Dirigeable

Un ballon dirigeable est un aéronef plus léger que l'air, également appelé aérostat, renfermant des dispositifs destinés à assurer la sustentation ainsi que des systèmes de propulsion lui conférant une dirigeabilité totale. Les dirigeables se distinguent des autres types de ballons, les montgolfières et ballons à gaz libres qui subissent les vents et ne sont donc manœuvrables que verticalement.

Pour se déplacer, les dirigeables utilisent la propulsion par hélices.

Sommaire 1 Histoire 1.1 Les pionniers 1.2 Première Guerre mondiale 1.3 Entre-deux guerres 1.4 Seconde Guerre mondiale et Trente Glorieuses 1.5 Nouveaux projets 2 Technique 2.1 Vol 2.2 Enveloppe 2.3 Gaz 2.4 Propulsion 3 Avantages et défauts 3.1 Avantages 3.2 Défauts 4 Utilisation actuelle 5 Jurisprudence 6 Notes et références 7 Voir aussi 7.1 Articles connexes 7.2 Liens externes

Histoire

Les pionniers

Bartolomeu de GUSMAO, 1685-1724 ("l'homme volant" portugais né au Brésil) Précurseur des navigateurs aériens et premier inventeur des aérostats . Reproduction fac-similé d'un dessin à la plume du célèbre aéronef, de sa description et de la pétition adressée au roi Jean V de Portugal en langue latine et en écriture contemporaine (1709) retrouvés récemment dans les archives du Vatican.

Dès les premiers ballons en 1783, l'idée de dirigeable fait son chemin. Il apparaît clairement, par nature même, que le défaut majeur de ces ballons réside dans leur incapacité à se diriger. Sous l'égide des frères Robert, la forme du ballon s'allonge. Dès 1783, le savant général Jean-Baptiste Marie Meusnier de La Place imagine les organes de direction et expose dans ses travaux, qui sont à la base de l'aérostation actuelle, les conditions d'équilibre d'un aérostat dirigeable de forme ellipsoïdale, muni d'un gouvernail. Le projet ne vit cependant jamais le jour du fait de la mort prématurée de son inventeur et de l'absence de moteur à cette époque.

Après avoir clairement exposé le principe de l'aéroplane dès le début du 19^e siècle, l'inventeur anglais Sir George Cayley envisage l'emploi, en 1816, du dirigeable pour la grande navigation et prévoit la réalisation des dirigeables rigides mûs par un propulseur fonctionnant à la vapeur ^[1].

En 1825, le physicien français Edmond-Charles Genêt propose un projet d'aérostat comportant une partie supérieure en forme de coupole allongée et plate en dessous. L'appareil propulseur constitué d'immenses roues à aubes est actionné par deux chevaux.

La première tentative de motoriser un aérostat est à mettre au compte de deux français. Le premier, Pierre Jullien, horloger de son état, parvient à faire voler deux modèles réduits actionnés par mouvement d'horlogerie sur la piste de l'hippodrome de Paris. En 1852, il construit un ballon pisciforme baptisé « Précurseur » qui ne vola jamais mais comportait la configuration requise pour soutenir un vol. Il était en effet équipé de gouvernails de direction et de profondeur à la poupe ^[1].

Le second, Henri Giffard, est passé à la postérité pour avoir imaginé et construit le premier aérostat qui, mû par une machine à vapeur placée dans la nacelle, put subir quelques modifications de direction par rapport au vent en 1852. Le vol historique se déroule le 24 septembre 1852 entre l'hippodrome de Paris et Trappes, soit environ 27 km, grâce à un dirigeable de 44 mètres de long en forme de cigare et équipé d'un moteur à vapeur développant 3 ch actionnant une hélice placée sous le ventre de l'engin ^{[2] [1]}. L'aérostat atteignait la vitesse de 10 km/h mais pouvait difficilement remonter un vent soutenu malgré ses capacités incontestables de « dirigeabilité ». Henri Giffard pouvait ainsi énoncer que « l'action du gouvernail se faisait parfaitement sentir et à peine avais-je tiré légèrement une des deux cordes de manœuvre que je voyais immédiatement l'horizon tournoyer autour de moi ».

Henri Giffard peut être considéré comme l'égal des plus grands précurseurs que furent les frères Montgolfier et Wright. Il fut incontestablement en avance sur son époque puisqu'il faut attendre près de 30 ans pour assister à une nouvelle tentative de motorisation d'un aérostat. En 1871, l'ingénieur de la marine française Henri Dupuy de Lôme réalise un ballon allongé mû à bras d'homme et destiné originellement à briser le siège de Paris.

