Leparachute est un dispositif destiné à freiner un mouvement, principalement vertical d'un objet ou d'un individu dans les airs. Historiquement, le parachute sert à rendre possible le retour au sol en bonne condition d'une personne abandonnant unaéronef, mais le terme a été appliqué à de nombreux dispositifs destinés à empêcher une chute ou à ralentir un appareil au moyen d'un dispositif semblable à un parachute de descente.
Le dispositif constitué d'une voile destiné à ralentir lachute d'un humain ou d'un objet, afin qu'il arrive avec une vitesse suffisamment faible sur le sol. Le principe physique utilisé par ce type de parachute est la traînée aérodynamique qui est créée par le déplacement du parachute dans l'air.
Par extension, le« parachute » est un dispositif en toile qui freine certains engins à l'atterrissage (voir l'articlefrein).
Par analogie avec la forme des parachutes hémisphériques, sont appelées ainsiles poches que les plongeurs sous-marins emportent parfois pour ramener à la surface des objets lourds ; après avoir arrimé la charge à la poche, on la remplit avec de l'air tiré d'une bouteille en faisant fuser le détendeur, et lapoussée d'Archimède fait le reste.
Enfin, le« parachute » peut également être un crochet muni de dents d'appui qu'Elisha Otis eut l'idée de monter sur les guides des cages d'ascenseur, dotant ainsi les ascenseurs de la sécurité nécessaire pour généraliser leur installation[1].
Le Gascon envolé, estampe.Le « parachute » deFausto Veranzio.
L'antiquité et les cultures chinoise et arabe mentionnent des cas de sauts, en général à partir d'une tour, freinés à l'aide de dispositifsad hoc (cerf-volant, toile soutenue par des armatures, etc.). AuIIIe millénaire av. J.-C., un empereur de ladynastie Xia parvient à sauter hors d'une grange en feu en tenant à bout de bras deux parasols.
En 852,Ibn Firnas décide de voler en se lançant depuis lagrande mosquée de Cordoue à l'aide d'un énorme manteau pour amortir sa chute. En 880, à l'âge de70 ans, il se fait confectionner des ailes de bois recouvertes d'un habit de soie qu'il avait garni de plumes de rapaces. Il se lance d'une tour surplombant une vallée, et, même si l'atterrissage est mauvais (il s'est fracturé deux côtes), il resta dans les airs un certain temps en vol plané. Il fut observé par une foule qu'il avait par avance invitée. L'historien duXVIIe siècleAl Maqqari, qui rapporte cette histoire, attribue son échec à l'absence d'une queue à son appareil.Léonard de Vinci suivit une approche semblable et rajouta une queue, mais le système imaginé n'avait vraiment pas assez de surface de sustentation pour fonctionner correctement et il faudra attendreAder ou les premiers planeurs duXIXe siècle comme ceux d'Otto Lilienthal pour voir ce concept hérité de la légende d'Icare véritablement fonctionner.
Mais l'histoire du parachute n'a pu véritablement commencer qu'à partir du développement d'aéronefs fonctionnels ;montgolfière d'abord, puisavions. Le parachutage de petits animaux est expérimenté dans les années 1780 par des physiciens commeJean-Pierre Blanchard etLouis-Sébastien Lenormand. Ce dernier invente le terme« parachute », par analogie avec le « parasol » auquel ressemble son engin, qu'il utilise pour sauter de l'observatoire deMontpellier le. Son engin est muni de fortes armatures de bois.
Détermination de la taille du parachute par M. le chevalier Du Buat
En se basant sur ses propres mesures de traînée (dans l'eau[5])Pierre du Buat a calculé en 1786[6] qu'un homme doté d'un parachute de 18 pieds de diamètre (en forme de disque circulaire) pourrait résister « à la commotion qui termine la chute » [c.-à-d. le choc de l'atterrissage], la vitesse d’atterrissage étant fixée à 19 pieds par seconde[7].
Vérification :Du Buat effectue son calcul en prenant le « poids d’un homme de 150 livres, & celui de la machine[8] de 30 [livres]. »Le texte de du Buat date de 1786. L’unité « de poids » (plus exactement demasse) en France valait alors 0,4895 Kg.
En unité moderne, la masse de l’homme et du parachute est alors :>. Et leur poids :
Cette force en newtons doit être équilibrée par la traînée aérodynamique du parachute. Celle-ci vaut, selon la formule classique[9] : (en prenant lepied à 0,32484 m)
Tableau récapitulatif des de corps 3D et 2D.
