Une Montgolfière !!!

                         Cela existe encore ?

 

1 - La montgolfière, lanceur de satellite ?

 

Des chercheurs français du CNES ont réussi à développer une montgolfière un peu spéciale : Bulle d'Orage. Elle tient son nom du fait qu'elle est gonflée avec de l'air humide saturé en vapeur d'eau. La différence avec une montgolfière classique remplie d'air sec, c'est qu'elle peut monter vraiment plus haut : jusqu'à la stratosphère (11 500 mètres)... De plus, elle n'a pas besoin de brûleur !
En 1958, il fallait une fusée de 12 tonnes aux Américains pour satelliser 1,5 kg. Cette disproportion vient du fait que dans les basses couches de l'atmosphère et à basse vitesse, la fusée est le moins rentable des systèmes propulsifs ; en outre, elle doit apporter une quantité énorme d'oxygène pour alimenter la combustion de ses moteurs.

Il existe un moteur qui fonctionne comme celui d'une fusée avec l'oxygène de l'air : le statoréacteur. Mais il a un inconvénient, il ne fonctionne bien qu'au-delà d'une certaine vitesse : Mach 1,5. Ici intervient Bulle d'Orage. Si elle largue un avion doté d'un statoréacteur à 35 000 mètres d'altitude, celui-ci pourra atteindre la vitesse nécessaire dans sa chute libre et remonter ainsi vers 40 000 mètres à la vitesse de Mach 6. Larguée par l'avion à cette vitesse et cette altitude, une petite fusée à deux étages de 200 kg permet de satelliser 2 kg.

 

2 - Une montgolfière sur Jupiter ?

 Aux Etats-Unis, un laboratoire récemment appuyé par la NASA met au point des "aerobots". Qu'est-ce qu'un aerobot ? C'est un véhicule aéronautique d'exploration planétaire robotique (AEROvehicle for Planetary roBOTic exploration). Les aerobots ont quelques caractéristiques qui les différencient des ballons traditionnels :
- position autonome, détermination de l'altitude et de la vitesse ascentionnelle sans intervention du sol.

- Aptitude à contrôler activement sa propre aptitude
- Aptitude à suivre un trajet prédéterminé en atmosphère en utilisant un contrôle actif de l'altitude et des différents états du vent.

- Capacité à atterrir sur des sites choisis.

Les applications de l'aerobot dépendent des objectifs scientifiques, comme des observations sous la couche nuageuse opaque aux ondes radio, le sondage du relief d'une planète, l'observation des atmosphères chaudes ou celle des états du vent.

Les moyens de gonflement de l'enveloppe du ballon diffèrent si la planète est de type terrestre (solide), comme Mars, Terre, Venus et Titan, ou gazeuse, comme Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Dans l'atmosphère d'une planète "terrestre", le ballon sera un ballon à gaz, c'est-à-dire, qu'il sera rempli d'un gaz plus léger que l'air (hydrogène, hélium...). Pour une planète gazeuse, le ballon sera rempli d'air ambiant, comme une montgolfière. L'air sera chauffé par un absorbeur de rayons infrarouges sur l'enveloppe.

                        Et c'est toujours l'air chaud qui les fait voler ?

 

 

HISTOIRE DES MONTGOLFIERES
 

 

Voilá des questions souvent posées à un aéronaute.

Certes, tout le monde a entendu parler de " ballon ", quelques-uns en ont aperçu, mais bien peu connaissent le principe même du fonctionnement des ballons á air chaud.

Ces nobles ancêtres des avions furent inventés il y a maintenant deux cent ans par les Frères Joseph et Etienne MONTGOLFIER.

En effet, c'était en 1783, le 21 novembre, dans le parc du Château de la Muette, que Pilâtre de Rosier et le Marquis d'Arlandes s'élevèrent pour la première fois au monde dans les airs á bord d'un globe de 2200 m3.

 
  
   Les deux hommes étaient munis de fourche et d'une bonne réserve de paille afin d'alimenter le foyer situé au centre de la nacelle d'osier.

Le poids de la machine était évalué á près de 850 kilos.

Ce premier voyage aérien au monde dura 25 minutes et permi de parcourir une distance de 10 km en atteignant une altitude de 900 mètres.

La conquête de l'air par l'homme était lancée.
 

 

A peine 10 jours plus tard, le 1er décembre 1783, un ballon á hydrogène s'envolait au dessus du jardin des Tuileries avec á son bord les Frères Charles et Noël Robert.

Les deux premiers voyages aériens au monde avaient donc été effectués á 10 jours d'intervalle, gráce á des ballons issus de technologie différente.

Durant les années qui suivirent, de nombreux globes furent construits dans l'Europe entière. Le 4 juin 1784, c'est á bord du ballon "Gustave" que Madame Thibe devint la première femme aéronaute.