En 1883, le savant et aéronaute Gaston Tissandier, aidé de son frère Albert, construisent un ballon dirigeable, qu'ils munissent d'une hélice entraînée par un moteur électrique, lui-même alimenté par des piles et avec lequel ils réussirent à remonter un courant aérien (par manque de finance, il n'y eut qu'un seul vol, qui eut lieu un jour assez venté, minimisant l'effet du moteur).

Le premier dirigeable vraiment manœuvrable voit le jour à la même époque. Conçu par les capitaines Charles Renard, officier du génie, et Arthur Krebs à l'établissement aérostatique de Chalais-Meudon, dont Charles Renard était le directeur, La France est également propulsé par un moteur pesant 44 kg au cheval, développant 8 ch et fonctionnant à l'électricité grâce à de lourds accumulateurs. L'aérostat réalise, le 9 août 1884, le premier parcours en circuit fermé, d'environ 7 km. L'expérience est renouvelée trois fois au cours de l'année 1884. Il est également le premier à proposer de mettre en place un dispositif d'empennages à l'arrière du dirigeable destiné à maintenir la stabilité longitudinale de l'appareil. Il continuera à travailler sur ce problème jusqu'à sa mort qui survient en 1905.

Le 3 novembre 1897, David Schwartz à Berlin fait s'élever le premier dirigeable entièrement en métal. Le vol se terminera malheureusement par un écrasement au sol.

Le 2 juillet 1900, c'est en Allemagne, sur le lac de Constance, le premier vol du premier dirigeable rigide Zeppelin, le LZ-1.

Les progrès des moteurs à explosion qui présentent la particularité de peser peu au cheval développé, impriment un progrès définitif à la locomotion aérienne. Dès 1898, le brésilien d'origine française Alberto Santos-Dumont expérimente de petits dirigeables souples de sa conception équipés de moteurs à essence et qui lui valent une immense popularité avant même d'expérimenter le plus lourd que l'air quelques années plus tard. Le 19 octobre 1901, il remporte le prix de 100 000 francs-or offert par le mécène de l'aviation Henry Deutsch de la Meurthe pour avoir relié le parc d'aérostation de Saint-Cloud à la tour Eiffel et retour en une demi-heure à bord de son modèle n° 6. Pour la petite histoire, Alberto Santos-Dumont distribua son pactole à ses ouvriers et aux pauvres de Paris. Il avait failli se tuer lors d'une tentative précédente. ^[1].

Le 12 novembre 1902, le premier dirigeable semi-rigide des frères Lebaudy, conçu par l'ingénieur Henri Julliot, fait le trajet Paris - Moisson, soit 62 km en 1 h 40.

Première Guerre mondiale

Le comte Zeppelin va marquer l'essor du dirigeable. Durant les quatre années de la Première Guerre mondiale, les dirigeables construits deviennent de plus en plus gros, allant jusqu'à dépasser les 200 mètres de longueur.

Pendant la guerre, de nombreux Zeppelin (96 en tout) bombardent la ville de Londres et d'autres cibles (231 attaques, 1 189 missions de reconnaissance).

Entre-deux guerres

Dans les années 1920 et 1930, Allemands, Américains, Français, Italiens et Anglais se lancent dans la construction d'engins de taille spectaculaire qui servent le prestige national. Ils ont surtout une vocation de transport de passagers au long cours mais les Américains les testent pour des usages militaires dont celui de porte-avions (deux avions arrimés sous l'appareil)

Mais plusieurs catastrophes vont alors marquer l'histoire des dirigeables. Ces catastrophes sont essentiellement dues au fait que le dirigeable est trop sensible aux mauvaises conditions climatiques (vent, pluie, neige, givre, foudre) et que le gaz utilisé, l'hydrogène, est hautement inflammable.

En 1928, le dirigeable Italia, second engin d'Umberto Nobile s'abîme sur la route du pôle, probablement à cause de la glace accumulée sur le ballon et de la surcharge qu'elle a entraînée. Les opérations pour le sauvetage des aérostiers italiens seront tragiques ; Amundsen et Guilbaud y laisseront la vie.

Le R100, construit à la fin des années 1920 par le gouvernement britannique, devait assurer des liaisons entre Londres et l'Empire britannique en concurrence avec les Zeppelin allemands. Il fit un aller-retour triomphal entre Londres et Montréal (Canada) du 28 juillet au 16 août 1930. Le 5 octobre 1930, son jumeau le R101, parti de Londres, s'écrase pendant son voyage inaugural vers Bombay sur les collines de Picardie, à proximité de Beauvais. L'accident a lieu de nuit et par mauvais temps mais la cause réelle de l'accident reste inconnue. 48 personnes trouvent la mort et le Royaume-Uni interdira l'usage de l'hydrogène pour les ballons et vend le R100 à la casse.

