Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Partenaires
Organismes
 CEA
 ESA
Sites Web
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
 A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | +
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 (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il...) chaud ayant une masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du matériau appelée masse volumique: ) plus faible que l'air environnant, le ballon s'élève dans les airs.

Histoire

Gravure représentant le 1er vol habité à la Folie Titon, le 19 octobre       1783.
Gravure représentant le 1er vol habité à la Folie (La folie désigne, en langage populaire, l'état d'une personne dont le discours et/ou les actions, le comportement ne semblent avoir aucun sens pour l'observateur....) Titon, le 19 octobre 1783.
plaque commémorative, à l'emplacement de la Folie Titon, à Paris.
plaque commémorative, à l'emplacement de la Folie Titon, à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la...).

La montgolfière (La montgolfière est un aérostat dont la sustentation est assurée par de l'air chauffé contenu par une enveloppe. La différence de masse volumique avec...) a été inventée par les frères Montgolfier (On entend par frères Montgolfier, Joseph-Michel Montgolfier (° 26 août 1740 - † 26 juin 1810) appelé souvent Joseph, et Jacques-Étienne Montgolfier (° 6 janvier 1745 - † 2 août 1799) appelé souvent Étienne, son cadet de cinq ans,...), Joseph-Michel et Jacques-Étienne, en 1782 ; la première expérience publique eut lieu le 4 juin 1783 à Annonay[1]. Le 19 septembre de la même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), un coq (Le coq est le représentant mâle adulte, principalement de plusieurs espèces presque exclusivement de galliformes, en partіculier le coq...), un mouton (Le mouton (Ovis aries) est un mammifère domestique herbivore de la famille des bovidés, de la sous-famille des Caprinés et du genre Ovis. L'homme élève le mouton pour sa viande,...) et un canard (Les canards sont des oiseaux aquatiques au bec caractéristique, domestiqués ou non. Le terme « canard » est un terme générique qui...) firent l'expérience du premier vol (Le premier vol ou vol inaugural d'un avion est la première occasion pour celui-ci de prendre les airs par ses propres moyens. C'est l'équivalent en...) habité à Versailles devant le roi Louis XVI (leur ballon est monté jusqu'à 480 mètres) , tandis que le 19 octobre à la Folie Titon, aujourd'hui située rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux d'activité économique. Elle met en relation et structure les différents quartiers, s'inscrivant de...) de Montreuil à Paris, à l'époque encore bourg (Un bourg est un grand village où se tient ordinairement un marché. On parle généralement de bourg pour désigner une cité de taille intermédiaire entre le village et la ville,...) de Saint-Antoine, le premier vol humain eut lieu, habité par Jean-Baptiste Réveillon, Jean-François Pilâtre de Rozier (Jean-François Pilâtre de Rozier, né à Metz le 30 mars 1754 et mort à Wimille (actuellement Wimereux près de Boulogne-sur-Mer) le 15 juin 1785 dans le...) et Giroud de Villette (Giroud de Villette est un des 3 premiers hommes à avoir jamais volé, le 19 octobre 1783, dans une montgolfière. L'événement se passsait à la Folie Titon, alors Manufacture Royale des papiers peints, dans...).

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.

Jean-François Pilâtre de Rozier perdit la vie (La vie est le nom donné :) quelque temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) plus tard lorsque sa rozière, aérostat (Un aérostat est un aéronef « plus léger que l'air », dont la sustentation est assuré par la poussée d'Archimède, contrairement à un aérodyne.) hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique), espèces (croisement interspécifique) ou genres...) constitué d'un ballon à gaz (Le ballon à gaz (ou aussi charlière) est un moyen de transport aérien, un aéronef plus "léger que l'air" aussi appelé aérostat. Contrairement à la...) enfermé dans une enveloppe de montgolfière (la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) du foyer dilate le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) et évite ainsi l'emport de lest), prit feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) et chuta.

La première femme à voler fut Élisabeth Thible (Élisabeth Thible, ou Tible, française, née à Lyon est l'une des premières femmes aéronautes de l'histoire, et la première à avoir effectué un vol en ballon à gaz.), le 4 juin 1786 à Lyon.

