Un peu de théorie

Chute verticale d'un homme

Introduction:

L'objectif de ce paragraphe est d'avoir une idée des vitesses obtenues en chute verticale et de montrer que la wingsuit ne permettra pas d'atterrir comme pourrait le permettre un parachute. Pour cela, nous posons les hypothèses suivantes:
- la personne pèse 63kg et mesure 1,73m,
- la surface résistante de la personne est évaluée à 0.56m²,
- la surface résistante de la personne avec la combinaison est évaluée à 1,8m²

En chute verticale, l'accélération du corps est quasi-constante : environ 10 m/s2, donc la vitesse est en constante augmentation (de 10 m/s à chaque seconde) au début de la chute. Mais cette augmentation va être atténuée par la résistance de l'air qui augmente quand la vitesse en chute libre augmente. Ainsi, l'accélération s'annule et la vitesse de chute devient constante.

Au bout d’un moment, il y a équilibre entre la gravitation et la résistance de l’air. Il a atteint sa vitesse maximale (sur terre). Un corps humain horizontal atteint, après une chute d’environ 500 mètres, une vitesse de 190 km/h et peut atteindre plus de 300 km/h en position verticale.

Après 12 secondes de chute libre, la vitesse se stabilise, pesanteur et résistance de l’air s’équilibrent.
Les parachutes modernes ou combinaisons aillées peuvent avoir une vitesse de descente verticale d’environ 2 m/s et une vitesse horizontale pouvant atteindre 10 à 15 m/s.
Equipé d’une Wingsuit , la vitesse minimale horizontale est d’environ 100 km/h.
Avec l’altitude, ces vitesses augmentent, la vitesse horizontale atteint environ 190 km/h et la vitesse verticale peut atteindre plus de 300 km/h.
La vitesse de chute verticale peut-être réduite à 60 km/h ou augmentée à 200 km/h si on se met en position de piqué et la vitesse horizontale atteint les 120 km/h.
Pour donner un ordre d’idée, lorsqu’on effectue une chute libre à 4 000 mètres d’altitude, la chute dure environ 50 secondes pour les 3 000 premiers mètres, avant le déclenchement du parachute à 1 000 mètres d’altitude. Grâce à la wingsuit, il est possible de multiplier par 2,5, voire par 3, ce temps de chute libre, qui peut donc désormais s’étirer jusqu'à 2 minutes 30 secondes. « On ralentit la vitesse verticale de chute, que l’on transforme grâce à la combinaison en vitesse horizontale, et l’on parvient à parcourir 4 à 5 kilomètres à l’horizontale » selon Loic-Jean Albert.

On fixe la vitesse limite d’atterrissage de notre parachutiste de 80 kilos à 10 m/s. Au delà, on considère qu’elle est trop importante pour atterrir sans dommage. Il se trouve que, par hasard, le choix d’un parachute de 2 mètres de rayon stabilise la vitesse de chute à ces 10 m/s.
Après de multiples tests, le temps limite d’ouverture pour ne pas s’écraser se trouve à 35.5 secondes. La vitesse d’atterrissage maximale pour ne pas s’écraser serait de 18 km/h soit 6 m/s.
Nous allons maintenant évaluer ces données par le calcul.

Chute verticale sans frottement:

Un corps soumis à une chute libre sans frottement et sans vitesse initiale est animés d'un mouvement rectiligne uniforme accéléré. L'accélération est g (pesanteur). Les équations de la cinématique sont les suivantes:

x=1/2 gt², x étant la distance parcourue.

v=gt, v étant la vitesse du corps.

t=racine de (2x/g)

V = 9,81*racine de(1000/9.81) = 99m/s
V = 356km/h
Si l'on suppose un saut d'une falaise de 500m, les résultats seront les suivants:

v=99m/s
=356km/h

La vitesse d’un corps en position verticale n’a pas (ou peu) de résistance à l’air. Cela permet de vérifier les valeurs données précédemment (plus de 300km/h).
Bien évidemment, le choc induit par cette vitesse lors de "l'atterrissage" n'est pas acceptable par le corps humain!


