Aérostat

aéronef qui est plus léger que l'air

Un aérostat est un aéronef dont la sustentation est assurée principalement par une force aérostatique, la poussée d'Archimède, contrairement aux aérodynes, dits « plus lourds que l'air », qui utilisent la portance aérodynamique de leur voilure. Cette catégorie d'aéronefs, parfois appelés « plus léger que l'air », inclut les ballons (non motorisés) et les dirigeables (motorisés). Le pilote d'un aérostat est un aéronaute, le terme « aérostier » désignant plus spécifiquement un aéronaute militaire.

L'Aérostat Giffard en 1852, lors d'un vol de démonstration entre Paris et Élancourt.
Préparations avant le départ d'un concours de ballons libres en Allemagne, en , lors du grand printemps des ballons en vue de la prochaine compétition Gordon-Bennett-Wettfliegen de Los Angeles.
L'USS Akron (ZRS-4) en vol (1931)
Aérostat de barrage
Photo Vladimir Granovskiy (1942)

PrincipesModifier

Une partie importante du volume d'un aérostat consiste en une ou plusieurs enveloppes remplies d'un gaz plus léger que l'air ambiant, tel que de l'air chaud (dans le cas des montgolfières), de l'hydrogène ou de l'hélium.

La force qui permet à un aérostat de s'élever et de se maintenir en altitude est la portance aérostatique[1]. C'est la poussée d'Archimède découlant de la différence de masse volumique entre l'air chaud ou le gaz contenu dans l'aérostat par rapport à de l'air extérieur, plus dense. À l'équilibre, elle compense exactement le poids des autres éléments de l'aérostat, qui n'est donc pas alors « plus léger » mais « aussi léger » que l'air.

HistoireModifier

Ce principe était probablement connu des Chinois (inventeurs présumés du papier) : l'envol de petits ballons de papier gonflés à l'air chaud était pratiqué par eux (lanterne céleste). De nombreux précurseurs (entre autres Bartolomeu de Gusmão, Francesco Lana de Terzi et Joseph Galien (en)) ont illustré ce principe. Les premières applications pratiques d'envol d'engins plus importants ont été réalisées par les Français Joseph et Étienne de Montgolfier, et le physicien Jacques Charles.

  • En 1782, les frères Montgolfier expérimentent des ballons de toile recouverte de papier, maintenus gonflés par un feu de paille et de laine entretenu sous l'orifice et vont jusqu'à envoyer des animaux dans les airs.
  • Le , Jean-François Pilâtre de Rozier s'élève à 84 mètres avec un engin captif.
  • le , « Pilâtre de Rosier et le Marquis François-Laurent d'Arlandes s'envolent à partir des jardins de la Muette, traversent la Seine à Passy et se posent - dix minutes plus tard - à la Butte-aux-Cailles après avoir atteint 1 000 mètres d'altitude[2]. »
  • le , la bataille de Fleurus voit la première utilisation militaire d'un ballon d'observation.
  • Le L'aérostat Giffard est le premier ballon dirigeable à hélice et gouvernail, expérimenté le de Paris à Élancourt, par Henri Giffard.
  • Durant la Guerre franco-allemande de 1870, Léon Gambetta quitte Paris assiégé le 7 octobre à bord du ballon monté " Armand-Barbès", pour arriver à Tours le 9, afin de rejoindre d'autres membres du Gouvernement de la Défense nationale.
  • En 1873, est déposé par Joseph Spiess le brevet du seul et unique aérostat à coque rigide français, une année avant Ferdinand von Zeppelin.
  • En 1875, trois aérostiers français dépassent 8 600 m, deux d'entre eux y trouve la mort.
  • Le 11 novembre 1906, c'est la première traversée des Alpes en ballon, signée par les Italiens Usuelli et Crespi, partis de Milan pour Aix-en-Savoie (aujourd'hui Aix-les-Bains).
  • En 1931, le professeur Auguste Piccard et son assistant dépassent 16 000 mètres dans une cabine pressurisée.
  • Le 17 août 1978 , Ben Abruzzo, Larry Newman et Maxie Anderson effectuent la première traversée de l'Atlantique dans un ballon à l'hélium.

Différents types d'aérostatsModifier

BallonModifier

Un ballon est un aérostat non motorisé. ce peut être :

  • un ballon libre, qui dérive en subissant la vitesse et la direction du vent, mais peut se diriger en faisant varier son altitude. Du fait qu'un ballon libre vole à la même vitesse que le vent, pour les passagers, le vol est très calme car il n'y a aucun vent relatif.
 
Dirigeable souple Santos-Dumont en 1901.

On distingue :

  • Rozière, un ballon mixte comprenant une enveloppe de gaz entourée d'une montgolfière

DirigeableModifier

Un « ballon dirigeable » est un ballon muni d'un ou plusieurs moteurs et de gouvernes permettant d'en contrôler la direction, la vitesse et la hauteur. Cette classe d’aérostats se divise en trois catégories : les rigides, les semi-rigides et les enveloppes-souples.


Gaz assurant la sustentationModifier

Air chaudModifier

L'air se dilate en chauffant, ce qui diminue sa densité permettant ainsi de s'élever. De petites montgolfières ou lanternes sont utilisées en Chine depuis l'Antiquité. Le premier aérostat moderne, fabriqué par les frères Montgolfier, était à air chaud, cependant la plupart des premiers ballons étaient à gaz. L’intérêt pour le vol en montgolfière ne s’est réveillé que dans la seconde moitié du XXe siècle.

HydrogèneModifier

Le dihydrogène (plus couramment appelé hydrogène) est le plus léger de tous les gaz. Un ballon à l'hydrogène ne nécessite pas de brûler du carburant et peut donc rester en l'air bien plus longtemps qu’un montgolfière à air chaud. Le premier ballon habité à l'hydrogène vola peu de temps après les frères montgolfière et l'hydrogène est rapidement devenu le gaz le plus courant pour les ballons et plus tard, les dirigeables. Cependant l'hydrogène est inflammable, après plusieurs catastrophes majeures dans les années 1930 (Catastrophe du dirigeable Zeppelin Hinderburg en 1937) il fut abandonné.

HéliumModifier

L'hélium présente l'avantage d'être ininflammable et non toxique. Il possède un pouvoir d'élévation presque équivalent (environ 92 %) à celui de l'hydrogène. Il n’a été découvert en quantité qu’au début du XXe siècle et pendant de nombreuses années, seuls les États-Unis en avaient assez pour l'utiliser dans des dirigeables. Presque tous les ballons à gaz et les dirigeables utilisent maintenant de l'hélium.

Notes et référencesModifier

  1. « Archives municipales de Nantes : l'aérostat nantais, de 1783 à nos jours : évolution des aérostats depuis 1783 », sur www.archives.nantes.fr (consulté le 3 mars 2019)
  2. Dictionnaire des Inventions, Berger Levrault Ed. 1982
  3. Photo du Clément-Bayard sur Nogent-sur-Marne Aero-mondo.fr

AnnexesModifier

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Articles connexesModifier

Liens externesModifier

La montgolfière, histoire d'une innovation "made in Annonay"