L’histoire du parachute

L'histoire du parachute se confond avec celle de la conquête des airs : le ballon des frères Montgolfier, le cerf-volant Saconney, le biplan, l'aéroplane, l'avion à réaction (siège éjectable), la capsule de la fusée. Louis-Sébastien Lenormand crée le substantif « parachute » à partir du grec paracete, se protéger, et de chute pour désigner l'engin utilisé pour sauter de l'observatoire de Montpellier le 26 décembre 1783 et après l’avoir testé sur des animaux. André Jacques Garnerin s'élance depuis un ballon à 680 mètres au-dessus du parc Monceau (Paris) le 22 octobre 1797 avec une corolle à baleines d'un diamètre de 7 mètres. Le parachute ayant pendulé dangereusement pendant la descente, il va y adjoindre une cheminée centrale (bord de fuite).

La corolle souple apparait aux USA vers 1880, Thomas Scott Balwing invente le harnais en 1885 et les premiers parachutes pliants apparaissent en 1908. Alber Berry est le premier à s'élancer depuis un avion en parachute le 1 mars 1912. Adolphe Pégoud saute d'un Blériot à 200 mètres au-dessus de l'aérodrome de Châteaufort dans les Yvelines le 19 août 1913, il atterrit sain et sauf, l'épaule fracturée après avoir heurté l'empennage de l'appareil. Le parachute homologué en 1915 a un diamètre de 10 m, une cheminée de 0.5 m, 24 fuseaux et 8 suspentes, délai d'ouverture 5 secondes, vitesse descente 4 m/s.

Le parachute s’améliore dans les années vingt, l'homme peut sauter en toute sécurité dès l'altitude de 250 mètres atteinte. Jean Niland saute de 11.420 m et ouvre son parachute à 90 mètres du sol battant le record de chute libre au mois de mars 1938. Le corps tombe avec une vitesse croissante jusqu'à ce qu'il atteigne une vitesse limite déterminée par la résistance de l'air et le frottement. Un parachute doit ralentir la vitesse d'au moins 75 % pour recevoir cette appellation.

Au mois d'octobre 2019, un base jumper a pris des risques insensés en sautant du haut d'un immeuble de Besançon d'une hauteur de quinze étages ! Imaginons qu'un base jumper sautant du haut d'une falaise ouvre son parachute après 2,5 secondes de chute libre ; quelle distance verticale a-t-il parcouru sachant que : x(h) = 1/2.g.t² - x(V) = √ 2g.h et x(t²) = h/1/2g (formules simplifiées qui négligent la résistance de l'air) ? Réponse, 30,6 mètres 1/2.(9.81 m/s.2,5 s²) ce que vérifie V = √ 2.g.h = 24.5 m/s et √30.6/4.9 = 2.49 sec.

Le globe terrestre est entouré par une couche d'air troposphèrique qui s'étend de 0 à 11.000 mètres. Si on place un disque dans un courant d'air, celui-ci s'oppose au passage de l'air. La force exercée sur le disque est due à la différence de pression entre la face au vent (intrados) et sous le vent (extrados). L'air s'accumule sur l'intrados d'où augmentation de la pression et diminution de pression sur l'extrados. Le parachute est en équilibre lorsque la résultante des forces dues à l'air est égale à la masse totale. Le centre aérodynamique se confond avec le centre de gravité, lorsque ce dernier diminue, le centre aérodynamique se rapproche du bord d'attaque de la voilure. Cette force peut être représentée par une flèche (vecteur) appliquée au point aérodynamique et perpendiculaire, on peut alors décomposer la force exercée par le vent comme la somme de deux forces dont l'une est parallèle et l'autre perpendiculaire.

