Brevet FR2750395A1 — publié le 19980102

TITRE Système d'amortissement et de répartition des contraintes exercées sur le corps humain par des forces d'accélération, notamment lors d'une procédure d'urgence d'évacuation par siège éjectable. DESCRIPTION La présente invention s'applique plus particulièrement aux pilotes ou autres personnels navigants ou postés, en nécessité d'évacuation immédiate de leur aéronef ou de leur installation, à partir d'un siège éjectable. Le dispositif selon l'invention est destiné à assurer l'intégrité corporelle du pilote au moment d'une éjection et à diminuer voire annuler le risque de séquelles physiques et leurs conséquences (sociales, par exemple), et en zone d'opération hostile, à accroître ainsi sa capacité de survie. I1 ne se substitue pas au harnachement classique mais l'assiste et le complète. Traditionnellement l'éjection du pilote d'un aéronef est effectuée par mise à feu d'un dispositif pyrotechnique situé sous le centre de masse d'un siège à ossature rigide ce qui a pour effet de concentrer la charge cinétique de l'accélération à l'ensemble de la colonne vertébrale (buste), avec comme conséquence, le risque de traumatismes sérieux à différents niveaux de cette dernière. Le dispositif proposé permet de remédier dans une grande mesure à ce grave inconvénient. I1 modifie en effet le domaine d'application de l'accélération en la faisant s'exercer désormais indépendamment à la fois à la partie supérieure du buste (torse) et à la partie inférieure (abdomen), divisant ainsi grosso modo par deux l'inertie du corps, de la façon suivante 1) - d'une part, le blocage en tension du torse du pilote, par mise en traction subverticale du harnais, à la partie sommitale du dossier du siège éjectable (première caractéristique) ; hors le cas d'une procédure d'évacuation d'urgence, l'activation de cette seule première caractéristique permet de répondre aux impératifs de confort et d'intégrité physique lors d'évolutions à "G" élevés. 2) - d'autre part, l'affaissement relatif, contrôlé du support fessier (deuxième caractéristique). Compte tenu de la constitution fondamentale de la colonne vertébrale, cet effacement du siège ne semble pas devoir excéder quelques centimètres. Cette deuxième caractéristique est rendue nécessaire par le risque de perte partielle d'efficacité du blocage en tension du torse à cause du jeu naturel ou accidentel entre le dossier et le harnachement du pilote qui peut être estimé à plusieurs centimètres, ce qui annulerait l'objectif affiché de répartition des contraintes. Ce processus doit être activé immédiatement avant la mise à feu du système pyrotechnique ou en concomitance avec lui. 3) - Lors d'une procédure d'évacuation d'urgence, (éjection) l'action simultanée et complémentaire de ces deux premières caractéristiques est capitale et constitue la troisième caractéristique fondamentale de l'invention f (troisième caractéristique). Ainsi, immédiatement avant l'éjection, le support fessier du siège est libéré, il s'affaisse de façon passive mais contrôlée tandis que le torse du pilote est immobilisé en tension vers le haut contre la partie haute du dossier. La sustentation du torse précède donc d'un très court laps de temps l'action de la poussée sous la partie inférieure du corps dans la phase d'éjection. Ce dispositif répartit la charge cinétique d'éjection entre région supérieure et région inférieure du buste alors que le système actuel, malgré l'application forcée du dos du pilote au dossier du siège, ne réalise pas cette distinction et concentre essentiellement cette charge sur la partie inférieure de la colonne vertébrale, malgré l'interposition de systèmes "airbag" et de l'équipement de survie. En résumé, on substitue à l'effet de poussée simple actuel un effet "push-pull" diminuant ainsi très sensiblement les possibilités de blessures grâce à la division grosso modo par deux de la masse soumise à l'accélération. Il est essentiel que la procédure d'évacuation d'urgence débute par l'initiation d'un signal commandant électroniquement l'activation d'un tensionneur dont la fonction consiste à verrouiller en tension vers le haut le couplage dossier du siège éjectable/torse du pilote. Toutefois, cet ordre qui précède d'une courte durée celui de la mise à feu du groupe pyrotechnique d'éjection et celui de la libération du siège doit être indépendant de ces s dernières sequences. Les dessins annexés ci-dessous illustrent le principe de l'invention sous la forme de deux variantes principales, nullement limitatives, de l'effacement du support fessier. La figure l analyse le principe général de répartition des masses entre (1) partie supérieure du corps, tête et buste, et (2) partie inférieure, abdomen, par activation de (3) tensionneur(s) de harnais ou de combinaison, intégré(s) au dossier du siège, introduisant une sustentation partielle de l'ordre du poids de la partie supérieure du corps du pilote lors de