Une force d'accélération est mesurée en G.
G = accélération de la gravité terrestre.
Au sol nous sommes soumis à 1G soit 9.81 m/s². Sous 2G le pilote pèse deux fois son poids, sous 3G trois fois et ainsi de suite.
1 G correspond à un vol rectiligne, horizontal. L'avion et son pilote pèsent chacun le même poids qu'au sol.

On distingue deux types d'accélérations :

Lors d'une accélération positive c'est à dire en tirant le manche, la force centrifuge est exercée de la tête vers les pieds. Le sang subit cette force centrifuge et se retrouve dans le bas du corps, dans l'impossibilité partielle de "remonter" jusqu'au cerveau pour l'irriguer normalement, ce qui entraine des troubles visuels : un voile gris progressif se transformant en voile noir, puis la syncope (voir "G-LOC").

Lors d'une accélération négative, en poussant le manche par exemple, l'effet inverse se produit : le sang monte à la tête et y stagne, créant des sensations douloureuses et des troubles visuels : apparition d'un voile rouge, qui n'est qu'une illusion créée par le sang en quantité anormalement élevée dans les paupières.

Un pilote de chasse est entraîné à supporter des accélérations jusqu'à 9G, c'est à dire très proches de la limite de résistance structurelle des avions de combat. En effet à 10 G, un pilote pesant 70 kg au sol, pèsera 700 kilos. De même sa machine de 15 tonnes en pèsera 150, que les ailes devront supporter.

La combinaison fonctionne par air comprimé, elle est constitué de poches qui sous certains facteurs de charge sont gonflées afin de comprimer les vaisseaux sanguins et éviter les phénoméne de voiles "noirs". La combinaison en se gonflant comprime les membres inférieurs et le bassin afin que le flux sanguin ne "déserte" pas trop vite la partie haute du corps c'est à dire la tête et donc le cerveau. Ceci pour retarder les phénomènes perturbés de la vision ainsi que les pertes de connaissance pure et simple. En voltige, où l'on prend des facteurs de charges énormes (égaux et même supérieurs à ceux rencontrés sur chasseurs mais pendant un laps de temps extrêmement court contrairement aux chasseurs) j'avais pour habitude de contracter au maxi les abdos afin de tenter d'atténuer les effets gênants des facteurs de charge (pertes visuelles très embêtantes pour arrêter les figures sur des repères extérieurs).

Donc la combinaison anti-G n'est efficace que sur des facteurs de charge positifs et ne réduit en rien la sensation d'être écrasé et de peser X fois son poids. Cela retarde juste les phénomènes secondaires dus à une mauvaise irrigation sanguine du cerveau consécutive à l'afflux du sang vers les parties basses du corps (cela compense à peu près l'effet de 2G).

Une combinaison anti-G n'est d'aucun secours en cas de G négatifs (les chasseurs les évitent au maximum). De toutes façons, un chasseur (avion) est beaucoup plus limité en G négatifs qu'en G positifs. Le taux de roulis permet de passer de l'un à l'autre très rapidement. Il n'y a pas un viseur qui permette un tir précis en G négatifs. La plupart des armements ne peuvent pas se tirer en G négatifs. (Au risque de paraître un peu belliqueux, je rappelle que le but du chasseur n'est pas de faire de la voltige...).

L'air comprimé utilisé pour gonfler l'anti-G est de l'air provenant soit du compresseur moteur, soit du circuit d'oxygène alimentant aussi le pilote, selon les avions.

Pour le moment, les valves qui commandent les combi déclenchent le gonflage quand les G arrivent d'où un retard. Les prochaines générations devraient commander le gonflage des pantalons en fonction des ordres des commandes de vol (anticipation possible). Ceci devrait diminuer les problèmes de G-LOC. Enfin on l'espère.

Les manoeuvres correctives (contraction des muscles abdominaux) sont efficaces. On gagne dans les 2G. Idem pour l'anti-G. De là à dire que anti-G + contraction des abdos = 4G, je n'irai pas jusque là car ces deux manoeuvres ont un peu le même effet : empêcher le sang de descendre dans la partie inférieure du corps. Attention, ça ne fait que reculer et retarder l'apparition des symptomes. Mais en général, ça suffit pour faire la différence entre une gêne et une incapacité à piloter. Comme disait un jour un toubib aéronautique : il vaut mieux avoir effectué son exonération fécale avant...
Les G m'ont toujours amusé : avec mon mètre soixante-huit, je me marre...
Les grands machins, avec des distances coeur-tête importantes, par contre, c'est moins drôle pour eux...

