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Qu'est ce qu'une montgolfière ?
La montgolfière est un moyen de transport aérien, un aéronef plus léger que l'air aussi appelé aérostat. Le concept est simple, on gonfle une enveloppe grâce à de l'air chaud. L'air chaud ayant une masse volumique plus faible que l'air environnant, le ballon s'élève dans les airs.
Un peu d'histoire...
La montgolfière a été inventée par les frères Montgolfier, Joseph-Michel et Jacques-Étienne, en 1782. La première expérience publique eut lieu le 4 juin 1783 à Annonay. 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 est monté jusqu'à 3600 mètres) , tandis que le 19 octobre à la Folie Titon, aujourd'hui située rue de Montreuil à Paris, à l'époque encore bourg de Saint-Antoine, le premier vol humain eut lieu, habité par Jean-Baptiste Réveillon, Jean-François Pilâtre de Rozier et Giroud de Villette.
Le 21 novembre, Jean-François Pilâtre de Rozier et le Marquis d'Arlandes firent un second vol, qui fut commémoré plus officiellement comme étant le premier.
Les différentes parties d'une montgolfière
Voici l'ensemble des constituants d'un aérostat. Cliquez sur un élément et vous arriverez directement à un paragraphe d'explications concernant le sujet en question. Pour plus d'informations techniques, n'hésitez pas à consulter la rubrique "plus d'infos"
L'enveloppe - La nacelle - Le brûleur
L'enveloppe
L'enveloppe est la partie du ballon qui contient l'air chaud. Elle doit être résistante, étanche et légère. Le tissu, la forme des fuseaux et les coutures sont conçus pour résister à la pression exercée à l'intérieur du ballon, aux effets de la chaleur et des rayons du soleil, ainsi qu'aux éventuelles déchirures.
Aujourd'hui, elle est constituée d'un tissu de nylon, traité avec un vernis de polyuréthane pour le protéger des rayons ultraviolets et améliorer sa capacité thermique ; elle peut être lisse ou lobée.
La nacelle
Elles sont pratiquement toutes en osier. Beaucoup d'autres matériaux ont été utilisés, mais on est toujours revenu à l'osier : le plus souple. Sauf pour la fabrication du constructeur Français « Ballons-Chaize » qui utilise le rotin et le constructeur Britannique « Cameron Balloons » qui utilise une combinaison d'osier et rotin de Kooboo, Palambang et Tahiti, dont le brin est plus régulier et plus résistant. Pour trois passagers, les bouteilles, un peu de bagage, la dimension classique est 1 m de hauteur, 1,20 m de longueur sur 1,10 m de largeur.
Le brûleur
Le propane à l'état liquide est contenu dans des bouteilles cylindriques en aluminium (ou acier plus lourd), placées dans la nacelle. Il va vers le brûleur où il se vaporise et se réchauffe dans un serpentin. Le mélange air-propane est enflammé par une veilleuse continue. La longue flamme, juste sous l'ouverture de l'enveloppe, réchauffe l'air contenu dans le ballon, ce qui permet son ascension.
Le décollage
A priori, un ballon peut décoller depuis n'importe quel terrain. Il faut toutefois considérer la topographie, la météorologie et la législation en vigueur. Le lieu idéal pour le décollage est à la lisière d'une forêt qui protège du vent la préparation et le gonflage des ballons. Les pilotes de ballon connaissent bien les professionnels des services météorologiques puisqu'ils s'informent régulièrement sur les conditions avant le vol.
La première étape est donc le gonflage du ballon, plus particulièrement de l'enveloppe. Celle_ci est gonflée avec de l'air froid alors qu'elle est posée à plat sur le sol. Le schéma suivant explique le procédé :
Une fois le ballon gonflé et accroché à la nacelle, il faut alors le relever. Cette étape dépend énormément des conditions climatiques au sol, notamment de la vitesse du vent. C'est pourquoi, comme le montre le schéma suivant, le ballon est accroché à une voiture pour éviter qu'il s'envole au moment où il atteint la verticalité.
Le ballon est alors prêt à décoller pour un voyage exceptionnel dans les airs : un moment inoubliable gravé pour toujours dans la mémoire !
Pourquoi la montgolfière vole... faisons un peu de sciences
Les montgolfières exploitent d'une part le principe d'Archimède et d'autre part la caractéristique des gaz d'avoir leur produit (pression * volume) égal à leur produit (constante * température). Ce deuxième principe est décrit par l'équation d'état des gaz parfaits.
Sous l'action de la chaleur, l'air se dilate. Sa masse volumique diminue : donc, à pression constante, l'air chaud prend plus de place pour la même masse, ou pèse moins lourd pour le même volume que l'air froid. Or, la masse de l'ensemble {ballon + air} dépend de celle de l'air contenu dans l'enveloppe. Si l'on diminue la masse volumique de l'air contenu dans l'enveloppe, 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 et dirigée vers le haut (poids de l'air déplacé), ce qui explique aussi qu'un bateau flotte. Comme la pression atmosphérique diminue avec l'altitude la masse de l'air déplacé par le ballon diminue. Un point d'équilibre sera alors atteint lorsque le poids de la montgolfière sera égal au poids de l'air qu'elle déplace et l'aérostat pourra alors se déplacer dans les airs à une altitude constante...
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