Aérostat

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. Ces ballons furent utilisés en tant qu'armement par les Japonais (projet Fugo).
• un ballon captif, maintenu par câble, Sa hauteur est contrôlée par un treuil, sa portance équilibre son poids et la traction du câble. Les ballons captifs ont été utilisés en tant que ballons d'observation, ballons de barrage, ballons d'espionnage.

Dirigeable souple Santos-Dumont en 1901.

On distingue :

• Montgolfière (ballon à air chaud)
• Ballon à gaz ou 'Charlière'
• Rozière, un ballon mixte comprenant une enveloppe à gaz entourée d'une montgolfière
• Ballon solaire, utilisant le rayonnement solaire pour chauffer l'intérieur du ballon
• Ballon stratosphérique, un ballon à gaz conçu pour monter dans la stratosphère, dont le ballon-sonde

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.

• Un dirigeable rigide possède des poches de gaz entourées d'un cadre recouvert d'une peau étanche (ex. Zeppelin et R100) ;
• Un semi-rigide possède une poche de gaz dégonflable mais un cadre pour le maintenir en place (ex. : Lebaudy, Clément-Bayard[3], Zeppelin NT) ;
• Un dirigeable à enveloppe souple se gonfle comme un ballon, appelé « blimp » en anglais (ex. : le dirigeable La France de Renard et Krebs, les modèles Parseval et Santos-Dumont).

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 XX^e siècle.

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’une montgolfière à air chaud. Le premier ballon à hydrogène habité vola peu de temps après la montgolfière des Frères Montgolfier. L'hydrogène est rapidement devenu le gaz le plus courant pour les ballons et plus tard, les dirigeables. Cependant l'hydrogène est très inflammable, et après plusieurs accidents majeurs dans les années 1930 (notamment la catastrophe du dirigeable Zeppelin Hinderburg en 1937), il fut abandonné au profit de l'hélium.

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 XX^e 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.

Un quasi-vide permet de se passer totalement de la masse restante d'un gaz plus léger que l'air et permet théoriquement une force de levage plus élevée. En pratique, la résistance à la compression de l'enveloppe de l'aérostat, qui doit cependant rester suffisamment légère, est un problème non résolu aujourd'hui.

• Aérostation
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• Ballon (aéronef)
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• Voilier des airs
• Zeppelin et dirigeables dans les œuvres artistiques et culturelles