D'où l'on tire le d'un disque tel que déterminé par du Buat comme valant. Ce n’est pas si mal puisque la valeur admise de nos jours pour le Cx d’un disque est (tableau ci-contre)…
On peut aussi noter que, par hasard, le souvent utilisé pour le parachute est[10],[11] (valeur très proche des 1,38 que nous venons de dégager) (tableau ci-contre).Ceci signifie que les résultats de du Buat (diamètre de 18 pieds -soit 5,85 m- pour une vitesse terminale de 19 pieds par seconde -soit 22,22 km/h-) sont réalistes. Attention au fait que le d'un hémisphère creux, présenté ouverture face au vent, vaut entre 1,3 et 1,4[12], mais il s'abaisse entre 0,62 et 0,77 lorsque l'on prend comme surface de référence pour le la surface de voilure posée à plat (surface de la cheminée et des fentes éventuelles y comprises)[12].
Fin 1796,André-Jacques Garnerin réussit le parachutage d'un chien à partir d'un ballon. Il met alors au point un dispositif composé seulement de toile. Avec lui, il s'élance avec succès le depuis un ballon situé à915 mètres au-dessus duTivoli de Paris[13]. Son parachute initial, comme l'engin deLouis-Sébastien Lenormand, oscille dangereusement[14],[12], problème qu'il résout grâce à l'invention de la tuyère centrale (encore nomméecheminée)[15]. L'engin comporte une coupole et une nacelle accrochés au ballon gonflé à l'hydrogène. À bonne altitude, les cordes qui le retiennent au ballon sont coupées et la nacelle redescend vers le sol retenue par le parachute ouvert au-dessus d'elle. Le, l'élève et future épouse de Garnerin,Jeanne Labrosse, devient la première femme parachutiste[16].
Différentes améliorations sont ensuite apportées au parachute : en 1887, l'Américain Tom Baldwin remplace la lourde nacelle par un simple harnais. Charles Broadwick place le parachute plié dans un sac à dos lacé et en 1908, introduit la tirette d'ouverture automatique. Le a lieu le premier saut en parachute depuis un avion, effectué par unAméricain,Albert Berry au-dessus deSaint-Louis (Missouri) ; son engin, lourd et encombrant, s'est accroché autrain d'atterrissage de son avion. Par chance, il atterrit entier. À la même époque la tentative deFranz Reichelt de créer un costume-parachute se solde par la mort de son auteur, lorsqu'il saute, pour l'essayer, du premier étage de latour Eiffel.
Jean Ors (vers 1920).
En 1912, le SlovaqueŠtefan Banič invente un parachute en forme de parapluie, et fait don de son brevet (no 1108484[17]) à l'armée américaine en 1914.
En 1913, l'AllemandOtto Heinecke met au point le parachute plié et empaqueté avec ouverture automatique à l'éjection de l'avion. Le l'AméricaineTiny Broadwick effectue le premier saut réalisé par une femme depuis un avion. Le, leFrançaisAdolphe Pégoud, au départ de l'aérodrome Borel àChâteaufort dans lesYvelines, saute de son avionBlériot sacrifié pour l'occasion à 250 mètres du sol. Il heurte avec son épaule l'empennage de son avion et termine sa chute dans un arbre (voir :débuts de l'aviation dans les Yvelines). Le, àJuvisy, lelieutenant-aviateurJean Ors saute en parachute d'une hauteur de trois cents mètres depuis unDeperdussin piloté par Lemoine[18] et atterrit sain et sauf. Au cours de laPremière Guerre mondiale, le parachute de secours n'est en usage que sur les ballons d'observation.Constant Duclos[19] réalise le deuxième saut militaire, après celui du lieutenant Ors, le. Les équipages partageant sans rémission le sort de leur avion oudirigeable désemparé ; seul l'empire allemand en équipe sespilotes, et seulement à partir de 1918. Outre des considérations d'ordrepsychologique – il a même été écrit que certainsétats-majors avaient peur que les pilotes n'abandonnent un peu trop vite leurs avions en cas de danger –, ce retard est avant tout dû au fait que le parachute représente encore un poids significatif pour les appareils de l'époque, légers et de faible puissance, et une gêne pour l'équipage. Du côté allemand, les réticences officielles sont balayées au début de 1918 et le parachute allemand de type Heinecke sauve la vie de nombreux pilotes dontHermann Göring.
