Ballon (aéronef)
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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, aérostat motorisé, qui peut se diriger dans l'air d'une manière contrôlée.
Ballons à air chaud ou montgolfières
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Un « ballon » est conceptuellement la plus simple de toutes les machines volantes. Il est sustenté par un ballon ou des enveloppes de tissu remplies avec un gaz de sustentation ou de compensation qu'on appelle ballonnets. Comme l'ensemble du ballon est moins dense que son environnement, il peut s'élever en emportant sous lui une nacelle 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.
Il existe trois types de ballons :
- Le ballon à air chaud ou « montgolfière » obtient sa flottabilité en chauffant l'air à l'intérieur de son enveloppe ouverte.
- Le ballon à gaz ou « charlière » est gonflé avec un gaz de plus faible masse moléculaire que l'atmosphère ambiante.
- La « rozière », ballon à mode de sustentation mixte, gaz chauffé et non chauffé, dans des enveloppes distinctes.
Les premiers ballons capables de transporter des passagers utilisaient de l'air chaud pour obtenir la sustentation. Ils tiennent leur nom des frères Joseph et Étienne Montgolfier dès [1]. C'est devenu le type de ballon le plus commun depuis les années 1960.
Ballons à gaz ou charlière
Ces ballons sont remplis de gaz tels que :
- l'hydrogène, à l'origine largement utilisé, mais quasiment abandonné en raison de sa grande inflammabilité, depuis la catastrophe du zeppelin LZ 129 Hindenburg en 1937 ;
- l'hélium, utilisé aujourd'hui pour la plupart des 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.
Ils ont été inventés par le professeur Jacques Charles. La plupart sont gonflés à une pression proche de la pression atmosphérique (1 atmosphère soit un peu plus d'un bar au niveau de la mer). Ils peuvent aussi fonctionner en surpression par rapport à 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 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 gaz était beaucoup moins cher que l'hydrogène, moins inflammable 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
Ce troisième type de ballon a été inventé par Pilâtre de Rozier ; c'est 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. Ce type de ballon est souvent utilisé pour les records de vols de longue distance tels que les circumnavigations.
