Le parachute : Histoire, conception et innovations futures

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Historique

Un parachute est un dispositif conçu pour réduire la vitesse d'une personne ou d'un objet tombant ou se déplaçant dans l'air. Principalement utilisé pour des descentes sécurisées depuis de hautes altitudes — comme la rentrée de vaisseau spatial ou les largages d'avion — les parachutes peuvent aussi être configurés pour un déploiement horizontal afin de ralentir les voitures de course ou autres véhicules après leur course.

Deux conceptions de base existent. La première est une voilure en forme de dôme faite de tissu pouvant aller d'un hémisphère à un cône. La seconde est un parafoil rectangulaire (voilure à air ramifié) qui fonctionne comme une aile, permettant aux parachutistes de diriger vers une cible. Les deux types pèsent moins de 7 kg et coûtent entre 1 200 et 1 500 $.

Pour un usage personnel, un harnais est intégré à un conteneur qui contient la voilure. Le conteneur est généralement un sac à dos mais peut être conçu pour que l'utilisateur s'assoie dessus. Un dispositif de déploiement — le plus souvent une poignée d'ouverture — ouvre le conteneur, libérant une petite voile pilote (~1 m de diamètre) qui extrait la voilure principale de son sac. Une gaine de déploiement ou dispositif similaire modère l'ouverture de la voilure pour réduire le choc sur l'équipement et l'utilisateur.

Histoire

Des archives chinoises du XIIe siècle décrivent des parachutes rigides, ressemblant à des parapluies, utilisés pour le divertissement, permettant aux gens de sauter de hauts lieux et de flotter en sécurité au sol. Léonard de Vinci a esquissé le premier parachute moderne en 1495 — une voilure en lin en forme de pyramide soutenue par une structure en bois — proposée comme dispositif d'évacuation pour les bâtiments en feu, bien qu'elle n'ait jamais été testée.

Les premières vraies expériences ont commencé au XVIIIe siècle. En 1783, le physicien français Louis-Sébastien Lenormand a sauté d'un arbre en tenant deux parasols. Deux ans plus tard, Jean-Pierre Blanchard a utilisé de la soie pour créer la première voilure non rigide, la testant prétendument depuis une montgolfière. André-Jacques Garnerin a effectué de multiples sauts en ballon à partir de 1797, atteignant des altitudes de 2 400 m avec une voilure en soie ou toile pesant environ 45 kg. Ses premiers sauts étaient plagies d'oscillations, atténuées en 1804 par l'introduction d'une ventilation apicale par Joseph Lelandes — un trou circulaire permettant à l'air de s'échapper et stabilisant la voilure.

Aux États-Unis, Charles Broadwick a introduit un sac à cordon en 1901 qui se déployait automatiquement quand la ligne se brisait. Le capitaine Albert Berry a effectué le premier saut en parachute depuis un avion en mouvement en 1912. Les parachutes sont devenus équipement standard pour les pilotes militaires américains après la Première Guerre mondiale, suite à leur utilisation généralisée par les pilotes allemands durant la dernière année de la guerre.

La Seconde Guerre mondiale a vu les parachutes utilisés non seulement pour la sécurité des pilotes mais aussi pour le déploiement de troupes. En 1944, Frank Derry a breveté un design dirigeable incorporant des fentes le long du bord externe de la voilure.

Le record du saut le plus haut a été établi en 1960 par Joe Kittinger, qui a monté en ballon à 31 km et a sauté en utilisant une voilure de 1,8 m. Il a vécu 4 minutes 38 secondes de chute libre, atteignant 1 150 km/h, avant de déployer une voilure de 8,5 m à 5,3 km. La descente complète a duré près de 14 minutes.

Matières premières

Les premières voilures étaient en toile, mais la s'est avérée supérieure grâce à sa finesse, légèreté, résistance, résistance au feu et élasticité. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les fabricants américains sont passés au nylon après l'embargo sur la soie. L'élasticité du nylon, sa résistance à la moisissure et son coût inférieur en ont fait le matériau dominant. Les voilures modernes sont généralement construites en nylon ripstop, tissé avec un fil double ou extra-épais à intervalles réguliers formant un motif de petits carrés, empêchant la propagation des déchirures.

