L'aviation de chasse expose les pilotes à des forces considérables, notamment les accélérations gravitationnelles, mesurées en G. Ces forces peuvent engendrer des phénomènes physiologiques potentiellement dangereux, parmi lesquels le voile noir. Cet article explore en détail l'histoire, les causes, les conséquences et les contre-mesures associées à ce phénomène.
Introduction
Le voile noir, bien que popularisé par des films comme Top Gun, est une réalité physiologique sérieuse pour les pilotes de chasse et les voltigeurs. Il s'agit d'une perte de vision temporaire causée par une diminution de l'apport sanguin au cerveau, due à des accélérations gravitationnelles extrêmes. Comprendre ce phénomène est essentiel pour assurer la sécurité et la performance des pilotes.
Les Forces d'Accélération et leur Mesure
Une force d'accélération est mesurée en G, où 1 G équivaut à l'accélération de la gravité terrestre, soit 9,81 m/s². Au sol, nous sommes soumis à 1 G. Sous 2 G, le pilote ressent une force équivalente à deux fois son poids, et ainsi de suite. Un vol rectiligne et horizontal correspond à 1 G.
Lors d'une accélération positive, c'est-à-dire en tirant le manche, la force centrifuge s'exerce de la tête vers les pieds. Un pilote de chasse est entraîné à supporter des accélérations allant jusqu'à 9 G, ce qui représente une charge considérable sur le corps. À 10 G, un pilote pesant 70 kg au sol ressent une force équivalente à 700 kg.
Les Mécanismes Physiologiques du Voile Noir
Le voile noir se manifeste lorsque la force gravitationnelle exercée sur le corps est si intense qu'elle réduit de manière critique l'apport sanguin vers le cerveau. Cela entraîne une hypoxie cérébrale (manque d'oxygène), débutant généralement par une perte de vision périphérique qui peut progresser vers une perte totale de la vision, voire l'inconscience.
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Plus précisément, lorsque le pilote subit une accélération positive (Gz), le sang est drainé vers le bas du corps, ce qui rend plus difficile pour le cœur de maintenir un apport sanguin suffisant au cerveau et aux yeux. La pression artérielle intra-optique, normalement de 20-25 mm Hg, peut chuter en raison de l'anémie rétinienne causée par une accélération de 2 à 3 G.
Les premiers symptômes sont visuels. La vision périphérique se réduit progressivement, entraînant le « voile gris », caractérisé par une perte progressive de la vision périphérique et une acuité réduite de la vision centrale. À mesure que l'intensité de l'accélération augmente, la circulation sanguine dans les artères de la rétine continue de diminuer jusqu'à ce que se produise le « voile noir », où le pilote perd complètement la vision. Si la circulation sanguine au cerveau est encore maintenue, il n'y a pas nécessairement perte de conscience. Cependant, à des niveaux de 5-6 G, la plupart des pilotes perdent conscience, à moins d'être protégés. On parle alors de perte de conscience attribuable aux effets d'accélération (G-LOC).
Après une baisse d'intensité de la force d'accélération, le pilote revient progressivement à lui, souvent en traversant une brève période de confusion avant de retrouver pleinement conscience.
Les Différents Types d'Accélérations et leurs Effets
Il est crucial de distinguer les différents types d'accélérations et leurs effets spécifiques sur le corps :
Accélérations Positives (Gz)
Les accélérations positives, comme mentionné précédemment, écrasent le pilote dans son siège, drainant le sang vers la périphérie. Cela entrave les mouvements musculaires et réduit la capacité du pilote à contrôler son appareil, à changer de position ou à fuir en cas d'urgence.
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Accélérations Négatives (-Gz)
Le corps tolère très mal l'accélération négative, et le seuil de tolérance est généralement inférieur à -5 G. L'avertissement visuel est le « voile rouge », où le sang afflue vers la tête et les artères de la rétine. Une accélération négative excessive peut entraîner des hémorragies de la conjonctive et, à terme, du cerveau. Il n'y a pas un viseur qui permette un tir précis en G négatifs et la plupart des armements ne peuvent pas se tirer en G négatifs. De toutes façons, un chasseur (avion) est beaucoup plus limité en G négatifs qu'en G positifs.
Accélérations Latérales (Gx, Gy)
La tolérance aux accélérations transverses est beaucoup plus élevée. Des expériences ont montré que des sujets soumis à des accélérations brèves atteignant +60 G n'ont pas subi de blessures. Cependant, l'accélération transverse nuit au gonflement des poumons et aux mouvements respiratoires, et les accélérations supérieures à +20 G entraînent rapidement des difficultés de respiration. Les accélérations transverses négatives sont moins bien tolérées. Les accélérations latérales sont généralement d'une amplitude insuffisante pour causer des problèmes de perte de conscience et ne posent pas de problème dans les appareils modernes. Il faut cependant en tenir compte dans les VTOL comme le Harrier britannique, qui peut orienter la poussée latéralement en vol normal pour esquiver l'attaque.
Secousses (Jolt)
Les changements brusques d'accélération donnent lieu à une secousse d'accélération particulière appelée « jolt ». L'effet est lié aux accélérations de courte durée et de forte intensité, analogues à celles subies en sautant d'une plate-forme. Ce type de choc peut entraîner des lésions spinales graves, et la conception des sièges éjectables doit viser à les réduire au minimum. En situation de turbulence, l'aviateur subit un va-et-vient d'effets d'accélération positifs et négatifs de courte durée dont l'importance peut causer de graves problèmes par temps chaud dans un avion léger ou à basse altitude dans un avion très rapide.
