.

Les livraisons ont repris après l'approbation tant attendue par la FAA le 29 juillet du plan de Boeing visant à corriger les problèmes et à inspecter les avions non livrés. Le plan, qui traite des procédures d'inspection et de réparation, pilote les processus de conformité spécifiques à la cellule que Boeing utilisera pour montrer que chaque avion est conforme aux spécifications. Boeing note qu'au fur et à mesure que les 787 sortent de la chaîne de production, ils ne nécessitent plus de vérification ni de reprise après la production.

Mais pourquoi Boeing met-il tant de temps à accélérer les livraisons ? Aviation Week a obtenu des documents décrivant l'étendue des problèmes auxquels est confronté le programme 787 depuis 2019 et certaines des complexités liées à leur inspection et à leur correction. Ces rapports montrent qu'à partir d'août et de septembre 2019, l'entreprise a commencé à découvrir la première d'une série d'"évasions de qualité" structurelles qui, au cours des mois suivants, comprendraient finalement 15 non-conformités structurelles aux réglementations de navigabilité et 57 non-conformités - ou non-respect d'exigences, de normes ou de procédures spécifiques.

Des problèmes initiaux ont été repérés dans la dérive verticale, mais alors que Boeing augmentait son examen minutieux du fuselage, des non-conformités et des non-conformités ont été trouvées de la section 48 arrière jusqu'au sous-ensemble de nez de la section 41 (voir graphique). Les inspecteurs de la qualité du site Boeing de Salt Lake City, où l'aileron est fabriqué, ont soupçonné que des forces supérieures aux 5 lb par pied stipulées avaient été utilisées lors de l'installation des cales - de petits éléments qui sont ajoutés pour éliminer les lacunes, maintenir les performances structurelles et minimiser les forces de traction nécessaires pour amener l'avion dans la configuration nominale.

Des vérifications ont été effectuées et seules trois ailettes ont dû être retravaillées, mais le problème - contenu dans la ligne n ° 898 - a déclenché la sonnette d'alarme et une enquête a également été lancée pour examiner le calage des ensembles de stabilisateurs horizontaux. Les assemblages avaient déjà été un problème au début du programme, ayant conduit à une mise à la terre temporaire de la flotte d'essais en vol en 2010 après la découverte de problèmes avec des cales mal installées et le couple des fixations associées.

Comme pour l'aileron vertical, les inspecteurs ont constaté que dans certains aéronefs, des forces de serrage incorrectes supérieures à 5 lb par pied avaient été utilisées pour précharger le joint, exerçant une contrainte de traction sur l'ensemble du stabilisateur. Bien qu'il n'y ait pas eu de souci de sécurité immédiat en raison du jeune âge de la flotte, on craignait que la tension imprévue ne réduise les marges de sécurité statique et de fatigue de l'avion.

Des vérifications ont été effectuées sur tous les 787-8 de la ligne n° 821 jusqu'au dernier avion de la ligne, tandis que des vérifications sur tous les 787-9 et -10 ont été effectuées à partir de la ligne n° 126. Le problème - qui concernait spécifiquement les parties du stabilisateur où il rejoint le fuselage à un point appelé la sangle de pivot et le raccord ainsi que l'ensemble de pointe - a été déclaré contenu et intégré à la production par la ligne n° 1041.

En septembre 2019, la FAA a publié une consigne de navigabilité (CN) exigeant une inspection unique des ensembles d'axes de pivot du stabilisateur horizontal du 787 pour détecter un désalignement et un espacement incorrect. Cette CN a été déclenchée par un rapport de désalignement possible de l'anneau de verrouillage de l'axe de pivotement du stabilisateur horizontal, de l'axe de pivotement extérieur et de l'entretoise extérieure lors de l'assemblage final. Boeing a finalement retravaillé six éléments sur des avions à Everett, Washington et en Caroline du Sud.