l'initiation de l'éjection, et par l'effacement limité de (4) support fessier du pilote dans (5) l'ossature générale du siège éjectable, soumis à poussée d'éjection (25). La figure 2 schématise le principe constitutif d'un système de sustentation partielle du pilote dont l'élément principal est représenté par, (6) haut du siège éjectable, (7) microprocesseur de commande de la procédure d'éjection, (3) tensionneurs structuraux ou rapportés, verrouillés électroniquement, et raccordés par (8) courroie et (9) boucle ouverte à (10) bretelle de rattachement sous aisselles du pilote. Sous facteur de charge nul, un tensionneur devrait se verrouiller sur une force de traction de l'ordre de 15 kilogrammes. La figure 3 représente le harnachement sous-aisselles qui est conçu ici comme harnais séparé, supplément au harnachement standard du pilote, comprenant (11) le harnais de torse proprement dit passant sous l'aisselle avec (lia) bourrelets et fonction "airbag" totale autour du torse et de l'aisselle, relié par (10) courroies se raccordant à (9) l'attache libre des deux tensionneurs de haut de siège, et comportant (12) un collier orthopédique cervical en mousse ou à effet airbag, éventuellement amovible, et dont les deux parties principales droite et gauche sont assemblées par (13) attache de buste. Des variantes à ce dispositif, non illustrées ici, peuvent se concevoir par modification du harnachement standard, en supprimant toutefois toute liaison fonctionnelle avec les attaches de la ceinture pelvienne et des cuisses du pilote, ou par intégration du harnais d'aisselle tel que décrit ci-dessus à la combinaison du pilote. Il serait d'ailleurs souhaitable que pour optimiser le blocage en tension, le harnais sous aisselle soit installé directement sous la combinaison, à même le torse du pilote. La figure 4 représente de profil le dispositif stylisé statique d'une première variante avec les éléments constitutifs suivants : (14) dossier et (15) (16) (17) baquet formant l'ossature rigide du siège éjectable, (18) axe frontal qui permet par effet de pivot l'affaissement du (4) support fessier du pilote par effacement de (19) et son symétrique (20), tenons rétractables, affaissement rapidement limité et contrôlé par (21) ressort hélicoïdal monté sur (22 et 23) pivots, l'ensemble ressort étant noyé dans (24) un bloc de mousse à densité croissante vers le bas. Le complexe amortisseur -ressort/mousse- doit être calculé pour assurer une résistance progressive à la charge de la partie inférieure du corps du pilote jusqu' à une position butoir basse qui doit être atteinte, en première approximation, à moins de 10 centimètres de la position statique initiale. Le contrôle de l'affaissement du support fessier peut être réalisé au moyen de tout autre système d'absorption de mouvement. Le complexe ressort/mousse n'est qu'une technique parmi d'autres, nullement limitative ni exclusive. La figure 5 reprend le dispositif de la figure 4 mais dans une séquence d'éjection marquée par l'affaissement par pivotement de (4) support fessier suite à la rétractation des tenons (19 et 20) sous le champ de (25) la poussée d'éjection. La figure 6 représente de profil le dispositif statique d'une seconde variante définie par la possibilité d'abaissement de l'ensemble du support fessier du pilote, avec les éléments constitutifs suivants : (14, 15, 16, 17) fondements de l'ossature du siège, (4) support fessier reposant sur (19, 20) tenons rétractables à blocage électromagnétique ou autre, (21) ressort hélicoïdal maintenu par (22) et (23) fixations fixes ou pivotantes, le ressort étant noyé dans (24) bloc de mousse à densité croissante vers le bas. Ici aussi, le contrôle de l'affaissement du support fessier peut être assuré au moyen de tout autre système ou technique d'absorption de mouvement, la technique proposée n'étant pas limitative. La figure 7 représente de profil la modification du dispositif de la figure 6 sous l'action de (25) force d'éjection et d'une partie du poids du pilote après rétractation de (19, 20). Le système implique ou non des rails de guidage le long des arêtes (15) et (17) du baquet et leurs symétriques en arrière plan. Comme dans la variante n01 (Fig 4 et 5) le butoir du support fessier est constitué par l'ensemble ressort/mousse. Les illustrations représentent des schémas conceptuels. Elles ne font pas référence à des dimensions d'échelle. L'ordre de grandeur d'effacement du support fessier doit être apprécié par expérimentation. Toutefois ce degré de liberté supplémentaire accordé à la partie abdominale du corps du pilote par rapport au déplacement éventuel de l'ensemble supérieur devrait être sensiblement inférieur à la dizaine de centimètres en première approximation. Si l'ancrage en traction dossier/torse du pilote était parfait, c'est-à-dire sans tolérance, et tel que prévu par le réglage du tensionneur en fonction de la partie supérieure du corps du pilote (Fig 