Médecine aéronautique

La pression diminue avec l'altitude ce qui entraîne une expansion du volume des gaz contenus dans le corps humain.

Pendant la montée, l'expansion du volume de l'air contenu dans l'oreille interne exerce une pression sur le tympan jusqu'au moment où il s'échappe brusquement ; à la descente le phénomène inverse se produit mais comme l'entrée de l'oreille interne est obturée par une valve la pression peut être douloureuse. Il est possible de neutraliser le phénomène en baillant.

Les personnes souffrant de sinusite peuvent expérimenter de fortes douleurs, surtout à la descente. Le remplissage de la cavité sinusale est très lent et les effets peuvent durer plusieurs heures après le vol.

Enfin, les gaz contenus dans les intestins ont tendance à s'échapper pendant la montée. Cet inconfort est plutôt social que médical.

Le phénomène a été observé avant l'existence des vols à haute altitude par les travailleurs en caisson. Il est lié à la dissolution plus lente de l'azote dans le sang que celle des autres composants. La conséquence la plus courante est une douleur dans les articulations mais il peut aussi y avoir une paralysie du système nerveux allant jusqu'à la mort. Les pilotes militaires sont particulièrement touchés en fonction des missions assignées. Il est possible d'y remédier en respirant de l'air enrichi en oxygène.

La proportion d'oxygène dans l'air est d'environ 20 % mais à l'intérieur des poumons elle diminue en raison de la saturation en vapeur d'eau et de la dilution du gaz carbonique. La pression de ces deux composants ne dépendant pratiquement pas de l'altitude il en résulte que celle de l'oxygène décroît plus rapidement que la pression atmosphérique. On estime qu'à partir d'environ 3000 m la pression de l'oxygène est pratiquement nulle. Les effets ressentis varient grandement d'une personne à l'autre, le tableau ci-dessous en donne une indication :

Les limites ci-dessus représentent les risques catastrophiques. En réalité, et en fonction des individus, les risques liés à l'hypoxie (manque d'oxygène) sont graduels et peuvent entraîner des sensations d'étourdissement, d'irresponsabilité, de perte de perspicacité, d'irritabilité, de bredouillement et des difficultés de focalisation. L'alimentation de l'équipage grâce à un masque à oxygène permet d'atteindre environ 12 000 m sans inconvénient majeur et un peu plus, 13 200 m, avec de l'oxygène en surpression. Pour surmonter cette dernière limite il est nécessaire de s'équiper d'une combinaison pressurisée.

Les avions de transport de passagers à réaction ont une altitude de croisière de l'ordre de 10 000 m. Le port d'une combinaison pressurisée n'étant pas concevable, il est nécessaire de pressuriser l'ensemble de la cabine à une valeur équivalente à une altitude d'environ 2 250 m. En cas de dépressurisation brutale il faut plusieurs minutes pour redescendre à une altitude de sécurité et les passagers doivent donc disposer de masques individuels délivrant de l'oxygène. Pour un avion supersonique le risque est encore plus grand et il a été nécessaire de limiter la taille des hublots (la partie la plus fragile du fuselage) afin de limiter la vitesse de perte de pressurisation. Le confort obtenu se paye en termes de masse et de complexité et n'est pas transférable aux avions militaires.

Le corps humain n'est pas affecté par la vitesse de déplacement mais uniquement par les modifications de cette vitesse en grandeur ou en direction. Une soudaine diminution de la vitesse est le résultat d'un atterrissage de détresse alors qu'une modification de la direction est causée par un virage ou une ressource. Le premier cas concerne tous les aéronefs alors que le second est surtout rencontré par les avions militaires au cours d'un combat aérien ou les avions d'acrobatie aérienne.

Les accélérations sont généralement exprimées en g. À partir de 2 g il devient difficile de se lever, à 3 g les jambes sont difficiles à bouger et à 6 g il est quasi impossible de remuer les bras. En parallèle la pression sanguine vers la tête diminue ce qui entraîne un manque d'irrigation du cerveau et de l'œil. La vision périphérique est affectée en premier et si l'accélération augmente on peut atteindre le voile noir, perte totale de la vue.

L'entraînement permet aux pilotes de limiter certains effets mais la protection est assurée par le port d'une combinaison anti-g. Il s'agit essentiellement d'un pantalon gonflable qui réduit l'alimentation en sang des membres inférieurs et permet donc celle de la tête. Grâce à cet équipement un pilote entraîné peut supporter des accélérations de 8 g pendant une dizaine de secondes.

Le siège éjectable est un dispositif de secours permettant au pilote d'évacuer un avion en perdition. Afin de pouvoir s'éjecter aussi bien au sol, il faut alors que le siège atteigne une altitude suffisante pour ouvrir le parachute, qu'en altitude à haute vitesse, il faut alors que le siège ne heurte pas la dérive, l'accélération de départ est de l'ordre de 25 g. Cette valeur est très proche de la limite que peut supporter la colonne vertébrale dans le sens axial. L'ouverture du parachute principal ne peut être déclenchée qu'à une altitude de l'ordre de 3000 m afin de limiter les risques d'hypoxie à haute altitude.

La structure d'un avion est, en principe, conçue pour résister à un amerrissage, un atterrissage forcé, etc. sans se détruire. Les passagers sont toutefois soumis à des décélérations brutales qui peuvent entraîner des blessures graves. L'étude du comportement du corps humain soumis à ces contraintes est prise en compte par la médecine aéronautique en raison des conditions particulières : décélération verticale et horizontale, vitesse élevée. Ces études ont amené à la définition d'une position de sécurité.

Le changement de fuseau horaire est un phénomène lié aux déplacements vers l'est ou l'ouest. Les voyages en avion, et a fortiori en avion supersonique, entraînent un décalage entre l'horloge interne, le rythme normal de sommeil et les temps de repas, et l'heure locale. Cette dé-synchronisation se traduit par une sensation de fatigue et des troubles digestifs variables selon les individus. L'ennui dû aux longs voyages, le bruit ou l'air conditionné ne semblent pas être des facteurs aggravants puisque le phénomène n'est pas ressenti lors d'un voyage nord-sud. Par contre le voyage vers l'est, journée raccourcie, est nettement plus difficile que celui vers l'ouest, journée allongée.

Le temps d'accommodation varie avec les personnes, l'âge, etc. On considère qu'il faut entre une demi-journée (vers l'ouest) et une journée (vers l'est) pour compenser chaque heure de décalage. Il est généralement conseillé aux voyageurs de respecter aussi vite que possible l'heure locale pour les repas et le sommeil afin de minimiser la période de dé-synchronisation. Par contre un homme d'affaires ou un membre d'équipage qui effectuerait un aller-retour en une ou deux journées a intérêt à conserver son heure interne de départ.

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