La tolérance aux accélérations varie de jour en jour et elle est modifiée par la carrure, le tonus musculaire et l'expérience. La mauvaise santé ou le mauvais conditionnement physique, la fatigue, l'hypoxie et l'alcool ont pour effet de la réduire. L'exposition continue et l'acquisition de connaissances pertinentes peut l'accroître. Les pilotes exposés à de fortes accélérations apprennent rapidement à accroître leur tolérance en combinant au contrôle respiratoire et à la contraction musculaire une manoeuvre de Valsalva adaptée (c’est à dire se pincer le nez et souffler, comme en plongée).

Accélérations positives : Les accélérations positives écrasent le pilote dans son siège, drainant le sang vers la périphérie. L'effet d'accélération entrave alors les mouvements musculaires et réduit la capacité du pilote de contrôler son appareil, de changer de position ou de fuir en cas d'urgence. Puisque l'effet d'accélération draine progressivement le sang de la tête, le premier symptôme est visuel. La pression artérielle intra-optique est normalement de 20-25 mm Hg et il suffit que l'effet d'accélération atteigne les 2-3G pour entraîner une anémie rétinienne qui réduit la vision périphérique. C'est alors le «voile gris» perte progressive de la vision périphérique et acuité réduite de la vision centrale. A mesure qu'augmente l'intensité de l'effet d'accélération, la circulation sanguine dans les artères de la rétine continue de diminuer jusqu'a ce que se produise le phénomène du «voile noir». Le pilote perd alors la vision mais, puisque la circulation sanguine au cerveau est parfois maintenue, il n'y a pas nécessairement perte de conscience. Cependant, lorsque l'intensité atteint les 5-6G, la plupart des pilotes perdent conscience à moins d'être protégés. On parle alors de perte de conscience attribuable aux effets d'accélération. Avec la baisse d'intensité de la force d'accélération, le pilote revient à lui progressivement mais traverse souvent une brève période de confusion avant d'avoir repris pleinement conscience. Si l'effet d'accélération atteint rapidement une forte intensité, la perte de conscience peut survenir sans avertissement et entraîner un accident.

Accélérations négatives, secousses : Le corps tolère très mal l'accélération négative et, dans la plupart des cas, le seuil de tolérance est inférieur à -5G. Prévisiblement, l'avertissement visuel est le «voile rouge»: le sang afflue vers la tête et vers les artères de la rétine. Une accélération négative excessive entraîne des hémorragies de la conjonctive et, finalement, du cerveau. Les changements brusques d'accélération donnent lieu à une secousse d'accélération particulière qu'on appelle le «jolt». L'effet est lié aux accélérations de course durée et de forte intensité analogues à celles qu'on peut subir en sautant d'une plate-forme. Ce genre de secousse ou de choc peut entraîner des lésions spinales graves et ainsi, dans la conception des sièges éjectables, on doit chercher 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 forces d'accélération nuisent à la précision de vol mais elles constituent également une cause de fatigue importante.

Accélérations latérales : La tolérance aux accélérations transverses est beaucoup plus élevée. Des expériences ont montré que des sujets soumis à des accélérations brèves atteignant les +60 G n'ont pas subit de blessures. Cependant, l'accélération transverse nuit aussi bien au gonflement des poumons qu'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 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. À l'heure actuelle, les seuls problèmes liés à l'accélération latérale ont trait à la contention de la tête.

    Question
Quelles sont les conséquences physiologiques à très court terme après un vol à forts facteurs de charge ? On entend parler des tympas douloureux, des yeux rouges ou des plaques rouges sous la peau...?

    Réponse
Tympans douloureux : oui, si tu as dépassé le facteur de charge limite de l'avion et que tu vas expliquer ça aux mécanos... en général le chef mécano hurle très fort...

Les yeux rouges : oui après avoir pleuré parce que tu es mis à pied because tu as tordu l'avion... Plus sérieusement, les vaisseaux capillaires du globe oculaire pètent en g négatifs... Et ça arrive très, très rarement sur chasseur (sauf Doc et Ponpon - et peut-être d'autres - qui faisaient un virage dos serré comme ça en présentation en vol sur 2000).

Des plaques rouges : oui, des sortes de varices, à cause du sang qui s'accumule dans la partie basse du corps. Il paraît que certains pilotes de 2000 ont eu des varices dans les bras. Mais je ne pense pas que ce soit un phénomène courant. En tout cas je n'en ai jamais eu.

Il ne faut pas oublier que ces facteurs de charge sont en général subis par des sujets jeunes et entraînés (entraînés aux G et entraînés physiquement... Sportifs, quoi). Donc les effets sont moins sensibles que chez un "pied tendre".

L'avion, une fois son taux de résistance structurelle dépassé, va se déformer sous l'effet de la force exercée. Selon la puissance, cela peut aller du rivet qui saute jusqu'à la désintégration. Parfois toutes les structures pètent en même temps et l'aile n'a plus aucune tenue, et se déforme dans tout les sens et part "en chiffon".

