Les montgolfières sont des moyens de transport aériens qui restent dans les airs grâce à la différence de densité entre l'air extérieur et intérieur du ballon. Les ballons sont un exemple clair de mécanique des fluides, puisque l'air est un fluide et que le principe d'Archimède leur est appliqué.
Ce mode de vol est normalement utilisé pour transporter des passagers lors de voyages récréatifs ou pour réaliser des campagnes publicitaires. Des championnats de montgolfières, des festivals et des traversées comme celle de la Manche sont également organisés .
Qu'est-ce qu'une montgolfière ?
Une montgolfière est, par essence, un avion non motorisé qui reste en l’air grâce à la différence de densité entre l’air chaud à l’intérieur de la montgolfière et l’air froid à l’extérieur.
Le ballon est constitué d'un grand sac, appelé enveloppe, qui contient de l'air chaud ou un gaz plus léger que l'air, comme l'hélium ou l'hydrogène. Au bas du ballon se trouve une nacelle ou une gondole où se trouvent les passagers et le pilote.
Souvent, l'enveloppe présente une ouverture en bas, laissant entrer l'air chaud généré par un brûleur à gaz, qui est l'élément qui fournit en réalité la force ascendante nécessaire au vol du ballon.
Les différents types de montgolfières
Il existe plusieurs types de montgolfières, même si la plus courante est la montgolfière. Ce type de ballon utilise de l'air chauffé par un brûleur au propane, permettant au pilote de contrôler l'altitude de l'avion en régulant la température de l'air dans l'enveloppe.
Plus l’air à l’intérieur du ballon est chaud, plus sa densité est faible et plus la force de levage est grande, permettant au ballon de monter.
Un autre type de ballon utilise des gaz comme l'hélium ou l'hydrogène. Ces gaz, étant plus légers que l’air, assurent la portance sans qu’il soit nécessaire de recourir à des brûleurs pour chauffer l’air. Cependant, les ballons à gaz sont moins courants aujourd'hui en raison de l'inflammabilité de l'hydrogène et du coût élevé de l'hélium.
Explication physique : principe d'Archimède et mécanique des fluides
Le fonctionnement des montgolfières est basé sur le principe d'Archimède selon lequel tout objet immergé dans un fluide subit une force ascendante égale au poids du fluide déplacé. Dans le cas d'une montgolfière, le « fluide » est l'air qui l'entoure.
Lorsque l’air à l’intérieur de l’enveloppe du ballon est chauffé, sa densité diminue par rapport à l’air froid extérieur, créant une force ascendante qui permet au ballon de s’élever.
De plus, la thermodynamique joue un rôle crucial dans le vol d’une montgolfière. L'énergie chimique du gaz propane est convertie en énergie thermique grâce au brûleur, qui chauffe l'air de l'enveloppe et permet au ballon de monter.
Le pilote contrôle assez précisément l'altitude du ballon en régulant la quantité de chaleur introduite dans l'enveloppe. Si le pilote veut descendre, il réduit simplement la chaleur, permettant à l'air de se refroidir et au ballon de perdre sa flottabilité.
Combien de personnes peuvent voler dans une montgolfière ?
Le nombre de personnes pouvant voler dans une montgolfière dépend de la taille et de la capacité de la montgolfière. Les ballons plus petits transportent généralement une à deux personnes, ce qui est idéal pour les vols plus intimes ou les loisirs personnels.
Cependant, les ballons plus gros, destinés à des activités touristiques ou commerciales, peuvent transporter plus de 20 personnes à la fois, pilote compris.
La capacité totale est déterminée non seulement par la taille de l’enveloppe du ballon, mais également par le poids maximum que peut supporter l’air chaud ou le gaz utilisé pour le levage.
Sécurité : accidents de montgolfières
Même si les accidents de montgolfières sont rares, lorsqu’ils surviennent, ils peuvent avoir de graves conséquences. L'un des risques les plus courants est la possibilité de collision avec des obstacles tels que des bâtiments, des arbres ou des lignes électriques. Les pilotes doivent donc être constamment vigilants et planifier soigneusement leurs itinéraires de vol.
Le bon état du matériel est essentiel pour garantir un vol en toute sécurité. Avant chaque vol, les pilotes doivent vérifier minutieusement l'enveloppe du ballon, les brûleurs et la quantité de gaz propane disponible pour s'assurer que tout fonctionne correctement.
De plus, les conditions météorologiques jouent un rôle crucial dans la sécurité des vols. Les vents violents ou les tempêtes peuvent constituer un grand danger pour les montgolfières, c'est pourquoi les vols n'ont lieu que lorsque la météo est favorable.
L'histoire des montgolfières
Le concept de voler fascine les humains depuis des temps immémoriaux, mais c'est au XVIIIe siècle que les frères Joseph-Michel et Jacques-Étienne Montgolfier, deux Français, réalisent le premier vol habité en montgolfière en 1783.
Ils ont utilisé de l'air chaud pour gonfler un grand ballon de soie et de papier qui transportait des passagers au-dessus de Paris, marquant ainsi une nouvelle étape dans l'histoire de l'aviation. Il s’agissait du premier vol humain documenté et représentait une avancée significative dans la compréhension de la manière dont les humains pouvaient dominer le ciel.
Depuis, les montgolfières ont considérablement évolué en termes de technologie, de design et de sécurité. Les ballons modernes sont fabriqués à partir de matériaux plus résistants, comme le nylon, et utilisent des brûleurs à gaz propane pour chauffer l'air, permettant ainsi un meilleur contrôle sur l'altitude et la durée du vol.
Cependant, les principes de base du vol en ballon sont restés pratiquement inchangés depuis les premières expériences des Montgolfier.