Lors de la rencontre d'un objet, l'écoulement des filets d'air peut devenir plus ou moins régulier (laminaire) et sur une certaine distance. Admettons qu'un disque offre une résistance de 100, si on passe à une sphère, la résistance sera moitié moindre, si cette sphère est prolongée par un corps cylindrique d'une longueur égale à trois fois le diamètre, la résistance tombe à environ à dix. La résistance R d'un parachute ouvert..., dépend du carré de la vitesse de chute et de la surface, soit : µ / 2g.(V².S). Elle ne doit en aucun cas être inférieure à la masse du parachutiste ;-)). La vitesse de descente d'un parachute dépend de : sa forme, sa surface, son textile (porosité, souplesse, élasticité, résistance), de la masse volumique de l'air qui varie avec l'altitude et de la masse.

Les modifications qui suivront ne modifieront guère sa conception générale. Du parachute de Léonard de Vinci au parachute hémisphérique il n'y a qu'un pas. A la limite, la surface latérale se confond pratiquement avec la surface latérale du cône, et par la suite avec une coupole hémisphérique. L'Américain Delgado propose au début des années cinquante, une voilure triangulaire pointe vers l'avant (l'ancêtre du delta plane) dirigeable grâce à deux commandes, la voilure offre un coefficient de finesse de 1.5 (rapport entre la vitesse verticale et la vitesse horizontale, ou la distance verticale et la distance horizontale parcourues). Le principe de base du parachute est toujours resté le même et les améliorations ont porté sur : la forme de la voilure (hémisphérique, carrée, triangulaire, bilobée) - le textile (coton, soie, acétate, rayonne, nylon, polyamide) avec une incidence directe sur le poids du parachute (gr/m2), son volume, son pliage et son vieillissement - le système d'ouverture (commandé, automatique, retardé) ainsi que sur l'équipement du parachutiste (sac, harnais, drisses dynamiques, etc.) s'adaptant aux nouvelles technologies.

Au début des années cinquante, le parachute TAP 660 à « voilure première » est réglementaire (Équipement de Protection Individuel). La voilure (60 m2) est extraite en premier suivie des 24 suspentes (longueur 6,5 m). La Sangle d'Ouverture Automatique (inventée par un Italien en 1927) de 4 mètres de longueur reliée à l'avion se tend, extirpe la coupole hémisphérique qui se gonfle avant de délover les suspentes (6.5 m de longueur). Le passage du Dakota au Nord-Atlas, appareil plus rapide, entraîne un choc à l'ouverture cause de traumatismes. On passe alors au parachute à « suspentes premières ». La SOA délove les suspentes qui se tendent et se déploient avant le gonflement de la coupole ce qui a pour effet de contribuer à l'amortissement ; temps d'ouverture d'environ 4 secondes au lieu de 2,5" environ. La descente commence : vérification de la coupole, observation de la dérive due au vent et des camarades trop proches, traction sur les élévateurs, contact avec le sol, roulé-boulé, course pour éviter que le vent ne gonfle la voilure et ne traîne le parachutiste, brassage, regroupement et consigne sur la fiche (chardons à Bricy ;-). En cas d'incident, double coupole, etc., ouverture du parachute ventrale de secours d'une surface de 45 m2.

En ouverture commandée (une idée de Floyd Smith en 1917) il n'y a plus de SOA, le parachutiste décide lui même de l'ouverture (altitude ou moment). Après une douzaine de secondes de chute libre en position standard (bras et jambes écartés, corps cambré) le chuteur atteint une vitesse limite proche de 56 m/s (84 m/s en position de piqué). Après un laps de temps de 75 secondes il a parcouru 706 m, et en 12 secondes et 3.528 m en 63 secondes. En tirant la poignée, il libère le parachute extracteur (une idée de Snyder Steve) qui a pour effet de ralentir la chute qui passe de 180 km/h à 20 km/h en quelques secondes, d'extraire et déployer la voilure qui se gonfle sous l'effet du vent relatif. La descente se poursuit à vitesse constante. Le déclencheur de sécurité active l'ouverture vers 320 m (le double en tandem) et/ou lorsque la vitesse de chute est supérieure à 45 m/s (12 à 20 m/s en parachutisme civil).