G-LOC : G [induced]-Loss Of Consciousness

Les effets des G positifs, au-delà des effets "mécaniques" (la sensation de lourdeur, le poids du casque, les difficulté de mouvement due aux poids apparents de la tête, des membres), sont (en gros et dans l'ordre) :
- diminution du champ de vision (comme un poste de télévision dont on coupe l'alim... ).
- voile gris
- voile noir
- perte de connaissance

Il faut maintenant introduire la notion de G/s (G par seconde), c'est à dire de vitesse à laquelle l'accélération arrive. On peut passer de 1 à 7 G en quatre secondes ou en une seule seconde et toute la différence est là.

Pour simplifier (hénaurmément) les choses, on pourrait dire qu'à chaque valeur de facteur de charge, affectée du temps pendant lequel on la subit, correspond un symptome (ex. : 4G - champ de vision diminué; 6G - voile gris; 8G - voile noir; 10G - perte de connaissance. Sachant que les symptomes dépendent des individus, de leur état du moment, des manoeuvres correctives effectuées ou non etc. ).

Plus l'accélération s'établit vite, plus on va donc passer rapidement au travers des différents symptomes pour rejoindre le symptome qui correspond à la valeur établie. En clair, si tu prends 9G d'un seul coup, tu risques de passer à un solide voile noir sans avoir eu le temps de le voir venir (si j'ose dire). Et si ce jour là, tu as mal dormi, tu n'as pas la forme ou que tu n'as pas (ou plus) l'entraînement et que tu es particulièrement brutasse aux commandes, tu risques d'aller jusqu'à la perte de conscience : et c'est ça le G-LOC.

Il y en a eu un superbe il y a quelques années (je crois que c'en était un) par Nicolas Hulot, en place arrière du leader de la PAF (je crois que c'était Dutartre, à l'époque). Break tonneau : cabré, tonneau et hmmmpfffff! 7G sans prévenir. Au revoir, Nicolas. Dans ce cas, ce n'était pas grave car il n'avait pas les commandes mais...

... Il y a des accidents inexpliqués qui ressemblent à des CFIT mais n'en sont pas vraiment et qui pourraient s'expliquer par le fait que le pilote n'était plus conscient au moment de l'impact, et depuis un certain temps, après une manoeuvre brutale.

La recherche médicale dans ce domaine n'est pas encore exhaustive (ou du moins ne l'était pas quand j'étais bien brieffé sur le sujet) et les toubibs (en particulier ceux du CERMA) se demandaient s'il n'y avait pas en plus un effet mécanique de déformation du cerveau dans la boite cranienne qui entrait en jeu... Et ils "s'amusaient" à faire tourner des cerveaux de bovins en centrifugeuse (celle à cosmonautes, pas celle à jus de fruits, hein!) pour voir ce que ça donnait. (De là à penser qu'ils sont à l'origine de l'ESB... ).

Ce phénomène a surpris un peu tout le monde au moment de l'arrivée des commandes électriques (sur chasseur, par sur A 320...). Car avec des commandes manuelles, on n'arrive pas à obtenir une valeur suffisante de G/s. Avec des commandes électriques, par contre : tu demandes 9G à l'avion et il te les donne, ce con. Tout de suite. PAF!

Et Paf, le chien.

Moi ça ne m'est jamais arrivé...

Pour poursuivre les propos de Jeff, un petit scoop d'il y a quelques semaines: le phenomène, précédemment décrit par mon illustre prédécesseur maintenant pilote de 737 a une fois de plus frappé peu de temps avant le départ pour Red Flag (mars-avril 2001).
Un équipage de 2000D en a fait l'expérience en faisant une voltige vertical terrain, en configuration lisse (sans bidons). Alors que ces PN sont habitués a évoluer avec un facteur de charge limité a 5.5 G, il se sont retrouvé avec un avion pouvant aller jusqu'à 9G. A l'issue d'un virage serré max, le pilote a fait un beau G LOC, sans perte de conscience (mais en étant complètement groggy). Le NOSA se rendant compte que la trajectoire de l'avion n'était pas normale, il demande à son pilote si ça va. Ce dernier répond que oui mais ne réagit pas aux commandes. L'avion commence a prendre une trajectoire piqué + forte inclinaison. Finalement le NOSA met les ailes à plat et entreprend une sortie de piqué alors que l'avion va entrer IMC.

Moralité: la ressource s'effectue en partie IMC puis sous la couche avec un point clé bas à ....170 ft sol ! La vue du film de la tête haute fait froid dans le dos !

Sans la réaction du NOSA.....conférence de presse avec les taupes !