III Comment limiter les effets du facteur
de charge sur le corps humain ?
A- Introduction
Cette partie de notre Tpe est la réponse à notre problématique : Comment limiter les effets du facteur de charge sur le corp humain?
Nous avons vu qu’un facteur de charge élevé pouvait provoquer des déformations de l’avion mais pouvait également avoir des effets indésirables sur le corps humain (surtout lors des accélérations radiales). Cependant, toutes les autres accélérations peuvent être à l’origine d’illusions sensorielles. Dans la première partie nous avons pu constater que l'effet d’une accélération radiale se situe sur l’axe tête-pied. Les accélérations radiales déforment les organes mous et modifient les conditions de la circulation sanguine verticale. Un facteur de charge positif augmente la pression sanguine au-dessous du cœur et la diminue au-dessus car la pompe cardiaque a des difficultés à faire remonter le sang des membres inférieurs vers le cerveau. Un facteur de charge négatif provoque, au contraire, un afflux de sang vers le cerveau (quand on a la tête «en bas»). Les conséquences de ces accélérations peuvent être grave c'est pour quoi l'homme essaye encore aujourd'hui de limiter leurs effets sur le corps humain. A l'heure d'ajourd'hui, nous connaissons déjà de nombreuses techniques mais aussi des technologies pour pallier à cela.
B- L'influence du génotype.
Rappel: Le génotype c'est l'ensemble des gènes codant pour des caractères spécifiques.
Pour commencer il faut déjà savoir que nous ne somme pas tous égaux, le génotype du pilote a une influence. Il est préférable de ne pas être trop longiligne, de ne pas avoir un trop long cou car cela a pour conséquence d'augmenter la distance cœur tête (sur l'axe tête pied) et donc l'irrigation du cerveau est encore plus compliqué lors des fortes accélérations. Aussi la dangerosité des accélérations augmente pour les individus ayant une hypotension artérielle puisque la pression artérielle ayant diminué, le sang aura encore plus de difficulté à irriguer le cerveau et à revenir des membres inférieurs. De même, il ne faut mieux pas avoir de varices (veines endommagées) ou encore faire de l'hypoglycémie. On sait aussi que les repas copieux sont à éviter et qu'une bonne hydratation et préférable pour tolérer de hauts facteurs de charges.
C- Entrainement et technique
Nous savons aussi que chaque individu supporte différemment le facteur de charge. Les pilotes de voltige ou de chasse, à force d’entraînement peuvent encaisser des accélérations d'environ 8 G ce qui serait impossible pour un amateur. Comment expliquer ceci ? Par deux raisons:
-la première est qu'ils ont un entrainement spécifique, un lourd programme de musculation et des exercices cardiovasculaires intensifs permettant une meilleur résistance à ces accélérations. Les exercices cardio-vasculaires peuvent être par exemple du vélo ou de la course avec de nombreuses phases d'accélération et décélération afin d'habitué le coeur à adapter ces battements, afin d'amener l'oxygene nécéssaire au bon fonctionnement des muscles. En revanche la course d'endurance est à éviter car elle diminue les pulsations du coeur aux repos. Pour l'entrainement des pilotes, il existe aussi les centrifugeuses, c'est un appareil destiné à reproduire des accélérations, grâce à un mouvement de rotation rapide, elles sont utilisées pour la formation et l'entrainement des astronautes et des pilotes d'avion, car elles reproduisent exactement les mêmes accélérations que lors des vols. Les centrifugeuses modernes sont capable de faire subir aux personnes installées à l'intérieur des facteurs de charge très élevés (jusque 20 G pour cette centrifugeuse de la NASA en photo sur cette page).
Centrifugeuse de la NASA pouvant monter jusque 20 G.
-la deuxième raison est que les professionnels connaissent de nombreuses techniques : positions ou contractions pour les limiter. Lors des vols ils peuvent par exemple rentrer la tête dans les épaules afin de diminuer la distance cœur/cerveau (axe pied tête). La manoeuvre de Valsalva, est la solution pour se déboucher les oreilles, elle consiste à se pencher vers l’avant de manière à refermer la glotte (le volet séparant la gorge de la poitrine) tout en pinçant les narines. La même manoeuvre, exécutée cette fois sans pincer les narines mais en gardant la bouche fermée, permet d’accroître la pression sanguine et d’augmenter temporairement la tolérance aux facteurs de charge. Cette manoeuvre est effectuée couramment par les pilotes et peut permettre d’accroître la tolérance à la force "g" d’environ 2 G. La manoeuvre de Valsalva a été le premier moyen proposé pour contrer les effets de cette force mais, comme il est difficile de la maintenir, d’autres procédés, plus efficaces, sur de longues périodes, ont été élaborés. Par exemple, la contraction des muscles du tronc (abdominaux) pour créer une contre-pression afin de diminuer le fait que l'influx sanguin se dirige vers les pieds, est une autre technique limittant l'effet des G. La respirations a aussi un rôle dans l'encaissement des G: les pilotes novices font souvent l'erreur d'expirer fortement, au contraire il est préférable de prendre de petites inspirations rapides (toutes les 3 ou 4 secondes) . Ces actions ont pour but de maintenir une pression thoracique élevée, afin de limiter le retour du sang contenue dans le cerveau et empêcher le stagnation du sang dans les membres inférieurs.