L'Allemagne reste le seul pays avec des dirigeables à usage commercial. Ils sont principalement utilisés pour des traversées de l'Atlantique, mais ces dernières ne se font que d'avril à octobre pour éviter le mauvais temps hivernal et les tempêtes de l'Atlantique nord. Le 6 mai 1937, lors de la catastrophe du Hindenburg, ce dirigeable allemand, gonflé à l'hydrogène (200 000 m³ de gaz inflammable), prend feu à l'aéroport de Lakehurst, non loin de New York. Cet accident a fait 35 victimes (parmi 97 personnes à bord) et mit fin aux vols de dirigeables commerciaux.

Seconde Guerre mondiale et Trente Glorieuses

Devenus inutiles pendant la Seconde Guerre mondiale, ils vont être détrônés à la fin de celle-ci par l'aviation qui a connu des progrès techniques décisifs pendant cette période, permettant les premiers vols transatlantiques commerciaux dès les années 1950 puis ensuite l'apparition et la généralisation des avions de ligne à réaction sur de grandes distance durant les Trente Glorieuses.

On doit mentionner cependant que la marine américaine, à côté de modèles utilisés comme engins d'observation et de sauvetage, mettra en oeuvre comme stations radar volantes, pour la veille éloignée de la défense aérienne du territoire, de gros dirigeables, notamment le ZPG-3W (en) mis au point en 1953 (27 000 m3, 2 moteurs de 8 900 ch, vitesse de 136 km/h).

Nouveaux projets

Des projets de dirigeables commerciaux réapparaissent avec la crise pétrolière des années 1970 mais sans jamais aboutir. La société Zeppelin renaît bien, mais avec quelques modèles limités à un usage de promenade, de publicité visuelle ou de surveillance. Ils ne sont utilisables que par beau temps, ce qui limite beaucoup leurs possibilités.

Une société allemande, Cargolifter AG, pour le transport de marchandise encombrante sur longue distance, est lancée en Allemagne avec le soutien de grands groupes industriels d'outre-Rhin à la fin des années 1990 mais sans succès et faute de financement suffisant, elle doit arrêter ses activités dès 2003.

Pour promouvoir le "redécollage" des dirigeables dans l'espace aérien, un partenariat a été lancé entre l'Unesco et la World Air League, une ONG américaine militant pour le développement du transport aérien plus léger que l'air. Point d'orgue de leur campagne : la World Sky Race^[3], en 2010. Cette première course autour du monde en aérostat de 48 000 km sera jalonnée d'étapes sur des sites naturels et culturels majeurs, comme les pyramides de Gizeh, le Taj Mahal ou le mont Fuji. Ses organisateurs espèrent convaincre le public et l'industrie aéronautique du potentiel des dirigeables. S'ils réapparaissent, ce sera dans des "niches particulières" : surtout le fret - pour des convois exceptionnels - et le tourisme.

En France, un autre projet est mené par une équipe d'étudiants. Depuis le mois de septembre 2008, l'équipe du Projet Sol'R travaille sur un dirigeable qui fonctionnera à l'énergie solaire. Le Néphélios devrait faire son baptême de l'air d'ici peu. En effet, il est prévu qu'il traverse la Manche pour la fin de l’été 2009. S'il fait ses preuves ce dirigeable serait une véritable avancée dans le monde du transport aérien.

Technique

Vol

Le dirigeable, comme tout ballon, utilise la loi d'Archimède ou poussée d'Archimède. Il est constitué d'une enveloppe souple ou rigide remplie d'un gaz dont la somme des poids (enveloppe + gaz + charge) est inférieure au poids du volume d'air équivalent. Non amarré au sol, le dirigeable s'élève naturellement dans l'air.

Enveloppe

Un dirigeable peut utiliser plusieurs types d'enveloppe :

• souple ;
• semi-rigide ;
• rigide ;
• rigide lenticulaire.
• auto-rebouchant.

Dans le cas des dirigeables souples, la forme de la carène est maintenue par la pression intérieure du gaz. Pour remédier aux différences des volumes occupés par l'hydrogène, qui modifieraient la forme du ballon et risqueraient de la rendre flasque, la pression est maintenue par un ou plusieurs ballonnets gonflés au moyen d'un ventilateur. Par ailleurs, des soupapes automatiques ou commandées limitent la pression. La nacelle est réunie à la carène par des câbles de suspension fixés à une ralingue de l'enveloppe. Cette nacelle est une poutre armée en bois ou en métal sur laquelle sont groupés le personnel et les appareils de pilotage (commandes de moteurs, de gouvernail de profondeur et de direction). La propulsion est assurée soit par une hélice dans l'axe de la nacelle, soit par deux hélices latérales.

