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Comment vole une montgolfière ?

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Mehdi

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Comment vole une montgolfière ?
  • Le vol d’une montgolfière repose sur le principe d’Archimède, où l’air chaud est moins dense que l’air froid et crée une poussée verticale vers le haut.
  • Le pilote contrôle la montée et la descente en modulant la flamme du brûleur, qui chauffe ou laisse refroidir l’air dans l’enveloppe.
  • La vitesse du vol varie selon la force du vent, avec des conditions optimales au lever ou au coucher du soleil pour la stabilité de l’air.

D’en bas, une montgolfière semble flotter comme par enchantement. Elle s’élève lentement dans le ciel, portée par une légèreté presque irréelle, et pourtant, tout obéit à une série de principes physiques.

Mais alors, comment vole une montgolfière ? Comment un ballon à air chaud de plusieurs centaines de kilos, chargé de passagers dans une nacelle, peut-il s’élever dans le ciel sans moteur, sans ailes et sans hélice ? On vous explique tout !

Le principe d’Archimède… appliqué au ciel

Pour comprendre le fonctionnement d’une montgolfière, il faut remonter au principe d’Archimède. Déjà au IIIe siècle avant J.-C., ce savant grec avait démontré qu’un corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale vers le haut, égale au poids du fluide déplacé.

Autrement dit, si un volume d’air est chauffé, il devient plus léger (moins dense) que l’air environnant, il monte.

Et inversement, quand ce volume d’air se refroidit, il redescend.

C’est exactement ce que font les frères Montgolfier, inventeurs du premier aérostat à air chaud en 1783, lorsqu’ils lancent leur fameux ballon à Annonay.

Leur idée était de chauffer l’air contenu dans une enveloppe de tissu, de le rendre plus léger que l’air ambiant, et de le laisser s’élever naturellement.

La structure d’une montgolfière

Une montgolfière moderne est composée de trois éléments principaux :

  • L’enveloppe : c’est la partie en tissu coloré, souvent en nylon ou en polyester, capable de résister à la chaleur. Elle peut atteindre plus de 20 mètres de haut et contenir plusieurs milliers de mètres cubes d’air chaud.
  • La nacelle : c’est le grand “panier” en osier suspendu sous le ballon. C’est là que prennent place le pilote et les passagers. Elle abrite également les bouteilles de gaz nécessaires au vol.
  • Le brûleur : il chauffe l’air à l’intérieur du ballon grâce à une flamme alimentée au propane. La flamme peut atteindre plusieurs mètres et une température de plus de 1 000°C à la sortie du brûleur.

Ces différents éléments sont reliés par un cadre de charge (structure métallique) qui supporte le poids total.

À savoir : une fois l’ensemble gonflé, la masse d’air chaud contenue dans l’enveloppe devient plus légère que l’air froid autour et la montgolfière peut quitter le sol.

Chauffer pour monter, refroidir pour descendre

Le vol d’une montgolfière repose sur un équilibre délicat entre la température interne du ballon et celle de l’air extérieur.

  • Quand le pilote chauffe l’air, celui-ci se dilate, devient moins dense et provoque une poussée vers le haut.
  • Lorsqu’il cesse de chauffer, l’air à l’intérieur se refroidit, sa densité augmente, et le ballon commence doucement à descendre.

Le brûleur est donc la commande principale du pilote. En modulant la flamme, il contrôle la montée et la descente.

Quant à la trajectoire, elle dépend du vent.

Le pilote se déplace en altitude pour trouver un courant d’air favorable dans la direction souhaitée.

En changeant d’altitude de quelques dizaines de mètres, on peut souvent changer complètement de direction, car les vents varient selon les couches d’air.

L’art de piloter par le vent

Une montgolfière n’a pas de volant, pas d’hélice. Elle ne vole pas contre le vent, elle vole avec lui.

Avant chaque vol, le pilote consulte les conditions météo, les cartes, et choisit un site de décollage adapté. Il doit aussi prévoir un terrain d’atterrissage accessible en fonction du sens du vent et de la durée du vol (souvent entre 45 minutes et 1 heure 30).

Pendant le vol, il modifie l’altitude à l’aide du brûleur pour s’insérer dans le courant d’air qui le mènera dans la bonne direction.

La vitesse de déplacement est contrôlée par la vitesse du vent :

  • Par vent léger (5 à 10 km/h) : le vol est paisible, presque immobile.
  • Par vent plus fort (15 à 25 km/h) : la montgolfière avance plus vite, mais l’atterrissage doit être anticipé.

À savoir : les vols se font presque toujours au lever du jour ou en fin d’après-midi, quand l’air est plus stable et les vents plus calmes.

Monter, descendre… mais toujours en contrôle

Bruleur de montgolfière
Le brûleur est un élément essentiel de la montgolfière. ©Boris Ulzibat – Pexels

La question qui revient souvent est comment le pilote fait-il pour ne pas dépasser une certaine altitude ?

La réponse tient dans la maîtrise du brûleur et l’utilisation d’un altimètre embarqué.

  • Pour monter, il chauffe par impulsions régulières jusqu’à atteindre l’altitude souhaitée.
  • Pour se stabiliser, il ajuste la flamme de façon à compenser la perte de chaleur.
  • Pour descendre, il coupe le brûleur et laisse la température baisser progressivement.

Sur le sommet de l’enveloppe se trouve aussi une soupape de dégonflage (ou “parachute”) que le pilote peut ouvrir pour libérer de l’air chaud. Cela permet une descente plus rapide et un atterrissage précis.

À savoir : en moyenne, une montgolfière vole entre 300 et 1 000 mètres d’altitude.

Un peu d’histoire : du premier vol au ciel moderne

Après le tout premier vol captif et non habité des frères Montgolfier le 25 avril 1783, un premier vol habité mais captif (le ballon reste relié au sol) est réalisé le 19 octobre 1783 à Paris avec Jean-François Pilâtre de Rozier et le marquis d’Arlandes à bord.

Le tout premier vol libre et habité d’un ballon à air chaud – c’est à dire d’une montgolfière telle qu’on la connaît – débute avec la réussite des frères Montgolfier : le 21 novembre 1783, à Paris, leur montgolfière effectue un vol historique à bord duquel prennent place encore une fois Jean-François Pilâtre de Rozier et le marquis d’Arlandes.

Le ballon, fait de toile et de papier, a volé pendant 25 minutes au-dessus de la capitale. C’était la naissance du vol libre et le début de la grande aventure de l’aérostation.

Depuis, la technologie a évolué. Les enveloppes sont désormais faites en matériaux ignifuges, le propane a remplacé le bois et les instruments de bord permettent un contrôle précis de la température et de l’altitude.

Les questions les plus fréquentes

Comment le pilote de montgolfière utilise-t-il les couches de vents pour orienter la trajectoire du vol ?

Le pilote modifie l’altitude de la montgolfière pour trouver des courants d’air favorables qui soufflent dans la direction souhaitée.
Comme les vents varient selon les couches dans l’atmosphère, en montant ou descendant de quelques dizaines de mètres, il peut changer du tout au tout la direction du vol.

Pourquoi les vols en montgolfière sont-ils généralement effectués au lever ou au coucher du soleil ?

Ces moments de la journée offrent des conditions météorologiques plus stables, avec des vents faibles et réguliers, facilitant un vol plus sûr et plus calme.
De plus, les différences de température sont limitées, ce qui améliore la maîtrise de l’altitude grâce au contrôle de la température de l’air dans la montgolfière.

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