D- Combinaison anti-g
Nous venons de voir que la contraction de certains muscles pouvait limiter les effets des G: c'est le principe de la combinaison anti-g. La combinaison contient un liquide circulant librement et venant comprimer les parties basses du corps. Ce liquide est tout simplement de l'eau distillé et de l'antigel (pour le cas ou le pilote doit s'éjécter en haute altitude). Le pilote peut même en cas de crash en mer boire cette eau. Elle se présente sous la forme d’un sur-pantalon équipé de 5 vessies gonflables autour des mollets, des cuisses et de l’abdomen. Le système de gonflage est automatique et les différentes vessies se gonflent proportionnellement aux G ressentis (la combinaison est reliée à l'accéloromètre pour connaitre le nombres de G ressenti). Un pilote équipé et entraîné peut résister à des accélérations de 10 G avant de perdre connaissance. Les pilotes de voltiges ne portent le plus souvent pas de combinaisons car elle les gène et ils connaissent les manœuvres qu'ils doivent effectuer à l'avance et peuvent donc se préparer en contractant plus ou moins leurs muscles. Les combinaisons n'ont pas toujours contenu du liquide elles étaient seulement équipé de coussin d'air mais ce système a été rapidement remplacé à cause de son manque d'éfficacité. Avant la création de ces combinaisons les pilotes étaient seulement équipé de sangles serrant les parties basses du corps pour éviter que le sang s'y accumule. Un développement musculaire satisfaisant constitue une véritable combinaison anti-g. C'est pour cela que les pilotes ont des entrainements spécifiques et que la condition physique est un critère essentiel pour devenir pilote de chasse ( ou tout métier ou l'on est censé subir de fortes accélérations: astronaute, pilote de Formule 1 etc...).
Pilote équipé d'une
combinaison anti-g
E- Inclinaison du siège:
L'inclinaison du siège à aussi une influence sur le fait de ressentir plus ou moins les facteurs de charge mais elle n'est intéressante que sur les avions de chasse, car les avions de voltige ont besoin d'un dossier à angle droit pour une question de repères du pilote. L’inclinaison du siège permet encore une fois de diminuer la distance séparant le cerveau du cœur et de mieux supporter les accélérations. A l’extrême pour un pilote couché, cette distance est nulle et les accélérations Gy se transforment en Gx qui sont mieux supportées par les pilotes. L’éjection de l’avion (par siège éjectable) devient impossible, et le pilotage peu pratique. En général, on trouve un compromis avec une inclinaison d’environ 30°. En
Siège d'un avion de chasse avec une inclinaison de 30°. revanche,en aérospatial, les pilotes sont allongés car l'éjection n'est pas possible et n'est pas prévue dans une fusée.
Pilote se faisant éjécté de son avion.
Conclusion
Un pilote en bonne forme physique et expérimenté peut tolérer jusqu’à 9 G pendant 30 secondes, mais cette tolérance varie beaucoup d’une personne à une autre. Les pilotes de voltige qui effectuent des manoeuvres en altitude de façon régulière développent une forte tolérance (dûe à l'entrainement) mais la perde aussi rapidement s’ils n’y sont plus exposés. Il faut aussi savoir que dans la plupart des cas, la tolérance de l’organisme est meilleure que celle de l’aéronef. C'est pourquoi les pilotes peuvent aller à la limite de la tolérence de leurs avions.
Avec ces informations on peut conclure que, comme nous l'avons vu dans la partie précédente, le facteur de charge peut être très dangereux pour l'homme (ainsi que pour l'avion), mais qu'aux cours du temps les scientifiques ont trouvé des solutions pour pallier à ce problème puisqu'on a vu que, en tant normal, le seuil de 6 G est définit par une perte de connaissance. Malgré cela, les pilotes expérimentés peuvent encaisser jusqu'à 9 G.
Nous pouvons maintenant nous poser la question de jusqu'à quelles limites de tolérance au facteur de charge la science pourra nous mener?
