Une étude contrôlée sur les explosions a révélé que l'armure unisexe standard réduisait la pression maximale sur les mannequins masculins et féminins, mais que des espaces d'air plus grands autour du torse féminin augmentaient l'exposition aux impulsions, soulevant de nouvelles questions sur la façon dont l'armure actuelle s'adapte et protège les différentes formes du corps.
Étude : Effets basés sur le sexe de l'exposition à l'énergie de choc chez les combattants. Crédit d'image : Svitlana Hulko/Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports scientifiquesles chercheurs ont étudié les performances d'un gilet pare-balles standard dans des conditions d'explosion chez des combattants hommes et femmes. Même si l'armure réduisait les pressions maximales pour les deux, des différences notables entre les sexes sont apparues. La forme du corps féminin créait des espaces d'air plus grands entre l'armure et le torse, entraînant un piégeage d'énergie accru et une exposition aux impulsions plus élevée.
Ces résultats soulèvent des inquiétudes quant à l’efficacité des armures unisexes contre l’exposition aux explosions sur différentes formes de corps dans des conditions d’explosion contrôlées, avec des implications potentielles sur l’exposition aux explosions et le risque de blessure. L’orientation vers l’explosion a également influencé les résultats, mettant en évidence les limites potentielles des conceptions actuelles d’armures unisexes.
Les gilets pare-balles ont longtemps été conçus autour du torse masculin, mais aujourd'hui, les femmes sont de plus en plus présentes sur le champ de bataille. De nombreuses combattantes s'appuient encore sur des armures unisexes, réduites à partir des modèles masculins, ce qui entraîne souvent un mauvais ajustement au niveau du buste, de la taille et du haut du torse.
Cela peut réduire la couverture, se déplacer pendant le mouvement et provoquer une gêne ou des difficultés respiratoires. Cela peut également créer des espaces d'air entre l'armure et le corps, ce qui peut modifier le transfert de pression lors de l'exposition à l'explosion.
Ensemble, ces problèmes peuvent réduire l’efficacité de la protection de certains membres du personnel féminin. Cependant, l’influence des différences anatomiques basées sur le sexe sur l’ajustement et les performances du blindage reste floue.
Conception d'une étude sur le blindage anti-souffle et tests d'entrefer
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé un dispositif expérimental contrôlé pour examiner les différences d’exposition aux explosions et de performances du blindage entre les combattants féminins et masculins. Ils ont testé des mannequins féminins et masculins anatomiquement représentatifs, équipés d'un insert de protection contre les armes légères disponible dans le commerce (API) assiettes. Les mannequins présentaient des caractéristiques réalistes telles que la peau en silicone, les structures des côtes et, dans le modèle féminin, l'anatomie du sein. Des réseaux de capteurs ont été placés à des endroits clés du torse, notamment le sternum, les mamelons et le dessous de la poitrine, pour capturer les changements de pression.
Pour évaluer l'ajustement de l'armure, l'équipe a mesuré les espaces d'air entre l'armure et le torse à l'aide de plastique thermorétractable et de mousse de remplissage, permettant ainsi une cartographie précise de l'épaisseur de l'espace. Ils ont ensuite exposé les deux mannequins à des ondes de souffle contrôlées dans une configuration en champ ouvert générée par une charge de composition C4 positionnée à 2 mètres. Pour évaluer la direction de l'explosion, les enquêteurs ont orienté les mannequins selon des angles allant de 0° à 180° par rapport au point d'explosion.
Les chercheurs ont répété chaque condition trois fois, dans des états blindés et non blindés. Ils ont enregistré les données de pression à l'aide d'un système d'acquisition de données. Vidéographie à grande vitesse utilisant des schlieren orientés en arrière-plan (BOS) les techniques ont capturé le comportement des ondes de choc et les interactions avec les plaques de protection.
L’équipe a analysé les formes d’onde de pression, les impulsions et la distribution d’énergie dans différentes régions du corps. Ils ont également examiné le rôle des entrefers, de l'ajustement du blindage et de la forme du corps dans l'influence sur la transmission de la pression et le piégeage de l'énergie lors de l'exposition à l'explosion.
Différences sexuelles en matière de pression et d'impulsion de souffle
L’étude a révélé des différences claires basées sur le sexe dans la manière dont les gilets pare-balles influencent l’exposition aux explosions. Tandis que l'armure réduisait les pressions maximales pour les deux mannequins, elle augmentait l'impulsion, en particulier dans le mannequin féminin testé ici. Dans le mannequin féminin, l'impulsion totale a augmenté jusqu'à 79 % par rapport à l'absence d'armure, la région sous la poitrine présentant des impulsions systématiquement plus élevées, tandis que les résultats dans la région du buste étaient plus mitigés. Ces effets étaient liés à des espaces d'air plus larges, atteignant jusqu'à 2,97 cm chez les femelles contre 1,59 cm chez les mâles, permettant à l'énergie d'être piégée et prolongeant l'exposition à la pression.
L'orientation de l'explosion a également joué un rôle clé. L'exposition frontale (0°) a produit les pressions maximales (111 kPa chez les hommes et 108 kPa chez les femmes) et les impulsions les plus élevées, avec des valeurs d'impulsion moyennes jusqu'à 73 % plus élevées que sous des angles obliques. Malgré des pressions maximales similaires entre les sexes, les femelles ressentaient systématiquement une plus grande impulsion en raison des différences dans l'ajustement de l'armure et la forme du corps. En revanche, les mâles présentaient des pressions maximales plus élevées dans certaines régions, probablement en raison d'un contact plus étroit avec leur armure.
L’imagerie à grande vitesse a en outre démontré que les ondes de choc se reflétaient et se diffractaient autour des bords du blindage, créant ainsi des modèles d’énergie complexes. Chez les femmes, l’anatomie du sein a modifié le positionnement de la plaque, augmentant son angle de 3,1° et contribuant à des espaces d’air plus grands et à un piégeage d’énergie prolongé. Cette dynamique a conduit à de multiples pics de pression et à une durée d’exposition prolongée. Ensemble, les résultats suggèrent que même si le blindage actuel réduit la pression maximale, un mauvais ajustement chez les combattantes peut augmenter le transfert d'énergie global et pourrait contribuer à un risque plus élevé de blessures liées à l'explosion.
Implications inclusives dans la conception des gilets pare-balles
L'étude met en évidence d'importantes différences basées sur le sexe en matière de protection contre les explosions, montrant que les gilets pare-balles unisexes peuvent ne pas fournir la même répartition de pression et d'impulsion pour différentes formes de torse féminin et masculin. Les résultats soulignent la nécessité de stratégies de conception plus inclusives. Les concepteurs et les fabricants d'armures devraient aller au-delà des modèles masculins à l'échelle pour développer des solutions spécifiques à l'ajustement qui tiennent compte de l'anatomie féminine, réduisant potentiellement les niveaux de pression de pointe et le transfert d'énergie global.
À l’avenir, les stratégies de test devraient intégrer diverses formes corporelles et des conditions d’ajustement réalistes pour mieux capturer les variations de protection. Cependant, les résultats sont basés sur un seul modèle masculin et féminin, ce qui limite la généralisabilité. Les recherches futures devraient inclure un plus large éventail de types de corps, y compris les variations de la taille des seins, afin de mieux comprendre l'impact des différences anatomiques sur les performances des armures. Cela pourrait soutenir le développement de systèmes de protection plus efficaces et adaptés.