Des problèmes plus graves sont apparus en avril 2020, lorsque des inspections ont révélé des écarts excessifs dans le profil de surface entre les deux sections arrière 47 et 48 de la queue. à moins de 0,005 pouce, soit à peu près la largeur d'un cheveu humain, sur une distance de 5 pouces donnée. étendue le long de la surface de jointure.

Bien qu'apparemment une variation de proportions infimes, l'écart n'était pas conforme à la conception de Boeing, et le problème a soulevé des questions sur les effets sur le transfert de charge à travers la jonction et, potentiellement, sur la marge structurelle. Les considérations de transfert de charge entre les sections du fuselage sont importantes car les structures composites sont très rigides, contrairement aux cellules en aluminium conventionnelles, qui sont flexibles. Tous les problèmes susceptibles d'interférer avec le transfert de charge entre les sections, tels que les espaces, les cales mal installées ou les surfaces intérieures de la peau qui ne sont pas lisses, peuvent constituer un foyer d'accumulation de contraintes.

Boeing a également identifié un problème partiellement lié avec un système laser automatisé qui a scanné les surfaces de contact des sections 47 et 48 avant de se joindre. Le logiciel prédictif du système a utilisé les scans pour fabriquer automatiquement les cales, ce qui a atténué tout écart potentiel. Il a été découvert que dans certains cas, où des cales plus épaisses auraient dû être produites, le logiciel limitait par erreur la taille des cales à une épaisseur maximale de 0,061 po.

L'analyse technique a indiqué que les aéronefs touchés à la fois par les problèmes de calage et de lissage de la surface de la peau pourraient ne pas être capables de respecter la charge limite et, par conséquent, huit aéronefs exploités par Air Canada, United Airlines et Singapore Airlines ont été cloués au sol en août 2020. Au fur et à mesure que l'avion était réparé, un logiciel de fabrication de cales corrigé a été introduit en octobre 2020 et appliqué à partir de la ligne n ° 907. Un processus d'inspection par trou sur place a été ajouté plus tard ce mois-là à partir de la ligne n ° 915.

Pendant ce temps, Boeing a découvert d'autres problèmes autour de l'empennage, où un calage incorrect avait de nouveau entraîné l'utilisation de forces de serrage excessives lors du montage du stabilisateur horizontal. À l'autre bout de l'avion, le fournisseur de fenêtres PPG a découvert qu'une variation de production dans le collage de l'acrylique utilisé dans les fenêtres des postes de pilotage n ° 1 et n ° 2 entraînait des problèmes d'arc et de fissuration. Bien que le problème n'ait pas posé de problème immédiat pour la sécurité de la flotte, il a constitué un autre retard du programme causé par le fournisseur. PPG a examiné les processus de production et a commencé à recruter du personnel pour produire 15 ensembles de navires prévus par mois d'ici la mi-2022.

Les problèmes d'écart ont incité Boeing à étendre son inspection de conformité IML pour inclure un audit des joints entre les sections réalisés par les fournisseurs. L'audit a examiné les interfaces entre les sections 41 et 43 du fuselage avant - fabriquées par Spirit AeroSystems et Kawasaki Heavy Industries (KHI) - et les interfaces entre les sections médianes 44 et 46 fabriquées par Leonardo et la section 47 de Boeing. Des avis de problèmes, ou des échappements, ont ensuite été trouvés dans toutes ces articulations.

En septembre 2020, alors que les voyages aériens mondiaux étaient décimés par l'impact de la pandémie et avec la décision de déplacer toute la production de 787 en Caroline du Sud, la société a choisi de suspendre les livraisons pendant qu'elle effectuait des retouches et d'autres inspections. L'audit, quant à lui, a révélé d'autres problèmes dans la section 41 du nez, notamment des défauts de calage et des espaces autour de la grande porte de soute, des portes d'entrée des passagers avant et des plaques de longeron sous le cockpit. En janvier 2021, Boeing a décidé d'étendre l'audit au-delà des joints circulaires pour inclure tous les joints communs aux surfaces nécessitant un critère de lissé de 0,005 pouce sur un 5 pouces. portée.