Après des débuts prometteurs, les montgolfières vont être supplantées par les charlières, les ballons à gaz, dont le premier s'est envolé le 1er décembre 1783 avec à son bord l'inventeur même du ballon le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces...) Charles et les frères Robert. Surtout quand l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), coûteux et difficile à préparer, pourra être remplacé par du gaz d'éclairage bon marché.

Monument commémorant le second (officiellement premier) vol humain au bois de Boulogne à Paris.
Monument commémorant le second (officiellement premier) vol humain au bois de Boulogne à Paris.

Les montgolfières étaient délicates à mettre en œuvre avec le foyer qu'il fallait alimenter sans mettre le feu au ballon, avec des escarbilles ou un fétu de paille à moitié consumé.

Pendant la période de déclin, les ballons n'étaient pas équipés de foyer, ils étaient gonflés à bloc au sol puis on lâchait tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.). La montgolfière s'élevait très rapidement pour un vol d'une dizaine de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...).

En 1972, l'utilisation d'une fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) synthétique pour l'enveloppe (le nylon), et d'un gaz de pétrole liquéfié (Le gaz de pétrole liquéfié (abrégé en GPL, LPG en Belgique) est un mélange d'hydrocarbures légers stocké à l'état liquide et issu du raffinage du pétrole (40 % des ressources...) (le propane) comme carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.), allaient relancer la montgolfière.

Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :)

Une montgolfière moderne est constituée de trois éléments principaux : l'enveloppe, le brûleur et la nacelle.

L'intérieur du ballon.
L'intérieur du ballon.

L'enveloppe

Si les frères Montgolfier avaient conçu leurs premières montgolfières en peaux d'animaux, aujourd'hui l'enveloppe est constituée d'un tissu de nylon, traité avec un vernis de polyuréthane pour le protéger des rayons ultraviolets et améliorer la capacité thermique (La capacité thermique (ou capacité calorifique) d'un corps est une grandeur permettant de quantifier la possibilité qu'a un corps d'absorber ou restituer de...), peut être lisse ou lobée. Dans les deux cas, l'enveloppe est constituée de fuseaux qui sont cousus ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...). La forme des fuseaux change selon le type de ballon désiré. Au delà de 120°C le nylon fond.

Le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) peut aller de 550 m3, pour emmener une personne seule, à plus de 24 000 m3 pour les plus grandes permettant l'emport de quarante-cinq personnes[2].

La diminution de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) par arrêt d'alimentation en air chaud suffit à atterrir quand il y a peu de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...). Les ballons sont également équipés de système permettant de les vider très vite. Il existe trois types de systèmes de dégonflement, deux réversibles et un définitif.

  • Les systèmes réversibles :
    • La soupape parachute (Le parachute est un dispositif destiné à freiner le mouvement, principalement vertical d'un objet ou d'une personne.) circulaire dans la partie supérieure de l'enveloppe qui est accrochée avant le gonflement grâce à des velcros, le pilote peut l'ouvrir, depuis la nacelle, en l'air pour libérer de l'air chaud en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de mettre le ballon en descente, la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...) permet à la soupape de se remettre en place dès que la corde d'ouverture est relâchée.
    • Le dégonflement rapide ; en réalité un dérivé du premier qui permet d'actionner cette même soupape et de la transformer en un cône permettant de libérer l'air beaucoup plus rapidement. La soupape revient en place en actionnant une autre corde. Ce système n'est normalement utilisé qu'à l'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes...) par vent fort pour éviter au ballon de traîner au sol.
  • Le système non réversible  : c'est un panneau de déchirure, triangle (En géométrie euclidienne, un triangle est une figure plane, formée par trois points et par les trois segments qui les relient. La dénomination de...) plus ou moins grand situé au dessus de l'équateur du ballon. Le pilote l'actionne au moyen d'une corde à l'atterrissage. Cette action a pour effet d'ouvrir le ballon libérant ainsi l'air chaud. Il faut remettre en place le système avant le prochain décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) au moyen de velcro ou autres sangles.
Chauffage de l'air dans le ballon
Chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) de l'air dans le ballon

Le brûleur

Le propane à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) est contenu dans des bouteilles (Sur les anciens navires à voiles, on appelait les bouteilles deux petits compartiments, un de chaque côté du tableau arrière servant de toilettes aux officiers du bord.) cylindriques en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) (ou acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de la construction...) plus lourd), placées dans la nacelle. Il va vers le brûleur où il se vaporise et se réchauffe dans un serpentin. Le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération...) 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.