Pour les dirigeables rigides, dont le prototype fut le " Zeppelin ", la carène rigide est en alliage léger, formée de larges anneaux reliés entre eux par des poutres longitudinales. Chaque extrémité est terminée par un cône, et celui de l'arrière, le plus effilé, porte les empennages et les gouvernails de profondeur et de direction. Cette charpente est recouverte de toile étanche et vernissée pour diminuer la résistance à l'avancement. L'intérieur est divisé en tranches dans chacune desquelles se trouve un ballonnet rempli d'hydrogène. Ce type est évidemment plus lourd qu'un aérostat souple de même cubage, en raison du poids de la structure, mais il peut atteindre des vitesses plus élevées, grâce à la solidité de sa carène, et transporter un tonnage plus fort, grâce à la possibilité de construire des enveloppes de grande capacité (10 000 m3 en 1900, 70 000 m3 en 1924 et 200 000 m3 en 1938).

Enfin, dans le cas du dirigeable semi-rigide, l'enveloppe est souple, mais comporte à sa base une quille rigide.

Gaz

Il emploie comme gaz :

• le dihydrogène, très léger, bon marché, mais sujet aux fuites et très inflammable, ce qui fut la cause d'accidents spectaculaires (désormais interdit pour une utilisation commerciale ou de loisir) ; gaz « historique », il a pratiquement été abandonné ;
• l'hélium, plus coûteux mais plus sûr, le plus couramment employé de nos jours ; son principal défaut est d'être une ressource naturelle non renouvelable en voie d'épuisement, même s'il est, après l'hydrogène, l'élément chimique le plus courant dans l'Univers ;
• l'air chaud, proportionnellement très peu porteur par rapport à l'hélium, mais comportant encore moins de risques et facile à produire.

Propulsion

Beaucoup de types de moteurs couplés à une hélice ont déjà été essayés sur les dirigeables.
Généralement, on installe un nombre pair de moteurs afin de ne pas subir le couple de giration des hélices et des moteurs.

De nos jours, le moteur électrique a la vedette, plus encore avec les dirigeables à coques rigides, que l'on peut facilement doter de panneaux solaires.

En 1986, Luc Geiser et son père construisent le Zeppy, il s'agit d'un dirigeable a propulsion humaine.

Avantages et défauts

Avantages

Les qualités du dirigeable sont :

• mode de transport économique (meilleur rapport « masse transportée / coût kilométrique » après le transport fluvial), mais cet avantage est discuté par ses détracteurs ;
• possibilité de transporter de très lourdes charges ;
• les défaillances des moteurs sont moins critiques que pour un avion ;
• les dirigeables modernes peuvent atterrir pratiquement n'importe où ;
• capacité de rester en l'air très longtemps et de manière silencieuse par beau temps.

Les partisans répondent aux critiques que les progrès technologiques favorisent aussi le dirigeable : nouveaux matériaux pour la structure limitant la déperdition d'hélium, plus grande résistance à la déchirure, textile empêchant l'accumulation de glace ou de neige, facteurs d'accidents dans le passé, meilleur profilage du ballon pour diminuer la résistance à l'air, etc.

Défauts

Ses défauts sont :

• une forte prise au vent du fait d'un volume important, ce qui le rend très vulnérable par mauvais temps ou lors de rafales de vent ; actuellement au-delà de 20 nœuds de vent, le dirigeable n'est pas manœuvrable ;
• un risque de surcharge due à la neige ou au givre ;
• une faible manœuvrabilité ;
• un rapport « encombrement / volume de charge utile » très défavorable. On considère en effet qu'il faut 1 m³ d'hélium pour transporter 1 kg de charge.

Le dirigeable est un moyen de transport qui a suscité beaucoup d'engouement et d'études mais sans jamais réellement aboutir. Ses détracteurs font remarquer que son seul intérêt est de faire rêver ou, pire, fantasmer. Le régime nazi s'en est servi comme un instrument de propagande interne et externe, que le dirigeable connut ses grandes heures, cette masse énorme survolant les villes marquant les esprits. Le développement de ces engins dans les années 1920 et 1930 répondait plus à une compétition entre nations qu'à des considérations strictement économiques^{[réf. nécessaire]}.