Mais le coût exorbitant de la construction d'un ballon, et leur durée de vie très éphémère, contribuèrent pour beaucoup au déclin de la montgolfière au bénéfice des ballons á gaz, puis ensuite des aéronefs.

 
 

 

Il faut bien reconnaître que les "montgolfières de tourisme" avaient été reléguées au second plan, abandonnées á quelques rares fanatiques pour des vols de démonstration au cours de fêtes publiques.

Ce n'est qu'au cours du 20ème siècle que la montgolfière reprit de l'essors, et ce grâce aux progrès techniques.

En 1903, en Angleterre, est expérimenté le premier brùleur alimenté par pétrole sous pression.
 
 

 

En 1937, A. Picard fut le premier á expérimenter un brùleur á gaz propane.

Vers 1960, c'est aux Etats-Unis que l'entreprise "Raven Industries" vit le jour afin de commercialiser une nouvelle génération de ballons, avec de nouveaux textiles synthétiques et des brùleurs á gaz propane très performants.

Une vieille passion pouvait á nouveau ëtre réalisée et, en quelques années, on put voir des milliers d'aéronautes, jeunes et moins jeunes, répondre á l'appel des nuages á bord d'élégantes montgolfières multicolores.

 
 

 

Naissance de la montgolfière

 

Joseph Montgolfier était un Français, producteur de papier à Annonay. Il est né en 1740 et avait, comme beaucoup à son époque, une véritable passion pour les nouvelles machines. Avec son frère cadet Etienne, ils avaient souvent rêvé au vol humain. Ils avaient même déjà imaginé de capturer les nuages dans une espèce d'enveloppe et d'y suspendre un panier. Cependant ils ne savaient pas comment réaliser cette idée. Ainsi, quand Joseph parvint à gonfler sa chemise en la tenant par le col au dessus du feu dans sa cheminée, il sut immédiatement qu'il venait d'avoir une idée de génie. Il comprit que, l'air chaud étant plus léger que l'air froid, il pouvait de cette manière soulever quelque chose de lourd. Il fit part de sa découverte à Etienne et tous deux commencèrent à imaginer la forme qu'ils pourraient utiliser pour construire un ballon pour leurs premières expériences. Pour commencer, ils choisirent un globe d'un mètre cube, en soie. Ils le chauffèrent au-dessus d'un feu, et il décolla d'une trentaine de mètres. Ces événements eurent lieu en Novembre 1782. On peut les considérer comme la naissance de l'aérostation

 

 

Réplique de fabrication Chaize

En décembre, ils poursuivirent leurs expériences avec un ballon de 3 m3, puis en avril 1783 avec un ballon de 800 m3 qui s'éleva à 400m d'altitude. Jusque là, ils avaient travaillé secrètement dans leur jardin, mais à mesure que l'altitude des vols augmentait, ils avaient peur que leurs voisins ne découvrent leurs expériences et qu'ils leurs volent l'idée: ils décidèrent donc d'organiser un envol public de leur ballon sur la place principale d'Annonay, devant des gens dignes de confiance qui pourraient leur servir de témoins pour certifier que les Montgolfier étaient bien à l'origine de l'idée.Ils construirent un ballon de 900 m3 dont l'enveloppe était faite de coton cousu sur du papier.

 

Le 4 juin, ils l'attachèrent à deux mas et au sol et ils y suspendirent une nacelle remplie de paille et de laine. Quand une chaleur suffisante fut générée pour soulever le ballon, ils coupèrent les cordes et le ballon s'envola, montant jusqu'à 10000m. Quand il se refroidit, une dizaine de minutes plus tard, il atterrit dans un champs et commença à brûler à cause du feu résiduel dans la nacelle. Malheureusement, les paysans qui travaillaient dans ce champs furent pour le moins effrayés par cet engin étrange venu du ciel, et ils ne firent rien pour éteindre le feu. Par conséquent le prototype fut entièrement détruit par le feu. Toutefois les témoins du vol certifièrent son authenticité, et les frères Montgolfier purent écrire à l'Académie des Sciences pour être officiellement déclarés comme étant les premiers à avoir construit un objet volant.
 