La nacelle

Elles sont pratiquement toutes en osier. Beaucoup d'autres matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) 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 (Une combinaison peut être :) d'osier et rotin de Kooboo, Palambang et Tahiti (Tahiti est une île de la Polynésie française (collectivité d’outre-mer) située dans le sud de l’Océan Pacifique. Elle fait partie du groupe des îles du...), dont le brin est plus régulier et plus résistant. Pour trois passagers, les bouteilles, un peu de bagage, la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur,...) classique est 1 m de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.), 1,20 m de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) sur 1,10 m de largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En...).

Fonctionnement d'une montgolfière

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 (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation...) d'état des gaz parfaits.

Sous l'action de la chaleur, l'air se dilate. Sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) volumique diminue : donc, à pression constante, l'air chaud prend plus de place pour le même poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...), ou pèse moins lourd pour le même volume que l'air froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.). On peut vérifier ce phénomène, dans une pièce calme, en plaçant un thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer des températures. C'est le domaine d'étude de la thermométrie.) au sol et un autre au plafond (Par extension, un plafond représente le maximum de quelque chose :). On constate ainsi qu'il y a une légère différence de température et que l'air au plafond est plus chaud que l'air au sol.

Le poids de l'ensemble {ballon + air} dépend du poids 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 (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) d'Archimède qui est une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) constante et dirigée vers le haut (poids de l'air déplacé).

Comme la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) diminue avec l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la...), d'environ 1 hPa par 28 pieds (soit environ 8,40m), la masse de l'air déplacé par le ballon diminue. Un point (Graphie) d'équilibre sera atteint lorsque le poids de la montgolfière sera égal au poids de l'air qu'elle déplace. De l'air s'échappe de l'enveloppe du ballon lorsque la pression atmosphérique diminue.

Rassemblement au col des Saisies en 2005.
Rassemblement au col des Saisies en 2005.

Loisir

Aujourd'hui des sociétés proposent de brèves excursions – quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) – en montgolfière. Il s'agit d'un loisir assez onéreux.

Littérature

Les vingt-et-un ballons (The Twenty-One Balloons) de William Pène du Bois raconte l'histoire d'un scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) de San Francisco qui entreprend un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) du monde (Le mot monde peut désigner :) en montgolfière en 1883. Des oiseaux percent son ballon et il chute dans les eaux de l'archipel (Un archipel est un ensemble d'îles relativement proches les unes des autres. La proximité se double le plus souvent d'une origine géologique commune.) du Krakatoa. Alors qu'il nage vers la côte, il aperçoit un village (Un village est, à la campagne ou à la montagne, un ensemble d'habitations, de bâtiments à usages divers, de fermes... de proportion modérée (quelque dizaines de bâtiments)) de 80 habitants. Ils forment une société secrète qui s'enrichit en extrayant des diamants des mines du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et de tephras tels que les cendres. Ce...). Lorsqu'il explose le 27 août 1883, les 81 personnes s'entassent sur une plateforme accrochée à 20 montgolfières et survolent le monde, avant de sauter en parachute. Ce roman a obtenu la médaille Newbery en 1948.

Louis-Ferdinand Céline décrit dans Mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus...) à crédit les derniers soubresauts du plus leger que l'air : il est l'assistant d'un inventeur qui tente de gagner sa vie avec des démonstrations de montgolfières, alors que la mode est passée aux premiers aéroplanes.

Notes et références

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page. La liste des auteurs de cet article est disponible ici.