Leparachutisme militaire est une idée qui ne peut être mise en œuvre qu'à partir du moment où des avions gros porteurs sont disponibles. Les expérimentations pendant les années 1930, notamment par les Allemands et les Russes (lesquels tentent même des largages à très basse altitude sans parachute, en comptant sur la neige comme amortisseur…), débouchent au cours de laSeconde Guerre mondiale sur des opérations militaires ambitieuses (invasion de la Crète par les Allemands, débarquement allié en Normandie puis tentative de percée en Hollande), souvent très coûteuses pour les« paras ». À cette époque on voit la naissance dulargage aérien, où des charges avec parachute sont lancées d'un avion pour ravitailler les troupes au sol. Après laSeconde Guerre mondiale, leparachutisme sportif commence à se développer dans la foulée du parachutisme militaire, mais rapidement les parachutes utilisés et les pratiques s'adaptent à un usage sensiblement différent (les paras militaires sont largués à faible altitude, avec un grand poids en matériel, et avec un dispositif d'ouverture automatique ; les sportifs se lancent à plus haute altitude, font des figures à plusieurs, commandent eux-mêmes l'ouverture du parachute, visent un point très précis etc.). Dans les années 1980, pour cet usage, le parachute classique commence à laisser la place à la voile rectangulaire (développée dans les années 1970, comme lesparapentes) et le vocabulaire s'adapte : on distingue le« parachute rond » (le classique) et les« ailes ».
En 1959 et 1960,Joseph Kittinger effectue une série de quatre sauts dans le cadre du projet Excelsior. Le dernier saut, effectué le, enregistra quatre records simultanés ; le saut en parachute le plus haut (il saute d’une altitude de 31 300 mètres), la plus haute ascension en ballon, la plus longuechute libre (4 minutes et demie), et la plus grande vitesse atteinte par un être humain dans l’atmosphère (avec une pointe de vitesse de988km/h).
Parachute de queue.
Actuellement, seuls les militaires restent fidèles à la forme ronde, et encore seulement pour les largages de paras en groupe et en« automatique », mais dans tous les autres cas, l'aile s'est imposée progressivement. La forme ronde, initialement conservée pour l'initiation et les parachutes de secours, a maintenant cédé sa place même pour ces usages. Ceci, grâce à la maniabilité et à la possibilité de mieux piloter l'engin, de contrôler sa vitesse horizontale ou verticale (on peut tomber comme une pierre puis se poser à vitesse quasiment nulle), de faire des figures. Des ailes peuvent supporter sans problème le poids de deux personnes, avec des harnais biplaces, utilisés en initiation. Il n'y a pas de parachutes de secours dans lesavions de ligne et de tourisme, que ce soit pour les passagers ou pour l'équipage. Il peut y en avoir dans les avions militaires, lesplaneurs et les avions de voltige.
au milieu le déclencheur de sécurité automatique du parachute de secours (petit boitier au bouton rouge)
en rouge à gauche la poignée de libération de la voile principale
à droite la poignée métallique d'ouverture du parachute de secours
tout en bas l'extracteur (souvent appeléhand-deploy) qui va ouvrir le parachute principal
Contrairement à l'idée largement répandue dans le grand public, les parachutes servant au parachutisme sportif, par opposition auparachutisme militaire, ne sont plus des parachutes de type hémisphériques (conçus pour le largage en masse de troupes militaires aéroportées et ayant une capacité de manœuvre très limités) mais des « ailes », ayant une vitesse horizontale, pouvant se diriger, mais ne pouvant pas reprendre de l'altitude comme unparapente. Cette capacité de vol d'une voile de parachute permet au parachutiste de se poser debout sur ses pieds et sans choc lorsque la manœuvre d'atterrissage est correctement effectuée.
Un parachute sportif se compose :
d'unsac-harnais : c'est à la fois un sac qui contient les voiles (principale et de secours) et un harnais dans lequel prend place le parachutiste ;
de deux voiles, une voilure principale et une voilure de secours qui sont reliées auxélévateurs par lessuspentes, les élévateurs de secours font partie intégrante du harnais et les élévateurs principaux sont reliés au sac-harnais par un système de libération ditsystème trois anneaux. Ce système permet de désolidariser la voilure principale du harnais pour permettre l'épanouissement de la voilure de secours en cas de besoin sans qu'elle n'interfère avec la voile principale ;
la voilure dite « principale » est celle que le parachutiste ouvre normalement. Elle se situe dans la partie basse dusac-harnais et est pliée par le parachutiste lui-même ou par un plieur, après chaque saut ; sa surface est comprise entre 7 et 30 m2 suivant l'expérience et le gabarit du sautant.
la voilure de secours est une deuxième voile, utilisée en cas de défaillance ou de non ouverture de la voile principale. La voilure de secours doit être pliée par un plieur qualifié, car le pliage est très minutieux et technique, et doit être fait avec le plus grand soin.
d'un déclencheur de sécurité (obligatoire dans certains pays comme la France) dont le but est d'ouvrir automatiquement le parachute de secours dans le cas où le parachutiste serait encore en chute à une altitude donnée. Pour ce faire, le déclencheur mesure la vitesse de descente et l'altitude, grâce à un système de vario-baromètre mécanique (systèmeFXC) ou électronique (systèmeArgus,Cypres ouVigil).