Les autres composants — rubans de renfort, sangles de harnais, lignes de suspension — sont aussi en nylon. Les connecteurs métalliques sont en acier forgé plaqué cadmium pour résister à la corrosion, tandis que les poignées d'ouverture utilisent un câble en acier inoxydable.

Une usine de production rapporte une utilisation mensuelle de plus de 330 000 m² de tissu, 455 km de rubans et sangles, 2 000 km de cordage, et 1 400 kg de fil.

Conception

Une voilure en dôme peut être un cercle plat ou une forme conique/parabolique qui ne s'aplatit pas quand elle est déployée. Une ventilation apicale permet le flux d'air, et des panneaux en maille près du bord aident au pilotage. Les lignes de suspension peuvent courir continuellement sur l'envergure de la voilure ou être segmentées, s'attachant seulement au bord externe et à la ventilation.

Le processus de fabrication

Assemblage

1. Le nylon ripstop est étendu sur une longue table et découpé en pièces de patron à l'aide de découpe guidée par ordinateur ou d'un couteau électrique à lame ronde.
2. Quatre panneaux trapézoïdaux sont cousus en une gore en forme de coin (≈3,96 m). Une machine industrielle à deux aiguilles pique des rangées parallèles avec une couture rabattue à la française qui replie les bords pour la résistance. Certaines sections de gore peuvent utiliser de la maille au lieu du nylon ripstop.
3. Typiquement 24 gores sont cousus côte à côte pour former la voilure circulaire, avec des coutures identiques à l'étape 2.
4. Chaque panneau et couture est inspecté sur une table lumineuse pour le pliage correct, la couture et l'absence de défauts. Les défauts sont enregistrés et réparés avant de continuer.

Finition

• Les coutures supérieures sont renforcées par du ruban cousu sur chaque couture radiale.
• La ventilation centrale est renforcée en enroulant le tissu autour de la sangle et en cousant quatre rangées parallèles avec une machine à quatre aiguilles.
• La jupe externe (0,5-1 m de large) est finie comme la ventilation.
• Des onglets en V sont cousus dans la jupe avec une machine automatique spécialisée pour assurer l'uniformité.
• Les lignes de suspension (6 m) sont enfilées dans chaque onglet en V, puis piquées en zigzag sur l'ourlet et la couture sur 10-25 cm.
• 12 lignes apicales (30 cm) sont cousues à la ventilation centrale, chacune traversant la ventilation et s'attachant aux onglets en V sur les coutures opposées.

Rigging (Équipement)

• La voilure est attachée au harnais via des connecteurs en acier. Les lignes doivent rester sans torsion et dans le bon ordre.
• Des nœuds ou des méthodes de piège à doigts chinois sécurisent les extrémités des lignes, avec une couture en zigzag prévenant la libération accidentelle.
• Toutes les opérations subissent une inspection finale. Les parachutes approuvés reçoivent un numéro de série, une date de fabrication et un tampon d'inspection.
• Un rigger licencié FAA assemble la voilure, les lignes de suspension, la voile pilote et le dispositif d'activation (ex. poignée d'ouverture) dans le sac.

Contrôle qualité

Les fabricants doivent se conformer aux normes d'aviation civile et militaire FAA. Le contrôle qualité inclut des tables d'inspection lumineuses, des machines de test de traction pour mesurer la résistance du tissu et des coutures, des perméamètres pour évaluer la perméabilité à l'air, et des outils de mesure de précision pour les comptes de points.

Avenir

La recherche en cours cherche de meilleurs matériaux et designs. Une avancée notable est l'utilisation potentielle de parachutes pour la descente d'urgence d'avions. Ballistic Recovery Systems Inc. (BRS) produit des dispositifs de récupération d'aviation générale (GARD) pour petits avions. Leurs voilures font 150 m², sont emballées sous vide dans un sac de 38×25×15 cm pesant 10 kg, et sont activées par une petite fusée pour assurer le déploiement même à basse altitude.

À la fin des années 1990, plus de 14 000 avions légers et ultra-légers avaient des GARD coûtant 2 000-4 000 $ chacun. BRS a documenté 121 vies sauvées en juin 1998, et la FAA a approuvé le système pour deux modèles Cessna.

Une proposition pour un système à cinq parafoils sur Boeing 747 créerait une trajectoire de planage contrôlable pour la descente d'urgence, bien que sa praticité reste non prouvée.