1), l'assistance d'un deuxième dispositif pour assurer la séparation des masses ne serait pas nécessaire. Mais il existe une grande probabilité pour que cette condition optimum ne soit pas réalisée à cause de l'absence de rigidité du harnachement et de la combinaison du pilote, d'où l'introduction de la mobilité appliquée au siège proprement dit. En corollaire à ce qui précède, il ressort que l'invention répond aussi aux impératifs de confort et d'intégrité physique du navigant lors d'évolutions normales tactiques à "G" élevés (hors procédure d'évacuation d'urgence). En effet, ce résultat est atteint moyennant l'activation de la seule première composante (première caractéristique) (Fig. 1, 2 et 3). Dans ce cas, l'introduction d'une sustentation limitée du buste, préprogrammée ou initiée par le navigant, permet de suppléer à l'assujettissement du pilote à son siège par le harnachement classique. On peut donc analyser comme ci-dessous les deux modifications fondamentales proposées par l'invention lors de l'initiation de la procédure d'éjection pour la réalisation des objectifs a) - sustentation de la partie supérieure du corps du pilote (Fig 1) par activation électronique des tensionneurs (Fig 7 en 3) en fonction du facteur de charge auquel ce dernier est soumis, raidissant vers le haut l'ensemble du harnachement (Fig 2, en 8 et 10, et fig 10 en 11) et mise en pression du corset airbag sous aisselle (Fig 3 en 11 a), b) - libération contrôlée du support fessier par escamotage de ses fixations (Fig 4 et fig 5 en 19 et 20) et (Fig 6 et fig 7), a) et surtout b) réalisant ainsi la dissociation de la masse du buste en deux ensembles, torse et zone abdominale, deux fois moins lourds pour la même accélération. Cette dernière pourra donc être supportée sans conséquences. Hors procédure d'éjection, la modification fondamentale pour le confort et l'intégrité physique consiste alors dans la mise en oeuvre de la seule première caractéristique susvisée en a) lors d'évolutions à "G" élevés (Fig. 1, 2 et 3). REVENDICATIONS 1) Dispositif général permettant de soulager la colonne vertébrale du pilote - au moment du choc de l'éjection par introduction d'une traction du torse et corrélativement d'une mobilité du support fessier du pilote, ce qui revient à diminuer considérablement pour la colonne vertébrale l'inertie de la masse à éjecter. - hors éjection, lors d'évolutions à "G" élevés, par introduction de la traction du torse. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'action limitée dans le temps de tensionneurs structuraux de dossier de siège éjectable (Fig 2) dont la fonction est de soulager la région lombaire/abdominale par mise en traction du torse, et qui sont activés par le microprocesseur d'initiation de la procédure d'éjection. 3) Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé corrélativement par un harnais sous aisselle (Fig 3) ou adaptations, non illustrées ici, du harnachement ou de la combinaison standard du pilote. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par la fonction airbag du harnais sous aisselle. 5) Dispositif selon les revendications 1 et 2 qui consiste à éviter la focalisation du poids de la partie supérieure du corps sur la région lombaire grâce à l'affaissement du siège fessier du pilote pouvant être réalisé par toutes sortes de solutions techniques, en l'occurrence celle du retrait électromagnétique de ses fixations à l'armature rigide du baquet du siège (Fig 4 à 7). 6) Dispositif optionnel selon la revendication 3 caractérisé par l'emploi d'un collier orthopédique de cou passif ou à fonction "airbag" associé au harnais de buste. 7) Dispositif selon la revendication 1 et 2 concernant la boucle ouverte de raccord rapide entre le tensionneur et la bretelle du harnais, qui présente deux extrémités incurvées réciproquement convergentes mais non jointives, facilitant l'accrochage ou le décrochage du harnais. 8) Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé par le complexe amortisseur ressort/mousse qui doit passer dans un délai très bref et une course limitée d'une résistance quasi nulle à une position butoir dans l'affaissement du siège, sans que la technique illustrée ici soit limitative. 9) Dispositif selon l'ensemble des revendications cidessus caractérisé par une mise en oeuvre ne nécessitant pas de transformation fondamentale ni dans l'armature générale du siège éjectable classique ni dans la procédure d'évacuation d'urgence. 10) Dispositif selon la description et l'ensemble des revendications ci-dessus pouvant s'appliquer à une installation dynamique (aéronef, véhicule terrestre ou maritime, etc.), ou statique (installation au sol, etc.). 11) Dispositif selon la description et les revendications n"l à n06 ci-dessus, caractérisé par la seule activation contrôlée des tensionneurs de harnais (première caractéristique) pour suppléer au harnachement classique lors de manoeuvres à "G" élevés, hors procédure d'éjection.