Les Conséquences Physiologiques à Court Terme
Après un vol à forts facteurs de charge, plusieurs conséquences physiologiques à court terme peuvent se manifester :
- Tympans douloureux : Si le facteur de charge limite de l'avion a été dépassé.
- Yeux rouges : En raison de la rupture des vaisseaux capillaires du globe oculaire lors d'accélérations négatives.
- Plaques rouges : Des sortes de varices dues à l'accumulation de sang dans la partie basse du corps.
Il est important de noter que ces effets sont généralement subis par des sujets jeunes et entraînés, tant physiquement qu'aux forces G.
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Les Mesures de Protection et d'Entraînement
Pour contrer les effets du voile noir, plusieurs mesures sont mises en œuvre :
Combinaisons Anti-G
Les combinaisons anti-G sont conçues pour comprimer les vaisseaux sanguins des membres inférieurs et du bassin, empêchant ainsi le sang de s'accumuler dans la partie inférieure du corps et assurant un apport sanguin suffisant au cerveau. Ces combinaisons fonctionnent par air comprimé, avec des poches qui se gonflent sous certains facteurs de charge pour comprimer les vaisseaux sanguins et éviter le voile noir.
Il est crucial de comprendre que la combinaison anti-G n'est efficace que sur des facteurs de charge positifs et ne réduit pas la sensation d'être écrasé et de peser X fois son poids. Elle n'est d'aucun secours en cas de G négatifs.
Les générations futures de combinaisons devraient commander le gonflage des pantalons en fonction des ordres des commandes de vol, anticipant ainsi les accélérations et diminuant les problèmes de G-LOC.
Manœuvres Correctives
La contraction des muscles abdominaux est une manœuvre corrective efficace pour augmenter la tolérance aux accélérations. Elle permet de gagner environ 2 G en empêchant le sang de descendre dans la partie inférieure du corps. Combinée à la combinaison anti-G, elle peut retarder l'apparition des symptômes et faire la différence entre une gêne et une incapacité à piloter.
Entraînement et Condition Physique
La tolérance aux accélérations varie d'un jour à l'autre et est influencée par la carrure, le tonus musculaire et l'expérience. Une mauvaise santé, un mauvais conditionnement physique, la fatigue, l'hypoxie et l'alcool peuvent réduire la tolérance, tandis que l'exposition continue et l'acquisition de connaissances pertinentes peuvent l'accroître.
La Notion de G/s (G par Seconde)
La vitesse à laquelle l'accélération arrive, mesurée en G/s, est un facteur déterminant. Plus l'accélération s'établit vite, plus on passe rapidement au travers des différents symptômes pour atteindre le symptôme correspondant à la valeur établie. Par exemple, prendre 9 G d'un seul coup peut entraîner un voile noir sans avoir eu le temps de percevoir les avertissements précédents.
L'arrivée des commandes électriques sur les avions de chasse a accentué ce phénomène, car elles permettent d'atteindre des valeurs de G/s beaucoup plus élevées qu'avec des commandes manuelles.
Facteurs Influant sur la Sensibilité au Voile Noir
Plusieurs facteurs peuvent influencer la sensibilité d'un pilote au voile noir :
- Condition physique et mentale : Il est essentiel d'être en bonne condition physique et mentale, non fatigué, et de monter progressivement dans les accélérations en début de saison ou après une suspension d'activité.
- Hydratation et alimentation : Un apport suffisant en oxygène et en glucose, véhiculés par le sang vers le cerveau et les yeux, est crucial pour maintenir les références visuelles et la détermination de la position dans l'espace.
- Expérience et entraînement : La sensibilité au G-Loc varie d'un pilote à l'autre, et même d'un jour à l'autre pour un même pilote. Il est donc important d'être progressif lors de la reprise d'une activité de voltige après une période d'arrêt.
Le Voile Noir : Un Défi Permanent
Le voile noir demeure un défi majeur dans l'aviation de chasse et la voltige aérienne. La recherche médicale continue d'explorer les mécanismes physiologiques en jeu, notamment l'effet mécanique de déformation du cerveau dans la boîte crânienne.
La collaboration entre les médecins aéronautiques, les ingénieurs et les pilotes est essentielle pour améliorer les combinaisons anti-G, optimiser les cockpits et développer des techniques d'entraînement toujours plus efficaces.
Exemples Historiques et Anecdotes
L'histoire de l'aviation est jalonnée d'exemples et d'anecdotes illustrant les dangers du voile noir :
- Dès les années 1920, les pilotes de chasseurs maniables comme le Sopwith Camel étaient confrontés aux effets des accélérations.
- Dans les années 1970, l'arrivée d'appareils aux performances accrues en maniabilité, tel le General Dynamics F-16 et ses commandes électriques, a relancé l'intérêt pour ce phénomène.
- L'aérodrome de la Montagne Noire, ancien Centre National de Vol à Voile, a été le théâtre de nombreuses expériences et innovations dans le domaine du vol à voile et de la compréhension des phénomènes aérologiques.