Vous aurez l'occasion de voir des vues impressionnantes si vous volez en montgolfière. Si vous avez réellement besoin d'aller quelque part, une montgolfière est un véhicule assez peu pratique. Vous ne pouvez pas vraiment le diriger, et il ne voyage aussi vite que le vent souffle. Mais si vous voulez simplement profiter de l'expérience du vol, il n'y a rien de tel. Beaucoup de gens décrivent le vol en montgolfière comme l'un des plus sereins, activités agréables qu'ils ont jamais vécues.
Les montgolfières sont également une application ingénieuse des principes scientifiques de base. Dans cet article, on verra ce qui fait monter ces ballons dans les airs, et nous découvrirons également comment la conception du ballon permet au pilote de contrôler l'altitude et la vitesse verticale. Vous serez étonné par la belle simplicité de ces premières machines volantes.
Les montgolfières sont basées sur un principe scientifique très basique :l'air plus chaud monte dans l'air plus frais. Essentiellement, l'air chaud est plus léger que l'air frais, car il a moins de masse par unité de volume. Un pied cube d'air pèse environ 28 grammes (environ une once). Si vous chauffez cet air de 100 degrés F, il pèse environ 7 grammes de moins. Par conséquent, chaque pied cube d'air contenu dans une montgolfière peut soulever environ 7 grammes. Ce n'est pas beaucoup, et c'est pourquoi les montgolfières sont si énormes - pour soulever 1, 000 livres, vous avez besoin d'environ 65 ans, 000 pieds cubes d'air chaud.
Dans la section suivante, nous examinerons les différents composants des montgolfières pour savoir comment ils chauffent l'air.
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Une montgolfière comporte trois parties essentielles :le brûleur, qui chauffe l'air; l'enveloppe du ballon, qui retient l'air; et le panier, qui transporte les passagers. Pour faire monter le ballon, vous avez besoin d'un moyen de réchauffer l'air. Les montgolfières le font avec un brûleur placé sous une ouverture enveloppe de ballon . Pendant que l'air dans le ballon se refroidit, la veilleuse peut la réchauffer en allumant le brûleur.
Les montgolfières modernes chauffent l'air en brûlant propane , la même substance couramment utilisée dans les grilles de cuisson en plein air. Le propane est stocké sous forme liquide comprimée, dans des cylindres légers positionnés dans la nacelle du ballon. La durite d'admission descend jusqu'au fond du cylindre, afin qu'il puisse aspirer le liquide.
Parce que le propane est fortement comprimé dans les bouteilles, il s'écoule rapidement à travers les tuyaux jusqu'au serpentin de chauffage. Le serpentin de chauffage est simplement une longueur de tube d'acier disposé en serpentin autour du brûleur. Lorsque l'aéronaute allume le brûleur, le propane s'écoule sous forme liquide et est enflammé par un veilleuse . Comme la flamme brûle, il chauffe le métal dans le tube environnant. Lorsque le tube devient chaud, il chauffe le propane qui le traverse. Cela change le propane d'un liquide à un gaz, avant qu'il ne s'enflamme. Ce gaz permet une flamme plus puissante et une consommation de carburant plus efficace.
Dans la plupart des montgolfières modernes, l'enveloppe est en nylon long gores , renforcé avec une sangle cousue. Les gores, qui s'étendent de la base de l'enveloppe jusqu'au couronner , sont constitués d'un certain nombre de petits panneaux . Le nylon fonctionne très bien dans les ballons car il est léger, mais il est également assez robuste et a une température de fusion élevée. Les jupe , le nylon à la base de l'enveloppe, est revêtu d'un matériau spécial résistant au feu, pour empêcher la flamme d'allumer le ballon.
La nacelle contient les passagers, réservoirs de propane et équipement de navigation. L'air chaud ne s'échappera pas du trou au bas de l'enveloppe car la flottabilité le maintient en mouvement. Si le pilote tire continuellement les jets de carburant, le ballon continuera à monter. Il y a une limite d'altitude supérieure, cependant, car finalement l'air devient si mince que la force de flottabilité est trop faible pour soulever le ballon. La poussée d'Archimède est égale au poids de l'air déplacé par le ballon, ainsi, une enveloppe de ballon plus grande aura généralement une limite d'altitude supérieure plus élevée qu'un ballon plus petit.
La plupart des montgolfières utilisent un panier en osier pour l'habitacle. L'osier fonctionne très bien car il est solide, souple et relativement léger. La flexibilité facilite les atterrissages en ballon :Dans une nacelle en matériau plus rigide, les passagers ressentiraient le poids de la force d'impact. Le matériau en osier fléchit un peu, absorber une partie de l'énergie.
Pour faire sauter le brûleur, le pilote ouvre la vanne de propane. Piloter un ballon demande de l'habileté, mais les commandes sont en fait très simples. Pour soulever le ballon, le pilote déplace une commande qui ouvre la vanne de propane. Ce levier fonctionne exactement comme les boutons d'un gril ou d'une cuisinière à gaz :lorsque vous le tournez, le débit de gaz augmente, donc la flamme grandit. Le pilote peut augmenter la vitesse verticale en projetant une flamme plus grande pour chauffer l'air plus rapidement.
En outre, de nombreuses montgolfières ont une commande qui ouvre une deuxième vanne de propane. Cette vanne envoie du propane à travers un tuyau qui contourne les serpentins de chauffage. Cela permet au pilote de brûler du propane liquide, au lieu du propane sous forme de gaz. La combustion de propane liquide produit un gaz moins efficace, flamme plus faible, mais est beaucoup plus silencieux que la combustion de gaz. Les pilotes utilisent souvent cette deuxième vanne sur les fermes d'élevage, pour ne pas effrayer les animaux.
La valve parachute, de l'intérieur du ballon. Un cordon en Kevlar part de la valve en haut du ballon, jusqu'au panier, par le centre de l'enveloppe. Les montgolfières ont également un cordon pour ouvrir le soupape de parachute en haut de l'enveloppe. Lorsque le pilote tire sur le cordon attaché, de l'air chaud peut s'échapper de l'enveloppe, en diminuant la température de l'air intérieur. Cela amène le ballon à ralentir son ascension. Si le pilote maintient la vanne ouverte assez longtemps, le ballon va couler.
Essentiellement, ce sont les seuls contrôles - la chaleur pour faire monter le ballon et la ventilation pour le faire couler. Cela soulève une question intéressante :si les pilotes ne peuvent déplacer que des montgolfières de haut en bas, comment font-ils pour transporter le ballon d'un endroit à l'autre ? Comme il s'avère, les pilotes peuvent manœuvrer horizontalement en changeant leur position verticale, parce que le vent souffle dans différentes directions à différentes altitudes. Pour aller dans une direction particulière, un pilote monte et descend au niveau approprié, et roule avec le vent. Étant donné que la vitesse du vent augmente généralement à mesure que vous montez dans l'atmosphère, les pilotes peuvent également contrôler la vitesse horizontale en changeant d'altitude.