Les parachutistes pratiquant le saut compris entre 1.200 à 4.000 mètres rencontrent des conditions très différentes que celles d'un Largage Opérationnel Spécial (125 m). Un corps tombant en chute libre est attiré vers le bas (P = M.g), un parachutiste de 80 kg présente donc une masse de 784 Newtons (7.8 kg), retenu par le parachute ; il ne subit plus que l'accélération qui correspond à sa masse excédentaire : F = M.a soit 80 kg x 4 m/s = 320 Newtons d'où T = p - F soit 784 - 320 = 464 N ou 4,6 kg. Le frein aérodynamique d'ouverture de Floyd Smith apparu en 1948 sur le parachute hémisphérique, allait se généraliser et réguler l'ouverture des parachutes et plus tard des ailes. Une pièce de textile glissée entre les suspentes réduit le choc à l'ouverture et freine la descente, de forme rectangle, en cloche, à déflecteur elle peut être débrayable pour dégager la vue alentour.

La vitesse de descente d'un parachute l'est toujours pour une masse donnée, en cas de surcharge, la vitesse est modifiée : x(V2) = V1.√m2/m1. Un parachute prévu pour une vitesse de descente d'un poids de 80 kg à la vitesse de 4 m/s, présentera une vitesse de 5 m/s sous une charge de 130 kg. La charge alaire correspond au : poids total suspendu (parachutiste et son matériel) / surface de la voile (0.37 à 2.5 pour une charge de 50 à 110 kg et selon la surface). Une charge alaire élevée permet une vitesse plus grande, 3,5 pour les chuteurs confirmés, 0,5 pour les débutants. Celle-ci étant souvent indiquée en square feet (99 à 300), la multiplier par 2.2 pour équivalence en kg.

L'utilisation d'un parachute dans un courant ascendant d'air chaud (Afrique) présente une plus faible portance et le risque accru d'accident (les inversions de températures existent en altitude). L'ingénieur Pierre Lemoigne va présenter un parachute à tuyères dans les années cinquante et l'innovation déboucher sur le parachute ascensionnel et en 1964 sur le premier parachute à tuyères (Paracommander...). Le TAP 696 alors en dotation a un diamètre 10 m, une masse totale équipée de 135 kg, vitesse descente de 4 m/s et permet le largage à partir d'une hauteur de 120 mètres.

Si on laisse le « disque se déplacer sous l'effet de la force exçercée, celle-ci produit un travail récupérable sous forme d'énergie mécanique (La puissance disponible à travers une surface est égale à : 0.5.µ .S.V³ ou µ =1.33 kg/m^3. l'hiver et 1.15 kg/m^3. l'été). Le modèle TAP 656 (1975) d'une surface de 75 m2 disposait d'une fente propulsive directionnelle permettant une vitesse de déplacement horizontale de 2,7 m/s pour une vitesse de descente de 5,8 m/s. La fente fut obturée par une résille afin d'éviter qu'un camarade ne vienne s'y faire piéger lors d'une collision avec un autre « pépin » ! La dotation de l'Ensemble de Parachutage du Combattant (EPC) a débuté en 2010. Les caractéristiques de ce parachute à « fentes » dont la coupole évoque une « soucoupe volante », sont : la capacité d'emport de 130 à 160 kg - vitesse de largage 235 km/h - hauteur de largage 100 m - vitesse de descente 6 m/s - commandes - demi-tour en 10 s - possibilité d'un posé dans le sens du vent - utilisable sur un plan d'eau - durée de vie 180 sauts - dotation Interarmées.

La structure multicellulaire de Domina Jalbert apparaît aux USA en 1970. Avec cette voilure à 5, 7 ou 9 caissons reposant sur le principe de l'aile d'avion (intrados - extrados), le parachutiste peut agir sur l'angle d'incidence de la voilure et ainsi bénéficier d'une : maniabilité incomparable, de contrôler la vitesse horizontale ou verticale (il peut tomber comme une « pierre » puis se poser à vitesse quasiment nulle), faire des figures (tonneaux et loopings). La voilure principale et de réserve sont regroupées dans un seul sac harnais ! Le saut devient très technique, en cas d'incident, il faut souvent dégrafer la voilure principale avant d'activer la voilure de réserve et dans certains cas débrayer le « variomètre » (baromètre- accéléromètre) !

