Une montgolfière

pour une excursion en plein air !

Joseph Kabuya Mukendi est doctorant à l'École Polytechnique de Montréal en géni minier.

Joseph Kabuya Mukendi est doctorant à l'École Polytechnique de Montréal en géni minier.

par Joseph Kabuya Mukendi

La montgolfière a été inventée par les frères Joseph-Michel et Jacques-Étienne, en 1782. Le premier vol officiel de leur ballon à air chaud a été expérimenté place des Cordeliers à Annonay, le 4 juin 1783.

Le 19 septembre de la même année, un coq, un mouton et un canard firent l'expérience du premier vol habité à Versailles devant le roi Louis XVI, leur ballon s'est envolé jusqu'à 480 mètres. Le 19 octobre à Paris, le premier vol humain eut lieu, effectué par Jean-François Pilâtre de Rozier et Giroud de Villette. Le ballon est alors captif, c'est-à-dire relié au sol par un cordage.

Le 21 novembre 1783, Jean-François Pilâtre de Rozier et le marquis d'Arlandes firent un second vol, qui fut commémoré plus officiellement comme étant le premier. La première femme à voler fut Élisabeth Thible, le 4 juin 1784 à Lyon. À la fin des années 1950, l'utilisation d'une fibre synthétique pour l'enveloppe (le nylon) et d'un gaz de pétrole liquéfié (le propane) comme carburant, allaient relancer la montgolfière, en permettant un usage souple et sécurisé.

Les premières montgolfières ainsi modernisées volent d'abord aux États-Unis. Elles arrivent en France en 1972. Une montgolfière moderne est constituée de trois éléments principaux : l'enveloppe, le brûleur relié aux réservoirs de carburant et la nacelle.

Les frères Montgolfier avaient conçu leurs premières montgolfières en papier et en tissu (taffetas de soie). Aujourd'hui l'enveloppe est constituée d'un tissu (généralement nylon ou polyester) enduit (polyuréthane, silicone...) destiné à le protéger des rayons ultraviolets et réduire le taux de fuite de l'air chaud. Le volume peut varier de 250 m3 à plus de 24 000 m3.

La nacelle est principalement en osier ou en rotin, avec bien souvent un plancher en contreplaqué. Beaucoup d'autres matériaux ont été utilisés, mais on est toujours revenu à ces matériaux naturels, qui offrent une souplesse indispensable, surtout lors d'atterrissage. Pour embarquer 3 personnes et les bouteilles, la dimension classique est 1,15 m de hauteur, 1,20 m de longueur sur 1,10 m de largeur. La plus grosse montgolfière au monde peut transporter 36 passagers.

Le brûleur est arrimé à la nacelle par quatre cannes qui le supportent et il se situe sous la « bouche » de l'enveloppe en délivrant une longue flamme (3 à 6 m). Le propane à l'état liquide est contenu dans des bouteilles cylindriques en aluminium (ou acier ou encore en titane), placées dans la nacelle. Il alimente le brûleur à travers des tuyaux en caoutchouc (grâce à la pression du gaz) où il se vaporise dans un serpentin de détente. Le mélange air-propane est enflammé par une veilleuse continue. La longue flamme réchauffe l'air contenu dans le ballon, ce qui permet son ascension.

Les montgolfières exploitent d'une part le principe d'Archimède. La poussée d'Archimède est la force reçue d'un corps plongé dans un gaz égale au poids du volume déplacé de ce gaz. Elles exploitent d'autre part, le principe caractéristique des gaz qui est décrit par l'équation d'état des gaz parfaits et selon laquelle le produit de la pression du gaz par son volume est toujours proportionnel à sa température.

Le poids de l'ensemble {ballon + air} dépend du poids de l'air contenu dans l'enveloppe. Sous l'action de la chaleur, l'air se dilate et sa masse volumique diminue. Cette diminution de la masse volumique de l’air fait que le poids de l'ensemble diminue et le ballon peut flotter dans l’air, car le poids va devenir inférieur à la poussée d'Archimède qui est une force constante dirigée vers le haut (poids de l'air déplacé). La pression atmosphérique diminuant avec l'altitude (soit environ 1mbar par 8,53 m au niveau de la mer), la masse de l'air déplacé par le ballon se réduit avec l'élévation du ballon. Le point d'équilibre sera atteint lorsque le poids de la montgolfière sera égal au poids de l'air déplacé. La diminution de température par arrêt d'alimentation en air chaud suffit à atterrir quand il y a peu de vent.

Observateur durant la Première Guerre mondiale (1918)

La première utilisation militaire se fit pendant la bataille de Fleurus en permettant d'observer le déploiement ennemi. Durant la Première Guerre mondiale un usage intensif en est fait pour les réglages d'artillerie et ils seront en compétition avec l'aviation encore à ses débuts. La Deuxième Guerre mondiale marque la fin de ce type d'usage, ils seront plutôt défensifs, pour gêner les mouvements de l'aviation. Actuellement, des sociétés commerciales ayant la licence de transport proposent de brèves excursions en montgolfière, généralement autour d'une heure de vol. Il s'agit d'un loisir assez onéreux.


Références :https://fr.wikipedia.org/wiki/Montgolfi%C3%A8re
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%A8res_Montgolfier