Une fois réglé le problème de l'inflammation de l'hydrogène avec l'utilisation de l'hélium (mais gaz non renouvelable et beaucoup plus cher à extraire), le volume en déplacement reste le principal défaut du dirigeable. Il le rend particulièrement sensible aux vicissitudes du climat (vent, pluie, neige, givre, grêlons, foudre), beaucoup plus que les avions modernes.

Son économie ou écologie est aussi remise en cause. La trainée que provoque son immense ballon et la résistance à l'air nécessitent pour son déplacement une consommation importante d'énergie. Il a ainsi été calculé que par passager transporté, l'Hindenburg consommait 10 fois plus de carburant qu'avec un Boeing 747 actuel.

Les progrès récents n'ont pas pu encore démontrer que les nouveaux dirigeables sont économiquement rentables, l'avantage reste pour l'instant aux plus lourds que l'air.

Utilisation actuelle

Plusieurs projets ou études sont nés ces dernières années :

• En Allemagne, la société Cargolifter, spécialement créée et soutenue par de grands groupes industriels du pays, a essayé de produire des dirigeables de grande envergure destinés au transport de matériel lourd sur de grandes distances ou au transport de troupes^{[réf. nécessaire]}. L'entreprise a fait faillite, fermée en partie pour cause de mauvaise gestion et devant des investissements trop importants, mais elle a permis de tester pour le dirigeable des nouvelles technologies et des nouveaux matériaux comme, par exemple, les matériaux « auto-cicatrisants ». La société Zeppelin travaille également sur des projets de dirigeables de grande taille à coque semi-rigides.
• Aux États-Unis, la DARPA, l'agence de recherche américaine pour la Défense a lancé en 2005 un appel à projet baptisé Walrus. Ses contraintes étaient de pouvoir transporter 500 tonnes sur 20 000 kilomètres en moins de sept jours. La DARPA ne communique pas sur le projet, se contentant d'indiquer que le programme Walrus « est clos ». Lockheed Martin, groupe d'aéronautique et de défense avec l'aide du Pentagone, continue de travailler sur un projet de dirigeable capable de voler à plus de 20 kilomètres d'altitude : le P-791 (en) dont le premier vol de test a eu lieu le 31 janvier 2006.
• En France, l'Aerospace Adour Technology (AAT), nouvelle société basée à Pau étudie à un dirigeable capable de transporter 250 tonnes sur 9 000 kilomètres à 160 km/h et une altitude de 2 000 mètres. Mais pour l'instant, seule une modélisation testée sur ordinateur a vu le jour avec un prototype qui mesurerait 320 mètres de long pour 70 mètres de diamètre, soit la taille de quatre Airbus A380. Début 2007, a été lancé le projet Dirisoft ou Objectif Base Dirigeable, réseau regroupant plusieurs écoles et centres de recherches visant à promouvoir le dirigeable. Les chances de voir voler de tels prototypes paraissent encore faibles et seules des sociétés comme Auver Prime utilisent des dirigeables radio-commandés comme support publicitaire lors d'évènements sportifs et culturels dans les plus grands stades de France.
• En Suisse, la société minizepp fabrique depuis 10 ans des dirigeables radio-commandés de 3 mètres a 22 mètres de long, utilisés à des fins de recherche scientifique, de support publicitaires et de plateforme de prises de vues aériennes vidéo et photo.Leur propulsion est soit électrique soit thermique ou même hybride.
• La Russie, forte d'une grande tradition dans les ballons, travaille sur un prototype pour le transport de 25 à 30 tonnes.
• Au Royaume-Uni, projets développés autour du concept SkyCat (en). SkyCat, Mot-valise pour sky catamaran, est un engin de technologie hybride où seulement 60 % de la sustentation sont assurés par l'hélium, les 40 % restants étant fournis par l'aérodynamique de la forme de l'aéronef avec la vitesse, comme pour un avion.
• La Chine ou la Corée travailleraient aussi sur des projets mais pour l'instant au stade d'études théoriques.
• Pour les Jeux Olympiques d'été de 2004 à Athènes, un dirigeable (rattaché au sol par une corde de plusieurs centaines de mètres) supportait un système de caméra de surveillance afin d'avoir une vue d'ensemble des sites olympiques.

Jurisprudence

Voir l'article Troubles du voisinage pour l'histoire d'un procès à propos de clôtures proches d'un hangar à dirigeables. Voir aussi le texte entier de l'arrêt Clément-Bayard de la chambre des requêtes de la Cour de cassation française du 3 août 1915, définit la notion d'abus de droit.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• L'incendie du Hindenburg en 1937.
• Zeppelin
• Dynabulle

Liens externes

Le Hangar à dirigeables d'Ecauseville

Site français sur les dirigeables

Aéronefs
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