Chute verticale avec frottement:

Si on analyse une chute verticale, il y a deux régimes:
- Régime initial ou régime transitoire pendant lequel la vitesse augmente,
- Régime asymptotique ou régime permanents pendant lequel la vitesse est constante; le corps a atteint sa vitesse limite, donc maximale.

Nous nous attacherons donc à calculer cette vitesse maximale avec ou sans la combinaison.
Un objet qui chute est soumis à deux forces. La première est son poids: p=mg
La deuxième est la force de frottement qui s'oppose au poids:
Ffrottement=1/2 p(rho)CySV² où p (rho) est la masse volumique de l'air, Cy le coefficient de pénétration dans l'air de l'objet et S la surface frontale exposée à la chute de l'objet (ou section apparente). Cette expression donne la grandeur de cette force qui est dirigé parallèlement à la vitesse, dans le sens opposé.
Grâce à la relation fondamentale de la mécanique, la somme des forces égale la masse multipliée par l'accélération. L'accélération « a »subie par l'objet qui chute peut alors s'écrire sous la forme :

a=(Ffrott-P)/m), la force de frottement s'opposant à la chute tandis que le poids y contribue.

p = 1,293kg/m3 (en mètre cube, habituellement appelé rho)
Cy est le coefficient de pénétration dans l’air. Il ne peut être recherché qu’expérimentalement dans une soufflerie. N’ayant pas de valeur correspondant au Cy d’un corps humain, nous avons réalisé des recherches à partir d’autres sports (marche à pieds, ski, cyclisme). Ce coefficient va dépendre du type de vêtements portés. Il ressort que le Cy d’un homme est de l’ordre de 0,84.

Pour une plaque, le coefficient est de l’ordre de 1. C’est ce que nous choisirons pour le wingsuit.
m = 63 kg
g = 9,81 m/s²
la vitesse maximale sera atteinte lorsque l'accélération sera nulle.
(Ffrott-P)/m =0
1/2 p CySV²-P = 0
V²= 2P/(pCyS)
pour S = 0,56 m² (sans wingsuit) : V = 45 m/s = 162 km/h
pour S = 1,8 m² (avec wingsuit) : V = 23 m/s = 83 km/h,

On est encore loin des résultats acceptables pour le corps humain.

Wingsuit en vol
Nous nous sommes basés sur le comportement d’un planeur pour en déduire la vitesse de la trajectoire du wingsuit en vol avant son décrochage.
Si on lâche le wingsuit du haut d'une grue, il s'écrase comme une pierre (voir calcul paragraphe précédent). En revanche, si avant de le lâcher on le lance à une vitesse horizontale suffisante, le flux d'air va générer autour de ses ailes la portance. Cette portance va compenser le poids et le wingsuit sera en équilibre dans l'air. Il suffit que sa trajectoire soit légèrement inclinée pour que la vitesse soit entretenue et que le vol se poursuive.

On sait que la finesse des wingsuits les plus modernes est de 4 (distance parcourue / distance verticale).

P= mg

Rx = Cx p S V²/2 avec p=rho

Ry = Cy p S V²/2

R = ½ p S V²racinecarrée de (Cx²+Cy²)

Cy/Cx = cotg θ, avec cotg θ=4 pour la finesse donnée.

Pour calculer la vitesse minimale d’atterrissage, il faut que le wingsuit soit encore en vol (non en décrochage). Pour cela, il faut calculer la vitesse minimale où le module de R est supérieur à celui de P.

V²> 2 R /(S . racine carrée de (Cx²+Cy²))

V² > 2 . 63 . 9,81/ (1,293 . 1,8 .racine carrée de(0.25²+1²))

V > 22m/s

V > 79 km/h

En aéronautique, pour éviter les risques, la vitesse d’atterrissage est 50% supérieure à la vitesse théorique de décrochage. On retiendra donc :

V > 118 km/h.