Le 7 novembre 1999, Thierry Demonfort et Bertrand de Gaullier (parachutistes d'essais de la MN) sautent en tandem au dessus de Douvres à 8.200 mètres et filent sous voile pendant 27 minutes avant de se poser près du Cap-Gris-Nez après avoir parcouru 40 km ! Cette technique réservée aux chuteurs confirmés présente des particularités. En 1875, deux aérostiers parvenus à 8.600 sont morts pour avoir tardé à utiliser leur réserve d'oxygène. Saussure avait déjà mis en cause le manque d'oxygène dans les malaises d'altitude, il faudra attendre les travaux de Paul Bert pour associer la diminution de la pression atmosphérique à la diminution partielle de la pression d'oxygène responsable de l'hypoxie.

On ne parle plus dans les Armées, de dérive sous voile mais d'infiltration sous voile. Un chuteur qualifié Saut Opérationnel à Très Grande hauteur (voile déployable à haute ou basse altitude) quitte l'appareil entre 4.000 à 8.000 m (ce plafond est dû à l'utilisation du Transall ou Hercule) afin de poursuivre une infiltration sous voile. L'aile à 9 caissons d'une envergure de 9 m permet de couvrir une cinquantaine de kilomètres avec une masse totale de 160 kg (ARZ G9 1997) ! Le chuteur chaudement vêtu emporte une réserve d'oxygène - une console de navigation regroupant altimètre, GPS, compas, calculatrice (qui ne dispense pas du calcul mental) - un transmetteur - un système de vision nocturne - une balise IR pour se signaler car une collision est souvent fatale (règle de priorité) ! Un impératif, la vitesse de chute doit rester en dessous des 120 km/h afin d'échapper aux radars.

Un chuteur sous voile se déplace à 10 m/s par rapport au sol et avec une vitesse verticale de 3,5 m/s ; si la vitesse du vent est supérieure à la vitesse de l'aile, elle fait du sur-place, voire elle recule ! Si le vent est secteur arrière les vitesses s'additionnent, par vent de travers l'aile dérive. La connaissance de la météo en altitude et au sol revêt une importance primordiale (visibilité, vent, précipitations, gradient thermique, dépression) d'autant plus qu'aucun élément aux opérations aériennes clandestines n'est présent sur la DZ... Après avoir largué la gaine retenue par une drisse, le chuteur accompli un « arrondi » pour venir se placer face au vent en ramenant les poignées sous les hanches, ce qui a pour effet de « cabrer » la voilure (36 m2) et d'annuler les vitesses verticale et horizontale.

Le 16 août 1960, Joseph Kittinger a atteint une pointe de vitesse de 274 m/s après un saut d’une altitude de 31.300 mètres ! La pression atmosphérique diminuant avec l'altitude, il est normal de voir la densité de l'air varier. Pour connaître la pression atmosphérique en kg/cm2 à une altitude (raisonnable) avec une précision de 6 % ; 6000 / 6000 + altitude. A 5.000 mètres par exemple, la Patm calculée est 0.545. Autre aléas, la température qui diminue de 0.65°C par 100 mètres d'élévation à laquelle il convient d'inclure la sensation de froid dû au vent relatif liée à la chute ! Au mois d'août 2018, Alan Eustace a battu le record du monde avec un saut de 41.419 mètres, ouverture à 3.804 m, durée 4 min 27 sec, distance verticale parcourue de 37.615 mètres !

J'ai pu commettre quelques erreurs par méconnaissance, manque d'attention, volonté de simplification ou coquilles. Je compte sur les « sachants » anonymes pour apporter les rectificatifs utiles, mieux ! qu'ils nous rédigent un article...

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