Facteur de charge

Aspect Physique

Le facteur de charge est une force d'inertie, c'est-à-dire une force apparente, qui agit sur les masses en mouvement.

C'est une grandeur qui traduit l'effort appliqué à la structure de l'aéronef. Le facteur de charge est donc le rapport entre la charge totale supportée par la structure d'un appareil et le poids réel de cet appareil.

Pour simplifier :

°le poids tel qu'il est ressenti, dépendant non seulement de la gravité de la terre, mais aussi des forces d'inertie.

°°dû à la gravité terrestre

Le nombre obtenu est sans unité et s'exprime en « G ». C'est ce fameux G dont on parle tant et que l'on redoute dans l’aviation militaire.

Il faut savoir également que le pilote subit le même facteur de charge que l'appareil. Et que lorsque celui-ci est égal à 1 le pilote ne ressent rien.

Le facteur de charge est toujours présent pendant toutes les phases de vol. Mais ce sont les manœuvres du pilote qui le font varier.

En montée, le poids apparent augmente, l’avion et le pilote subissent des G positifs.

En descente, le poids apparent diminue, l’avion et le pilote subissent des G négatifs.

Pendant ces phases de vol(montée et descente), le moment où le pilote de chasse subit le plus de G est lors d'une ressource, c'est-à-dire une descente de l'avion avec une forte assiette en piqué suivie d'une forte remontée. Le nombre de G subit par le pilote pendant une ressource est d'autant plus important que la vitesse est grande.

ou alors

Le pilote subit également des G lors de virage, lors de cette phase de vol, le nombre de G subit et d'autant plus grand que l'angle d'inclinaison du virage est grand. La formule du facteur de charge dans ce cas est 1/cos (angle d'inclinaison)

Exemple: 1/cos(60)=2

Cela veut dire que lorsque l'avion fait un virage à 60° d'inclinaison le pilote subit deux fois son poids.

Voici un tableau qui montre les G subits par le pilote de chasse en fonction de l'inclinaison du virage.

Voici un graphique qui montre le facteur de charge subit en fonction de l'inclinaison du virage.

Le moment le plus fréquent où les pilotes de chasse subissent des G est lors des accélérations, en effet la poussée des tuyères d'un avion de chasse sont tellement puissantes que lors du décollage le pilote de chasse subit 3G, ça le met dans le bain pour la suite du vol. On pourrait se poser la même question sur les pilotes de formule 1, parce qu'eux aussi sont écrasés sur leurs sièges pendant les courses, à cause des accélérations. Pourquoi les G subits par les pilotes de chasse sont sujets de discution, et cause tant de soucis sur le métabolisme du pilote, alors que ceux subits par les pilotes de formule 1 ont des conséquences, mais moindres sur le métabolisme ? La raison est très simple, il subit de comparer la puissance des deux appareils, on va prendre un F 16, qui est un avion de chasse très performant, et qui est souvent utilisé lors de la formation des pilotes de chasse. Cet appareil a sous le capot 10 000 chevaux, alors que les formules 1 ont aux alentours de 700 chevaux. Les chiffres parlent d'eux même, la puissance d'un avion de chasse est 14 fois plus grande que celle d'une formule 1. On se doute bien que les conséquences sur le métabolisme humain est beaucoup plus important pour les pilotes de chasse, mais il ne faut tout de même pas oublier que les accélérations des pilotes de formule 1 ont également des répercussions sur leurs métabolisme mais pas assez important pour que se soit un réel problème pour la conduite.

Il y a donc plusieurs façons de recevoir des G : soit lors des accélérations, soit lors de virages, ou bien lors de changements verticaux.

Ainsi, nous avons pu constater que le facteur de charge était une force d'inertie qui s'applique sur le binôme pilote-avion. La valeur du facteur de charge change lorsque le mouvement de l'avion est modifié par le pilote (virage, montée, descente ou accélération).

Maintenant, nous allons voir les conséquences du facteur de charge (G), sur le métabolisme du pilote.

Aspect Physiologique

Pour alimenter tous les organes de l'organisme, il doit y avoir une pression artérielle moyenne correcte.

°La pression maximale au moment de la contraction du cœur.

°°La pression minimale au moment de la décontraction du cœur.

En effet, cette pression est modifiée lorsque le pilote subit des G.

Les G positifs

Lors de G positifs, le corps humain doit immédiatement s'adapter. Pour cela, le rythme cardiaque augmente (nombre de battement par minute) afin d'alimenter en sang tous les organes du corps humain et surtout le cerveau. Effectivement, lors de G positifs le pilote est collé contre son siège, et le sang a tendance à se concentrer dans la partie basse du corps.

Cela s'explique par le poids qui s'exerce sur le pilote. Le sang n'arrive en effet plus à circuler vers le haut du corps.

En conséquence, l'irrigation du cerveau diminue, car la pression artérielle moyenne dans le haut du corps (cerveau) diminue fortement. Celle-ci dépend du nombre de G. Plus les G augmentent, plus l'irrigation du cerveau devient difficile, malgré l'augmentation du rythme cardiaque, et du débit cardiaque

° pendant la contraction du cœur.

C'est donc cette baisse de pression au niveau des artères du haut du corps qui cause tant de soucis sur le métabolisme du pilote. Pour commencer, le pilote observe des troubles de la vision (à partir de 4G) : c'est le voile gris. A 5G, c'est le voile noir. Ce dernier traduit une perte totale de l'acuité visuelle. Au-delà de 6G, sans port de pantalon anti G, le pilote perd conscience. Le fonctionnement, et les fonctions du pantalon anti-G sont expliqués plus tard.

Le tableau ci-dessous résume en détail les conséquences des G positifs sur le pilote.

Les G Négatifs

Contrairement au G positifs, les G négatifs sont très mal supportés par le corps humain.

Le nombre de G positifs tolérés par le corps humain va jusqu'à 9G, mais seulement 5G négatifs.

Pendant les G négatifs, la pression artérielle augmente considérablement dans le cerveau.

Trop de sang dans le cerveau provoque un énorme mal de tête, comme si l'on restait longtemps la tête à l'envers. En plus de ces maux de tête, la pression artérielle va croître dans les cônes de la rétine, et provoquer le voile rouge. Cette sensation désagréable de voir rouge et flou s'explique par le fait que les cônes responsables de la vision centrale sont touchés. Cela survient dès -3G, et s’accroît si le pilote va jusqu'à -5G.

Si le pilote subit de nombreux G négatifs, il peut faire éclater les capillaires de son œil, et des hémorragies peuvent survenir dans le cerveau. Mais cela arrive que si le pilote subit énormément de G négatifs. Mais ce dernier connaît bien évidemment les conséquences, et prend alors toutes les précautions afin de ne pas en arriver là.

Le tableau ci-dessous résume dans les détails les conséquences des G négatifs sur le pilote.