L'ouverture de la voile principale se fait souvent à l'aide d'un extracteur, que le parachutiste place dans le vent relatif produit par sa chute ; il s'agit d'un petit parachute qui se gonfle dès que le parachutiste le lâche, car il le tient par son sommet. Dès lors, l'extracteur retire l'aiguille de fermeture du sac-harnais qui s'ouvre et extrait le POD (nom du sac de déploiement contenant le parachute). Les suspentes se mettent en tension et sortent des élastiques qui les solidarisent au POD et le ferment. Ce dernier s'ouvre donc et libère la voile qui se gonfle progressivement. Pour que l'ouverture de la voile ne soit pas trop violente un glisseur temporise son ouverture en limitant la quantité d'air qui arrive sous la voile. L'ouverture complète d'une voile principale se fait entre 2 et 4 secondes.
L'ouverture d'une voile de secours peut se faire soit :
manuellement par une procédure de secours (aussi appelée libération, car avant, on libère la voile principale pour qu'elle n'interfère pas avec la voile de secours)
automatiquement par un déclencheur de sécurité, si à une certaine altitude le parachutiste est toujours à une vitesse de chute anormalement élevée
automatiquement après une libération lorsqu'un système de type LOR (pour libération ouverture réserve) existe
Une voile de secours se pilote de la même manière que la voile principale. Son ouverture, plus rapide que celle de la voile principale résulte d'une conception différente :
l'extracteur est propulsé par un ressort
les suspentes ne sont pas fixées avec des élastiques au POD, mais juste lovées les unes sur les autres
le POD n'est pas solidaire de la voile
le glisseur a un trou au milieu qui permet à de l'air de s'engouffrer pour gonfler plus vite la voile
Résultat d'une procédure de secours (PDS) à la suite d'une mauvaise ouverture de la voile principale
À gauche en orange, la voile principale qui a été libérée. En blanc, la voile de secours, toujours attachée au sac harnais qui est en noir. Le sac blanc qui dépasse de la voile principale c'est l'extracteur de la voile principale qui permet d'ouvrir cette dernière. On le tire à la main. D'où son nom :hand-deploy.
Les élévateurs (à droite en bleu), les suspentes (blanches), le glisseur de la voile principale (en bleu au niveau des suspentes) et les commandes de la voile principale (en jaune, au niveau des élévateurs). La corde noire sur l'élévateur à droite de l'image, c'est le LOR qui ouvre la voile de secours dès que la voile principale est libérée. Mais il faut tout de même tirer sur la poignée d'ouverture du secours car le LOR est désactivable.
En haut, le POD de la voile de secours n'est pas solidaire de la voile de secours. L'extracteur de la voile de secours contient un ressort qui a pour but d'éloigner rapidement le POD du parachutiste afin qu'il soit dans le vent relatif et que la voile de secours s'ouvre vite et avec le moins d'interférence possible avec le parachutiste.
Le sac harnais avec les élévateurs de la voile de secours en bleu et ses commandes en rouge. La voile de secours se trouve en haut du sac harnais et la voile principale en bas. La poignée rouge et noire avec le jonc jaune c'est la poignée de libération qui libère la voile principale. Le seul élément manquant est la poignée d'ouverture du secours qui a été perdue : la récupération des poignées n'est pas une priorité quand on fait une PDS. Seule la sécurité est essentielle.
↑Pierre du Buat avait montré préalablement que les mesures de résistance dans l’air et dans l’eau pouvaient être corrélées en termes de masse volumique du fluide résistant.
↑P. 311 PRINCIPES D'HYDRAULIQUE VÉRIFIÉS par un grand nombre d'Expériences faites par ordre du Gouvernement, par M. le chevalier DU BUAT, Tome second, 1786,[1].
↑Soit la vitesse acquise par un homme tombant d’une hauteur de 6 pieds.
↑Le mot parachute n’est pas utilisé par du Buat. Il parle de « machine ».
↑Cette formule classique était déjà admise du temps de du Buat.
↑…en référence à la section frontale du parachute en fonctionnement, soit le disque.
↑Ce est celui de l'hémisphère creux du tableau ci-contre, à savoir 1,42.
↑ab etcParachute_Recovery_Systems_design_Manual, Theo W. Knacke, US Navy ed, 1991,[2].
↑L'écoulement autour d'un hémisphère creux, présenté ouverture face au vent, résulte en la formation detourbillons alternés de Bénard-Karman lesquels, par les dépressions qu'ils créent chacun, vont attaquer alternativement les côtés de l'hémisphère : ceci va induire les oscillations cycliques des premiers parachutes sanstuyère centrale.
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