L'audit fournisseur a relevé 38 non-conformités et 12 non-conformités. Les articles 44 et 46 étaient les plus touchés, avec neuf non-conformités et une non-conformité ; Section 43 de KHI, avec 18 non-conformités ; et l'article 41, avec huit non-conformités et neuf non-conformités. L'audit interne du système de gestion de la qualité de Boeing a révélé 19 non-conformités et cinq non-conformités. La zone la plus touchée par l'audit de Boeing était l'ensemble de carrosserie arrière, qui, à l'exclusion des deux non-conformités découvertes sur la dérive verticale et le stabilisateur horizontal, contenait 10 non-conformités et trois non-conformités.

Les livraisons ont brièvement repris en mars 2021 avec la remise de la ligne n ° 1048 à United Airlines, suivie de quatre avions supplémentaires à All Nippon Airways, Turkish Airlines et Uzbekistan Airways. Cependant, avec l'ampleur réelle des problèmes de production apparents et de nouveaux problèmes continuant d'émerger au milieu des inquiétudes de la FAA concernant les méthodes d'inspection de Boeing, les livraisons ont de nouveau été suspendues à la fin de l'été.

Vers la mi-2021, lors de l'examen par la FAA des processus de Boeing utilisés pour vérifier les jonctions du fuselage, la société a été invitée à inspecter l'interface entre la cloison de pression avant et la structure de fuselage avant environnante. L'inspection a révélé des lacunes qui dépassaient la tolérance maximale et ont inévitablement conduit Boeing à la décision de retirer et de remplacer la cloison de pression avant sur chaque avion non livré.

Boeing a découvert par la suite que l'analyse de fatigue des cloisons était basée sur des charges thermiques incorrectes. Le correctif nécessitait une analyse mise à jour, de nouvelles limites sur les intervalles d'inspection et une refonte, dont la plupart ont été transmises à l'ingénierie fin mai 2022. Les correctifs visaient à être introduits par la ligne n ° 1186, tandis qu'une limitation de navigabilité mise à jour a été calculée pour réduire le seuil d'inspection auquel la cloison doit être inspectée des 44 000 cycles actuels à un nombre encore indéterminé.

Pendant le reste de 2021 et jusqu'au début de 2022, d'autres problèmes «d'échappement» ont continué de perturber le programme. Spirit a alerté Boeing d'un problème de calage sur la grande porte de soute avant, et Boeing a découvert en septembre que les zones autour de la section 47 de la cargaison en vrac et des encadrements de porte passagers n'étaient pas conformes. Dans une zone voisine, une évaluation des problèmes de qualité de surface dans la zone de jonction entre les sections 47 et 48 a révélé que les extrémités des lisses se décollaient.

À peu près à la même époque, des rides et des vides de plis ont été trouvés dans des sections de bord d'attaque fixes composites, ou panneaux en J, fabriqués par Nikkiso en sous-traitance avec Spirit. Le problème affectait les six panneaux de chaque bord d'attaque de l'aile. Boeing a également découvert que des parties de la section 46 pourraient avoir été fabriquées à l'aide d'un matériau en titane incorrect; la solution fastidieuse nécessitait un balayage par fluorescence X et un remplacement au besoin.

Il a également été constaté que certaines parties de la structure de la quille de la section 48 avaient subi une inspection non destructive inappropriée, pouvant entraîner une non-conformité, et qu'elles avaient également dû être retirées, inspectées et remplacées. Dans un autre cas à la fin de 2021, une cale à l'extrémité du même limon manquait dans les sections 41 et 46, nécessitant plus de mesure des écarts et de calage.

En novembre 2021, à la suite des problèmes liés aux portes de la section 47, Boeing a élargi le processus d'audit de la chaîne de valeur pour évaluer les pratiques de calage avec des points communs avec les contours des portes passagers et cargo dans cette zone. L'audit s'est concentré sur la fabrication des cales principales, secondaires et prédictives ainsi que sur les joints où les emplacements des trous ne pouvaient pas être inspectés.

