Montgolfière

Une montgolfière s'élève parce que l'air chauffé dans son enveloppe est plus léger que l'air plus frais qui l'entoure. Les frères Montgolfier, qui avaient fait voler un petit modèle dans une pièce en 1782, en montrèrent une en public pour la première fois en 1783, et le 21 novembre de cette année-là leur ballon emporta deux hommes au-dessus de Paris, premier vol humain libre.

Ce que c’est

Une montgolfière est un grand sac léger, l’enveloppe, ouvert par le bas et rempli d’air chauffé. L’air chaud est moins dense que l’air froid : le sac et ce qui y est suspendu pèsent moins que l’air extérieur qu’ils déplacent, et l’ensemble s’élève. Rien ne la propulse : un ballon monte quand on chauffe l’air qu’il contient, descend quand cet air refroidit, et dérive avec le vent.

Le ballon de la planche est celui que Joseph et Étienne Montgolfier, papetiers d’Annonay, construisirent pour le premier vol libre avec des hommes à bord, le 21 novembre 1783. Les récits lui donnent un peu plus de 20 m de haut. Il était fait d’une toile, décrite comme du lin ou du taffetas, doublée de papier et enduite d’un vernis à l’alun pour la protéger du feu, et peinte en bleu et or. Une galerie d’osier en anneau entourait le goulot ouvert et portait les deux aéronautes ; un réchaud de fer où brûlait de la paille pendait au milieu de l’ouverture.

Comment ça marche

À la pression du niveau de la mer, un mètre cube d’air à 20 °C pèse environ 1,2 kg. Chauffé à 100 °C, le même volume d’air ne pèse plus que 0,95 kg environ, parce que l’air s’est dilaté et qu’une partie s’est échappée par le goulot. Chaque mètre cube d’air chaud dans l’enveloppe donne donc environ un quart de kilo de portance, qui doit d’abord porter l’enveloppe et son équipement avant tout passager. Il faut un très grand volume pour emporter quoi que ce soit : l’enveloppe des Montgolfier de 1783 contenait plus d’un millier de mètres cubes.

Une montgolfière moderne : bouteilles de propane dans une nacelle d’osier et brûleur sous la bouche ouverte d’une enveloppe de nylon.

L’air chaud monte dans le dôme et pousse sur la toile. La chaleur s’échappe peu à peu à travers le tissu et par le goulot : il faut réchauffer l’air sans cesse. En 1783, les aéronautes enfournaient la paille à la fourche dans le réchaud par des ouvertures de la galerie ; pour monter, ils ajoutaient du combustible, pour descendre ils laissaient le feu baisser. L’enveloppe prit feu à plusieurs reprises pendant le premier vol, et ils éteignirent les foyers avec des éponges mouillées.

Une montgolfière moderne fonctionne de la même manière avec de meilleurs matériaux. L’enveloppe est en nylon ou en polyester, la nacelle en osier, et un brûleur au propane lance de brèves et puissantes flammes dans la bouche de l’enveloppe. Le pilote monte ou descend pour trouver des vents qui soufflent dans d’autres directions : c’est sa seule façon de se diriger.

Comment la fabriquer

Une maquette en papier de soie gonflée à l’air chaud d’un sèche-cheveux montre le principe sans aucune flamme. Elle doit être grande et légère, car l’air d’un sèche-cheveux n’est que modérément chaud.

Découper les fuseaux. Faire un gabarit en carton pour un fuseau : une longue feuille pointue de 2 m de long et 40 cm dans sa plus grande largeur, dont le bas est coupé droit là où il mesure 8 cm de large. Découper huit fuseaux dans le papier de soie le plus fin possible, en raccordant les feuilles à la colle en bâton si nécessaire.

Coller l’enveloppe. Coller les fuseaux bord à bord, avec un recouvrement d’environ 1 cm, de sorte que les pointes se rejoignent en haut et que les bas coupés droits forment une bouche ronde. Fermer le sommet avec une petite pastille ronde. Coller la bouche sur un anneau de fil de fer fin ou de carton léger de 20 cm de diamètre pour qu’elle reste ouverte.

Une maquette à huit fuseaux de papier : l’air chaud d’un sèche-cheveux peut l’élever si le papier est assez léger.

La gonfler. À l’intérieur, dans une pièce fraîche et sans courant d’air, faire tenir l’enveloppe droite par le haut, bouche en bas. Souffler dans la bouche l’air d’un sèche-cheveux réglé au plus chaud, à environ 20 cm en dessous, pendant deux ou trois minutes, en le gardant en mouvement et sans obstruer sa prise d’air. Arrêter le sèche-cheveux et l’écarter avant de lâcher, pour que seul l’air chaud intérieur porte le ballon. Si le sac tire vers le haut, il monte vers le plafond et redescend en refroidissant ; sinon, l’air n’est pas assez chaud pour son poids, et un papier plus fin ou une enveloppe plus grande aideront.

Sécurité. Ne chauffez jamais un ballon de papier avec une bougie, un brûleur ou une flamme quelconque, et ne lâchez jamais de lanternes volantes : elles retombent encore allumées et provoquent des incendies. Gardez le sèche-cheveux à au moins 20 cm du papier, n’obstruez jamais sa prise d’air et arrêtez aussitôt si le papier brunit ou sent le roussi. Les vraies montgolfières ne sont pilotées que par des pilotes brevetés, avec du matériel certifié.

Histoire et évolution

Joseph Montgolfier fit voler un petit ballon de soie dans une pièce en novembre 1782, puis en construisit de plus grands avec son frère Étienne. Le 4 juin 1783, sur la place du marché d’Annonay, ils lâchèrent un ballon sans passager, de toile et de papier, d’environ 11 m de diamètre, qui monta très haut au-dessus de la ville et retomba à plus d’un kilomètre et demi au bout d’une dizaine de minutes.

Les premiers passagers, à Versailles en septembre 1783 : un mouton, un canard et un coq.

Le 19 septembre 1783, à Versailles, devant Louis XVI et Marie-Antoinette, un ballon emporta dans un panier un mouton, un canard et un coq. Deux mois plus tard, le 21 novembre, Jean-François Pilâtre de Rozier, professeur de sciences, et le marquis d’Arlandes, officier, s’élevèrent du parc du château de la Muette, près du bois de Boulogne, à l’ouest de Paris. Ils volèrent environ 25 minutes, à 900 m d’altitude au plus, et se posèrent en terrain découvert près de l’actuelle place d’Italie, à quelque 9 km. Dix jours plus tard, Jacques Charles et Nicolas-Louis Robert s’envolèrent des Tuileries dans un ballon à hydrogène. Les ballons à gaz restaient en l’air bien plus longtemps, et l’air chaud fut ensuite peu utilisé.

La montgolfière revint à la fin des années 1950, quand l’Américain Ed Yost associa une enveloppe en tissu synthétique à un brûleur alimenté au propane en bouteille. Son vol au départ de Bruning, dans le Nebraska, le 22 octobre 1960, est tenu pour le premier d’une montgolfière moderne, et à partir de 1961 son entreprise, Raven Industries, vendit des montgolfières de loisir.