Par contre, au moindre incident (vent fort, courant d’air, …), les risques deviennent importants.

La vitesse verticale est donc égale à V * sin θ = 28 km/h, soit environ 8 m/s.

Ces résultats semblent cohérents lorsqu’on les compare aux résultats d’un planeur. Toutefois, même sur une pente inclinée, il est impossible d’atterrir à une vitesse de 118 km/h sans protection. De plus, un corps humains sans protection ne va pas accepter le choc induit par la vitesse verticale (28km/h).

Vous l'aurez donc compris, l'atterrissage sans parachute n'est pas encore pour demain.

Comment vole t'on ?

Comment vole t'on en Wingsuit ?

Pour quelqu'un qui a les pieds sur terre, un skydiver ou BASE-jumper dans une wingsuit peut ressembler à un mec dans un costume de chauve-souris. Mais c’est un petit peu plus sophistiqué que ça...

1. La sortie d'avion

C'est un moment essentiel, où l'on doit se mettre tout de suite dans le vent relatif, il ne faut pas s'ouvrir complètement, rester tonique, attendre de prendre sa propre vitesse et avoir de la portance.

2. La combinaison

Il existe un grand nombre de combinaison, aujourd’hui certaines peuvent avoir un ratio de glisse de 3.5 ou 4 pour un – cela veut dire que tous les 4 mètres, on chute de 1 mètre. On peut atteindre une vitesse horizontale de 150 km/h. Au-delà, la résistance au vent ne te laisse pas aller plus vite.

3. Entrées, Ecopes 

Une fois en l'air, les vents aident à remplir la wingsuit d’air et à la pressuriser, lui donnant forme et rigidité. Plus tôt la wingsuit se remplit, plus elle est performante.

4. Les ailes sous les bras

Les bras aident à tenir les ailes loin du corps, mais cela n’est pas uniquement une question de muscles – la pressurisation de la combinaison aide. Un bloc de mousse sur la première arrête du bras aide à répartir le flux d’air sur toute la surface.

5. Parachute

La toile est intégrée dans le système d’ailes et peut être adaptée à différents types de parachutes. Quand on saute depuis un avion, on a besoin d’en avoir deux. Un principal et un de secours. On doit actionner derrière, il faut être très coordonné pour rester stable pendant la séquence d’ouverture.

6. Caméra

Afin d'immortaliser le moment, pour améliorer sa position ou pour revivre le fun du saut.

7. Poignée de réserve

Cette poignée rouge dégage la toile de réserve si la principale de s’ouvre pas bien ou ne ralentit pas assez la chute.

8. Chaussures

Il n'y a pas d'indications particulières, si ce n'est qu'il est préférable qu'elles soient bien attachées.

La Vérif Wingsuit ...

... à l'embarquement !

Vérifications wingsuit pour les non-pratiquants à la wingsuit.

Effectuer une vérification d'équipement wingsuit est presque identique à une vérification classique. En plus des points habituels tels que les aiguilles principale/secours, l'allumage et la calibration du déclencheur de sécurité, le système trois-anneaux, la sangle de poitrine, les cuissardes, ainsi que l'emport de casque, lunettes, altimètre et/ou altison, une vérification wingsuit comprend quelque points supplémentaires qui méritent votre attention.

• Les cuissardes ne sont généralement pas visible. Soulever le sac-harnais par les épaules permet assez facilement de s'assurer que celles ci sont enfilées et serrées. Une inspection visuelle est cependant recommandée avant la phase de fermeture de la combinaison.

• En règle générale, les fermetures à glissières d'une combinaison ne doivent jamais être fermées si les cuissardes n'ont pas été correctement enfilées et serrées, même dans le cas d'une répétition au sol, un briefing, ou pour un essayage.