Le premier vol habité

L'Académie les invita alors à Paris pour qu'ils fassent une démonstration. Etienne se rendit donc à Paris. Il y rencontra quelques physiciens intéressés par son invention, et en particulier Pilâtre de Rosier, qui allait devenir le premier homme volant. Pendant la même période, un autre physicien, Jacques Charles, avec l'aide des frères Robert, construisit un ballon gonflé à l'hydrogène, un gaz plus léger que l'air. Et il réussit à le faire voler en août. Etienne décida alors de franchir une étape supplémentaire, c'est à dire d'entreprendre un vol humain. Pilâtre de Rosier se proposa pour être le passager, mais c'était considéré comme trop dangereux, car les effets de telles variations d'altitude sur un organisme vivant n'étaient pas alors connus. Par conséquent, ils choisirent de prendre un canard, un coq et un mouton pour ce premier vol habité. Cela eut lieu le 19 septembre à Versailles. Le Roi de France - Louis XVI - assista au vol. On mit les trois animaux dans un panier suspendu à l'enveloppe. Après un vol de trois minutes, ils furent retrouvés vivants. Le mouton étaient même entrain de paître tranquillement. La preuve était donc faite que des êtres vivants -outre les oiseaux bien-sûr- étaient capable de voler sans danger

 

Le premier vol d'un homme

 Le seul frein à un vol humain était Louis XVI, qui, se sentant responsable de la vie de ses sujets interdisait un tel vol. A force de négociations, il finit par donner l'autorisation, mais refusa d'y assister. Les frères Montgolfier ne volèrent pas eux-mêmes car ils avaient promis à leur père qu'ils ne voleraient jamais dans leur ballon. Ce dernier n'était en effet pas convaincu de la sécurité de leur invention. Pilâtre de Rosier fut donc choisi pour le vol. Il y eut un passager supplémentaire, M. D'Arlandes, pour équilibrer la nacelle. Le panier était divisé en trois parties : les deux parties latérales contenaient les passagers, et le brûleur (un feu de paille) était au milieu. De plus les deux passagers pouvaient alimenter le feu avec de la paille pour contrôler l'altitude du ballon. Le vol eut lieu le 21 novembre 1783, une date qui entra dans l'Histoire. En fait, il semble que Pilâtre un sens très développé pour manœuvrer le ballon. Il sentait avec beaucoup de justesse à quel moment il devait être chauffé ou refroidi alors que M. D'Arlandes n'était pas très actif quant à lui. Ainsi, grâce à Pilâtre, ils réussirent à voler au-dessus de Paris durant 28 minutes environ. Leur altitude de vol avoisina les 1000m. Les frères Montgolfier avaient donc remporté la victoire du premier vol humain.

 

Réplique de fabrication Chaize

Depuis son invention, en 1783, la montgolfière est redevenue populaire après avoir sombré dans l'oubli pendant plusieurs décennies. C'est aux frères de Montgolfier, Joseph et Étienne, qu'on doit l'invention de la montgolfière. Après un certain nombre d'essais, les frères de Montgolfier décidèrent d'organiser la première manifestation publique le 4 juin 1783. Il y avait là une centaine de curieux. Un ballon sphérique de onze mètres de diamètre fabriqué avec de la soie et du papier, gonflé au-dessus d'un feu de paille et de laine, s'éleva à environ 180 mètres de hauteur. Il parcourut deux kilomètres en l'espace de dix minutes et redescendit doucement se poser. Le 19 septembre de la même année, devant le palais de Versailles, en présence du roi Louis XVI et devant une foule énorme, les frères de Montgolfier présentèrent leur dernier aérostat. Le ballon, de 12,5 mètres de diamètre et 17 mètres de hauteur, fabriqué avec du coton et du papier, était élégamment peint et décoré.

Dans une cage suspendue au-dessous, on installa un coq, un canard et un mouton, soit les premiers aéronautes de l'histoire. Le ballon s'éleva à 500 mètres de hauteur et parcourut une distance de trois kilomètres en huit minutes. Les animaux étaient indemnes.

Le 21 novembre 1783, Jean Pilâtre de Rozier et le marquis d'Arlandes, François Laurent, furent les premiers êtres humains à s'envoler. L'aérostat avait un volume d'environ 2040 mètres cubes, il mesurait 21 mètres de long par 14 mètres de large et pesait, à pleine charge, 725 kilogrammes. L'enveloppe était constituée d'une toile de coton imbibée d'alun pour l'imperméabiliser et la rendre moins combustible. Les décorations représentaient les armoiries royales et les signes du zodiaque. L'aérostat s'éleva majestueusement sous les yeux d'une foule immense (évaluée à plus de 500 000 personnes, soit presque la moitié de la population de Paris à l'époque). Il atteignit 900 mètres d'altitude. Il atterrit, sans dommages, après 25 minutes de vol, à huit kilomètres de son point de départ.