Fin 2021, la société s'attaquait également à un problème non structurel avec les connecteurs du système de refroidissement intégré de Raytheon Technologies (anciennement Hamilton Sundstrand) après avoir découvert que certains étaient construits avec un composé d'enrobage insuffisant.

Au début de cette année, alors que l'appétit des opérateurs pour de nouvelles livraisons commençait à croître, Boeing était confronté à un autre problème de qualité de production découvert lors de l'assemblage de longerons dans le stabilisateur horizontal de la section 48. Le problème, bien qu'il ne soit pas considéré comme une préoccupation immédiate pour la sécurité du vol, concernait un espace résultant de l'utilisation d'un excès d'adhésif entre quatre longerons (deux supérieurs et deux inférieurs) et la peau. Cette découverte a incité l'entreprise à lancer un audit du système de gestion de la qualité sur l'utilisation d'agents collants pour maintenir les cales en place et sur le potentiel d'utilisation excessive d'adhésif pour provoquer des lacunes.

À peu près au même moment, Boeing a enquêté sur un problème potentiel impliquant l'utilisation de tiges filetées, ou goujons EK, qui sont conçus pour être utilisés en tension lors de l'installation de la plaque de jonction inférieure de l'aile. Bien qu'à nouveau cela ne soit pas considéré comme un problème de sécurité immédiat, un multiplicateur de couple incorrect a été utilisé, permettant potentiellement au goujon de tourner dans le trou. Boeing pensait avoir réussi à contenir le problème, qui ne s'est produit qu'en Caroline du Sud et a été contenu par la ligne n ° 1128.

Les études internes de Boeing sur la situation des goujons EK ont également soulevé des inquiétudes quant au fait que les rayures sur les trous et les abrasions sur certaines fixations où les boulons sont installés près des réservoirs de carburant pourraient être une source d'inflammation. Bien que Boeing refuse de commenter des liens spécifiques, en novembre, il a demandé l'approbation de la FAA pour ajouter des joints de bouchon sur certains écrous de fixation de peau d'aile pour les empêcher de devenir une source d'inflammation dans le réservoir de carburant.

Étant donné que la vérification et la reprise conjointes ont dicté le calendrier d'autorisation de livraison des aéronefs, les tâches les plus importantes du carnet de commandes concernent le longeron de la section 48 et les portes de la section 47, suivies de la reprise des longerons sur les sections 41 et 46. La reprise des cloisons étanches avant, des ferrures d'extrémité des longerons, des quilles de la section 48 et des raccords en titane de la section 46 reste également un défi à plus long terme.

Les documents présentés à Aviation Week, quant à eux, indiquent que l'ensemble du processus de test de vérification de jointure et de reprise peut généralement prendre environ cinq mois, depuis la sortie d'un avion de l'entreposage jusqu'aux vols finaux de contrôle avant livraison. Suite à la remise en état, une activité qui pourrait durer plus de trois semaines, l'avion subit une période de préparation de deux semaines pour les travaux de vérification de jointure. Le mois et demi suivant, entre 47 et 63 jours, est consacré à l'inspection de vérification conjointe et aux retouches.

Le troisième mois commence par une période pouvant aller jusqu'à huit jours, au cours de laquelle l'avion est remis à neuf avant d'être peint. L'opérateur effectue une inspection client après la restauration et la peinture. Au début du quatrième mois, l'avion est réactivé et retesté sur une période d'environ 12 jours au cours de laquelle tout travail hors séquence ou en déplacement peut également être effectué.

Enfin, lorsque toutes les retouches et tous les flux parcourus sont terminés, l'avion entre dans la période traditionnelle des essais en vol de production et des vérifications avant livraison. Prenant parfois jusqu'à six semaines, en fonction des problèmes découverts pendant la période de test, la phase comprend un vol d'acceptation du client avant l'approbation de la livraison.

Guy est rédacteur en chef pour Aviation Week, couvrant la technologie et la propulsion. Il est basé à Colorado Springs.