Ballon (aéronef)
Un ballon est un aérostat non motorisé qui peut rester en sustentation dans l'air en raison de sa portance dans l'atmosphère terrestre. Un ballon peut être libre, se déplaçant avec le vent, ou amarré à un point fixe (ballon captif). Il est distinct d'un dirigeable, qui est un aérostat motorisé qui peut se propulser dans l'air d'une manière contrôlée.
Types de ballon
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Il existe trois types de ballons :
- Le ballon à air chaud ou « montgolfière » obtient sa flottabilité en chauffant l'air à l'intérieur du ballon. Il est devenu le type le plus commun depuis les années 1960.
- Le ballon à gaz ou « charlière » est gonflé avec un gaz de plus faible masse moléculaire que l'atmosphère ambiante. La plupart des ballons à gaz utilisent une pression identique à la pression de l'atmosphère (1 atmosphère soit un peu plus d'un bar au niveau de la mer). Un ballon en surpression peut fonctionner avec du gaz de sustentation avec une pression qui dépasse celle de l'air environnant, dans le but de limiter voire d'éliminer la perte de chauffage due au contact avec les alentours. Les ballons à gaz sont remplis de gaz tels que :
- l'hydrogène, à l'origine largement utilisé, mais quasiment abandonné depuis la catastrophe du zeppelin LZ 129 Hindenburg en 1937, en raison de sa grande inflammabilité ;
- l'hélium, utilisé aujourd'hui pour tous les dirigeables et ballons à gaz ;
- d'autres gaz, tel que l'ammoniac, le gaz de houille et le méthane, mais ceux-ci ont une capacité de levage limitée, doublée d'autres défauts de sécurité, ils n'ont donc été que peu utilisés.
- La « rozière », ballon à mode de sustentation mixte, gaz chauffé et non chauffé, dans des enveloppes distinctes. Ce type de ballon est souvent utilisé pour les records de vols de longue distance tels que les circumnavigations.
Caractéristiques
Un ballon est conceptuellement la plus simple de toutes les machines volantes. Le ballonnet est une enveloppe de tissu rempli avec un gaz qui est plus léger que l'atmosphère environnante. Comme l'ensemble du ballon est moins dense que son environnement, on monte, en prenant avec elle une nacelle, fixée au-dessous, qui transporte des passagers, des animaux ou une charge utile. Bien qu'un ballon n'a pas de système de propulsion, un contrôle directionnel est possible grâce à l'élévation du ballon ou la descente en altitude pour trouver la direction des vents favorables.
- Ballons à air chaud ou montgolfières
Les premiers ballons capables de transporter des passagers utilisés à air chaud pour obtenir la sustentation a été construit par les frères Joseph et Étienne Montgolfier à Annonay en France.
- Ballons à gaz ou charlière
Les ballons utilisant de l'hydrogène gazeux pour la sustentation ont été effectuées moins d'un mois plus tard. Ils ont été inventés par le professeur Jacques Charles et premier vol fut effectué le . Les ballons à gaz ont une plus grande portance et peuvent effectuer de plus longs parcours que ceux à air chaud. Les ballons à gaz ont dominé les montgolfières durant près de deux siècles. Au XIXe siècle, il était courant d'utiliser le gaz de ville pour remplir les ballons, ce n'était pas de l'hydrogène gazeux pur et il était beaucoup moins cher et facilement disponible.
Parmi les usages singuliers des ballons à gaz, on peut noter : les ballons montés lors du siège de Paris, les ballons stratosphériques, les ballons sonde.
- Ballons mixte ou rozière
Le troisième type de ballon a été inventé par Pilâtre de Rozier et fut un modèle hybride entre les ballons à air chaud et les ballons à gaz. Reprenant les avantages des ballons de gaz capable de voler pendant une longue période, et les avantages des ballons à air chaud en mesure de changer facilement d'altitude, de sorte que le ballon Rozière était à la fois un ballon d'hydrogène et un ballon à air chaud, les deux systèmes cohabitant séparément. En 1785, Pilâtre de Rozier a décollé pour une tentative de traverse la Manche, mais le ballon s'est dégonflé brusquement après une demi-heure de vol. Pilâtre de Rozier et son passager furent tué. Cet accident fut le premier mortel en ballon.
Historique
Les premiers ballons à air chaud sans pilote sont très populaires dans l'histoire chinoise. L'érudit et stratège Zhuge Liang du Royaume de Shu, à l'époque des Trois Royaumes de Chine (220-280 AD), a utilisé des lanternes aéroportées pour la signalisation militaire. Ces lanternes sont connues sous le nom de lanterne céleste.
Le premier vol habité enregistré a été fait dans un ballon à air chaud construit par les frères Montgolfier, le . Le vol a commencé à Paris et atteint une hauteur d'environ 150 mètres. Les pilotes, Jean-François Pilâtre de Rozier et François Laurent d'Arlandes, ont parcouru environ 9 kilomètres en 25 minutes.
Le , le professeur Jacques Charles et les frères Robert font le premier vol en ballon à gaz, également depuis Paris. Leur ballon rempli d'hydrogène a volé à près de 600 mètres d'altitude, est resté en l'air pendant plus de 2 heures et a parcouru une distance de 44 km. L'atterrissage se situa dans la petite ville de Nesles-la-Vallée.
Pilâtre de Rozier a pris part à un autre vol le dans une version modifiée du premier ballon des Montgolfier baptisé "La Marie-Antoinette" en l'honneur de la reine. Il a décollé devant le roi de France Louis XVI et le roi Gustave III de Suède. Avec Joseph Proust, le ballon a volé vers le nord à une altitude d'environ 3000 mètres, au-dessus des nuages. Il a voyagé sur une distance de 52 km en 45 minutes avec le froid et les turbulences qui l'ont forcé à descendre après la ville de Luzarches, vers Orry-la-Ville, près de la forêt de Chantilly. Il a établi trois records, ceux de vitesse, d'altitude et de distance parcourue.
Jean-Pierre Blanchard a réalisé le premier vol habité d'un ballon en Amérique le , après une tournée en Europe pour détenir le record pour le premier vol en ballon dans les pays tel que les Pays-Bas autrichiens, l'Allemagne, les Pays-Bas et la Pologne. Aux États-Unis, son ballon rempli d'hydrogène a décollé d'une cour de la prison de Philadelphie, en Pennsylvanie, en présence du président américain George Washington. Le vol a atteint 1770 mètres d'altitude et a atterri dans le comté de Gloucester dans le New Jersey.