 
 

La traversée de la Manche et la mort de Pilâtre

Après la réussite de ce vol le ballon devint rapidement une mode. Les frères Montgolfier furent anoblis par Louis XVI. La population française était enthousiaste, même si certains mauvais esprits commençaient déjà à voir des conséquences néfastes : d'après eux, il n'y aurait plus de frontières, en particulier pour les voleurs, la vie privée pourrait être violée, et les militaires allaient utiliser le ballon à des fins mauvaises

Cependant la compétition entre Pilâtre et Charles (et en réalité entre les frères Montgolfier et Robert ) continuait. Charles réussit à voler plus haut et plus loin que Pilâtre grâce à son ballon à hydrogène. Puis Joseph de Montgolfier construisit un ballon de 23000m3 à Lyon. Cependant le vol qu'il fit avec ne fut ni très long ni très haut, car trop de gens voulurent monter dans la nacelle qui fut donc trop lourde. Beaucoup se moquèrent alors de lui et de son échec.

En 1784 une femme vola pour la première fois. ce fut Mme Tible. Les pilotes d'aérostats se mirent alors en tête de réaliser un nouveau rêve: traverser la Manche. Jean Pierre Blanchard construisit un navire volant avec des rames, suspendu à un ballon à hydrogène. Là encore Pilâtre entra dans la compétition, mais cette fois il perdit. Blanchard fut le premier. Cependant il avait fait le plus facile, c'est à dire d'Angleterre à la France, et Pilâtre construisit donc un ballon pour le faire dans le sens contraire. Ce ballon, en plus de l' air chaud, comportait un petit ballon gonflé d'hydrogène. Malgré les conseil de Montgolfier qui trouvait cela trop dangereux, il quitta la France en janvier 1785. Après quelques minutes de vol, la flamme du brûleur vint lécher le petit ballon d'hydrogène et l'enveloppe prit feu immédiatement. Le ballon plongea et Pilâtre volait trop haut pour survivre à la chute. Après avoir été le premier homme à voler, Pilâtre devint la première victime du vol en montgolfière

Le déclin des ballons à air chaud

Même si la mort de Pilâtre n'arrêta pas la pratique de la montgolfière, elle mit en évidence le danger des ballons à air chaud. De plus ils avaient un inconvénient important: on ne pouvait pas transporter suffisamment de paille pour aller aussi loin qu'avec un ballon à hydrogène. De plus, les dirigeables remplacèrent vite les ballons. En effet ils permettaient de traverser l'océan. Les ballons à air chaud ne furent quasiment plus utilisés jusqu'à la deuxième moitié du XXth siècle.

 

La montgolfière aujourd'hui

Au début du siècle, Louis Godard inventa un brûleur à pétrole, mais il n'était pas assez efficace pour donner une véritable utilité au ballon à air chaud. Il a fallu attendre les années soixante pour voir apparaître la montgolfière moderne, grâce à l'invention de nouveau matériaux, et surtout grâce à l'utilisation de brûleurs à propane. Depuis il n'y a pas eu de grosse évolution dans la forme de l'enveloppe ou dans les technologies utilisées.

De quoi se compose-t-elle?:

elle se compose de trois éléments principaux:

la nacelle

Elle est toujours construite en osier et son plancher en bois. Malgré l'apparition de nouveaux matériaux, l'osier est encore le plus solide et le plus résistant. Si les nouveaux matériaux sont peut-être plus légers, aucun ne concilie résistance et élasticité suffisante pour amortir le choc de l'atterrissage,du moins pour un prix équivalent.

On fabrique aujourd'hui des nacelles dont la capacité va de une à plus de 50 personnes. En Europe, on trouve en général des nacelles pouvant contenir de 4 à 6 personnes. Les grosses nacelles (parfois à deux étages!) sont en effet réservées aux vastes espaces, africains en particulier

le brûleur

Depuis l'avènement du brûleur à propane au début des années soixante, il n'a pas beaucoup évolué. Le principe est très simple: le propane contenu dans des bouteilles est sous pression donc liquide. Il passe dans un serpentin de vaporisation, dans lequel il est réchauffé et vaporisé, il peut alors être brûlé. l'air de l'enveloppe est ainsi chauffé, jusqu'à une centaine de degré, et le ballon devient donc plus léger que l'air. Le talent du pilote consiste à chauffer au bon moment. En effet le brûleur n'est pas utilisé de manière continue mais par à-coups et le pilote doit anticiper le refroidissement du ballon car l'action du brûleur n'est ressenti qu'une dizaine de secondes après.

l'enveloppe

Elle est fabriquée en nylon, un matériau qui résiste à de très hautes températures. De plus il ne brûle pas au contact de la flamme du brûleur. Il se peut qu'il fonde localement mais le feu ne se propagera jamais à toute l'enveloppe. Elle est reliée à la nacelle par des câbles en acier.

La forme de l'enveloppe est très semblable d'un ballon à l'autre. Certaines montgolfières publicitaires toutefois représentent des objets, mais on n'a pas le droit de transporter de passagers dedans, car elles sont trop instables.

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