• En fonction du type de wingsuit, des fermetures à glissières ou des câbles (jaunes) sont utilisés pour attacher les ailes. Des deux cotés, face et dos, se trouvent des ouvertures ou des passant sautés par le câble qui permettent de laisser passer les cuissardes et sangles du sac-harnais. Le câble ou les fermeture à glissières doivent toujours être droits, ni en surtension ni plissés, et doivent laisser libre accès aux poignées de libération et secours. Demandez à la personne étant vérifiée d'écarter bras et jambes en position de vol afin de pouvoir contrôler visuellement comment la combinaison est montée.

• On trouve sur la plupart des wingsuits une boucle au bout des manches. Cette boucle entoure la main ou le pouce et permet de tendre les ailes pendant le vol, et aide à l'ouverture et à la fermeture des fermeture-éclairs de bras. Assurez-vous que cette boucle repose par dessus l'altimètre et jamais par dessous, ce qui obligerait à enlever l'altimètre (ou à utiliser le système de libération rapide) pour pouvoir libérer les bras avant d'accéder aux élévateurs et/ou aux commandes.

• Il y a beaucoup de choses en plus a penser pour quelqu'un qui enfile une wingsuit, d'autant plus pour un élève. Ceci peut pousser à tellement se focaliser sur les points additionnels de l'équipement qu'un oubli basique tel que lunettes ou gants arrive vite. Assurez vous que vous ne sautez aucune étape, même basique, de la vérification habituelle.

• Vérifiez que les câbles et/ou les fermetures "Eclair" connectant la wingsuit au sac-harnais sont complètement fermés. Sur les combinaisons utilisant des câbles, il peut parfois y avoir du mou visible près des aisselles (face et dos). Ce bout de câble est utilisé par les plus expérimentés pour s'auto-assurer visuellement que ceux-ci sont correctement montés. Cela n'est pas obligatoire (ou même possible selon le type de wingsuit) et n'est qu'une affaire de préférence.

• L'utilisation d'une voile trop agressive ou de surface réduite est généralement considéré comme une très mauvaise idée. Assurez vous également que personne n'utilise autre chose qu'un extracteur en fond de sac (BOC/Throw-out, pas de Pullout!)

• Si vous ne connaissez pas le niveau d'expérience du sautant, posez lui la question, afin d'être sur qu'il/elle adhère aux critères en vigueur pour sauter en wingsuit. Désormais une qualification délivrée par un moniteur Wingsuit reconnu par la FFP est indispensable. Quelqu'un qui n'a pas l'expérience requise n'est pas seulement dangereux pour lui même, mais pour tout ceux qui se trouveront dans l'avion.

• Assurez vous que le pilote wingsuit a informé les personnes concernées (staff technique) de son saut, ceci afin d'éviter que celles-ci ne paniquent lorsqu'il semble temporairement manquer une voile après un largage. Informez le pilote de l'avion que lors de sa descente, une wingsuit se trouvera encore en vol.

• Les wingsuits sortent toujours en dernier de l'avion. Les placer au début d'un largage avant les sauts classiques introduit d'énorme risques, tels qu'un chuteur passant par accident à proximité de la wingsuit pendant sa chute si celle-ci n'a pas correctement suivi son plan de vol (ou si le pilote de l'avion n'a pas largué en ligne droite)

Technique

Exactement comme une aile d'avion, la combinaison à ailes ou Wingsuit possède un profil, avec bord d'attaque, bord de fuite, intrados et extrados. La mise en pression de la combinaison par le vent relatif créé un profil capable de générer une portance. Point essentiel au vol en wingsuit, c'est la vitesse du déplacement horizontal qui créé la portance.

Les mouvements du parachutiste sont directement transmis au profil. La combinaison se pilote réellement. Avec la maitrise de gestes techniques et de positions, on peut monter, descendre, tourner, ...

Voici quelques informations en divers articles :

- Comment vole t'on en Wingsuit ?

- La vérif à l'embarquement ! 

- Un peu de théorie

- Réaliser une bonne sortie à la porte de l'avion ? (à venir)

- Circuit en vol, zone de poser à respecter ? (à venir)

 

 

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