Les différentes sortes de ballons

 

Un peu d’histoire…

 

Ce sont les frères Joseph et Etienne Montgolfier qui sont à l'origine de l'invention de la montgolfière. En effet, après des essais à petite échelle, la première démonstration en public eut lieu le 5 juin 1783. Le ballon parcourut 2,5 km. Quelques mois plus tard, le roi Louis XVI assista à un nouvel envol, avec des passagers cette fois: un canard, un coq et un mouton. L'étape suivante consista à construire une montgolfière suffisamment grande pour transporter des hommes. Elle décolla le 21 novembre 1783. Les deux pilotes volontaires étaient François Pilâtre de Rozier et le marquis d'Arlandes. Ils restèrent dans les airs pendant vingt minutes et couvrirent huit kilomètres. L'histoire de la montgolfière avait commencé.

 

Quelles sortes de ballons y a-t-il ?

 

On rencontre aujourd'hui deux sortes de ballons qui fonctionnent suivant le même principe, mais suivant des techniques bien différentes:

 

Le ballon à air chaud, dérivant sa force ascensionnelle de l'air chaud à +/-100° C contenu dans une enveloppe ouverte à la bouche pour permettre le réchauffement de l'air à l'intérieur du ballon. De l'air froid est tout d'abord propulsé dans l'enveloppe grâce à un ventilateur. Une fois que cette dernière est gonflée à deux tiers, on allume le brûleur qui dilate l'air contenu dans l'enveloppe et qui permet ainsi au ballon de se redresser et de pouvoir décoller.

 

La ballon à gaz, dérivant sa force ascensionnelle d'un gaz nettement plus léger que l'air contenu dans une enveloppe complètement fermée. 

 

Bref, c'est le contenu de l'enveloppe qui distingue la montgolfière du ballon à gaz: la première utilise de l'air chaud, tandis que le second est rempli d'hélium ou d'hydrogène. Compte tenu des forces ascensionnelles bien différentes, il apparaît qu'un ballon à air chaud doit avoir environ quatre fois le volume d'un ballon à gaz pour porter le même poids.

 

Pour être complet, notons encore les dirigeables. Il s'agit d'aérostats plus légers que l'air qui sont propulsés par un moteur et donc dirigeables.

 

Une rozière fonctionne grâce à une association de gaz et d'air chaud, un principe inventé par l'aéronaute français du 18e siècle François Pilâtre de Rozier. Le plus grand avantage de la rozière est l'autonomie de vol augmentée. Au moment du décollage, la cellule d'hélium n'est que partiellement remplie. A mesure que le ballon s'élève, la chaleur du soleil, alliée à la baisse de pression atmosphérique, provoque une dilatation du gaz. Pour stabiliser leur altitude ou pour descendre, les pilotes évacuent de l'hélium par les soupapes. La nuit, pour compenser la perte de portance due au refroidissement, ils brûlent du propane ou du kérosène, ce qui augmente à nouveau la température de l'hélium.

 

Quels éléments forment la montgolfière?

 

La montgolfière, appelée plus communément ballon à air chaud, fait partie de la famille des aérostats. C'est un aéronef qui mesure une vingtaine de mètres de haut. Ses trois composantes majeures sont: l'enveloppe, le brûleur et la nacelle.

 

L'enveloppe des ballons à air chaud est faite d'un nylon léger de haute résistance spécialement traité pour être imperméable à l'air et peu sensible aux rayons solaires et moisissures. Ce nylon fond à une température de 130° C. L'enveloppe emprisonne l'air réchauffé par le brûleur. A l'intérieur se trouve le parachute (dispositif de commande, voire de pilotage), relié à la nacelle grâce à une corde. Il s'agit d'un panneau d'habitude circulaire qui est plaqué, par pression interne du ballon, contre une ouverture symétrique de l'enveloppe. Guidé par des cordes et actionné par un câble, ce panneau peut être ouvert par le pilote pour évacuer de l'air chaud. Il se referme automatiquement dès que le pilote relâche son effort sur le câble de commande. En actionnant cette soupape, le pilote peut par exemple accélérer la descente du ballon.

 

Le brûleur, fixé au-dessus de la nacelle, est alimenté par du propane liquide stocké dans plusieurs réservoirs (quatre en général, mais leur nombre varie selon la taille du ballon) placés dans la nacelle. Avec quatre cylindres un ballon moyen aura une autonomie d'environ 150 minutes.  La flamme émise par le brûleur atteint entre trois et six mètres et pénètre dans l'enveloppe ouverte en sa partie inférieure.

 

La nacelle, en osier ou en rotin tressé, reste très semblable à celle des débuts de l'aérostation. C'est là que prennent place les passagers. Elle abrite également plusieurs appareils de mesure, notamment l'altimètre ou la sonde qui permet de mesurer la température à l'intérieur de l'enveloppe.

 

Le pilote peut-il diriger son ballon ?

 

Une fois en vol, la montgolfière va dans le sens du vent. Elle n'est donc dirigeable que par l'exploitation des directions du vent selon les altitudes. Donc pour pouvoir influencer la direction d'un ballon, il faut que le pilote ait les moyens de modifier son altitude. Tandis que pour le ballon à gaz, ces changements d'altitude sont effectués en jetant du lest pour monter ou en déchargeant du gaz pour descendre, en ballon à air chaud ces opérations sont réalisées en chauffant l'air à l'intérieur du ballon pour monter et en laissant se refroidir l'air ou en l'évacuant par un soupape pour descendre. Par ces variations de la température et du volume de l'air chaud contenu dans le ballon, le pilote arrive à contrôler exactement ses déplacements verticaux, donc son altitude. Il peut ainsi rechercher des courants d'air favorables qui lui permettent de se diriger dans différentes directions. Les vols se font souvent à des altitudes peu élevées, entre 150 et 200 mètres. Mais il est tout à fait possible de naviguer à des milliers de mètres du sol.

 

Comme l'aérostation fonctionne selon les règles de vol à vue, un vol ne peut se dérouler que dans des conditions météorologiques propices, c'est-à-dire si les conditions de visibilité sont bonnes. Il est important qu'il n'y ait pas de brouillard, que le plafond des nuages ne soit pas trop bas et qu'il ne pleuve pas, que le vent ne dépasse pas une certaine vitesse et que la météo ne prévoie pas de dégradation rapide du temps, par exemple des orages. En été, lorsque les températures rendent instables les conditions de vol, les moments idéaux pour décoller sont le matin juste après le lever du soleil et tôt en soirée.