Dirigeable « Patrie ». Construit par Lebaudy Frères en 1906, un des premiers dirigeables militaires français. Détruit emporté par une tempête le 30 novembre 1907 © Flickr – Chrispit1955

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Ballons Dirigeables : Histoire et Modèles

Sustentation + Propulsion © Etienne Mahler / Flickr.com

Un Ballon Dirigeable, ou plus simplement un Dirigeable est un aéronef qui utilise un gaz porteur afin d’assurer l’essentiel de sa sustentation. Le Dirigeable possède des systèmes de propulsion qui lui donnent une mobilité dans les 3 dimensions.
Le ballon dirigeable se distingue des simples ballons (montgolfières et ballons à gaz libres) par ses systèmes de manœuvrabilité et ses systèmes propulsifs qui lui permettent d’évoluer à la fois sur le plan horizontal et sur le plan vertical.
- Le Ballon Dirigeable possède une propulsion par hélices pour se déplacer.
  - Les hélices peuvent être orientables.
  - Les hélices sont mues par des moteurs à combustion, électriques, des systèmes hybrides ou un pédalier.
- Le système propulsif peut avoir différentes sources et formes.
  - Energies provenant de combustibles fossiles pour des moteurs thermiques.
  - Batteries, capteurs photovoltaïques, piles à combustible pour des motorisations électriques.
  - Propulsion humaine notamment avec un pédalier.
  - Propulsion vélique pat l’action du vent sur une toile (cf navires voiliers).
Grande variété de tailles de quelques mètres de long à 247 m pour le Zeppelin Hindenburg avec une masse de 248 tonnes.

Histoire des pionniers des ballons dirigeables

Bartolomeu Lourenço de Gusmão (1685–1724) imagine des aérostats ballons qui font de lui le précurseur de la navigation aérienne.
1783. L’incapacité des ballons à se diriger est à l’origine des premiers ballons à gaz.
- Les frères Robert ont l’idée d’allonger le ballon.
- Jean-Baptiste Marie Meusnier de la Place imagine des organes de direction. Il conçoit un aérostat dirigeable de forme elipsoïdable muni d’un gouvernail mais sa mort prématurée l’empêche de donner vie à ses projets. Il manque un moteur à son engin.
1816. L’anglais Sir George Cayley envisage l’emploi du dirigeable pour la grande navigation.
- Son projet de dirigeables rigides mus par un propulseur fonctionnant à la vapeur ouvre des voies nouvelles.
1825. Le physicien français Edmond-Charles Genêt conçoit un projet d’Aérostat avec une partie supérieure en forme de coupole allongée et plate en dessous. D’immenses roues à aubes forment l’appareil propulseur qui est actionné par deux chevaux.

Giffard. September 24, 1852 © NASM-00102058 / Nasa

1852. Première tentative de motoriser un aérostat par deux Français.
1. Le premier, Pierre Jullien, horloger, réussit 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 (ressemblant à un poisson) baptisé Précurseur qui ne vola jamais mais qui présentait la configuration requise pour soutenir un vol. Il était en effet équipé de gouvernails de direction et de profondeur à la poupe.
2. Henri Giffard imagine et construit le premier aérostat Giffard mû par une machine à vapeur placée dans la nacelle. Son vol historique a lieu le 24 septembre 1852 entre l’hippodrome de Paris et Élancourt, environ 27 km. Son dirigeable de 44 m de long en forme de cigare, est équipé d’un moteur à vapeur développant 3 ch (2,21 kW) et actionnant une hélice placée sous le ventre de l’engin. L’appareil atteint la vitesse de 10 km/h (2,78 m/s) mais peut difficilement remonter un vent soutenu malgré ses capacités incontestables de « dirigeabilité ». Henri Giffard déclare : « 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 est considéré comme l’égal des plus grands précurseurs les frères Montgolfier et les frères Wright. Il faudra attendre près de 20 ans pour assister à une nouvelle tentative de motorisation d’un aérostat… Giffard, très respecté par la NASA est peu connu en France…
1870–1872. Un autre géant français plus connu à l’étranger qu’en France…
- L’ingénieur de la Marine française Henri Dupuy de Lôme réalise un aérostat allongé, mû à bras d’homme et destiné originellement à briser le siège de Paris : l’aérostat dirigeable Dupuy de Lôme. 8 « marins » actionnent l’hélice pour le propulser.
- Longueur 89 m, Largeur 13,22 m. Volume de 9 000 m³.
- 1872. 2 février. Vol d’essai.
- 1914. L’appareil est détruit dans la nuit du 23 au 24 août, l’appareil est victime d’un « tir ami ».
- La nacelle du dirigeable est exposée dans la grande galerie du Musée de l’Air et de l’Espace, lors de sa réouverture, le 29 novembre 2019.
1873. Dépôt d’un brevet d’un aérostat à coque rigide, une année avant Ferdinand von Zeppelin. L’appareil, conçu par Joseph Spiess, est construit en 1913. Il est le seul et unique dirigeable à structure rigide français du 19e s. Son armature est composée de longerons en bois creux renforcés avec du fil. Il porte le nom de son concepteur : le « Spiess ». Utilisé quelque temps pour le réglage de l’artillerie, sans que cela soit concluant, l’appareil est détruit en 1915.
1883–1884. Les frères aéronautes Gaston et Albert Tissandier, construisent un ballon dirigeable qu’ils munissent d’une hélice entraînée par un moteur électrique alimenté par des piles et avec lequel ils réussissent à remonter un courant aérien. Manquant de financement, il n’y a que deux vols, qui ont lieu par temps venté, minimisant l’effet du moteur. Ce dirigeable électrique est alimenté par des piles Tissandier. La masse par unité de puissance, l’inverse de la puissance massique, de ces piles est de 170 kg ch. La puissance motrice par unité de section transversale du ballon (comparable à la densité surfacique de puissance) est de 2 ch dam.
1884. 1er dirigeable vraiment manœuvrable. .
- Conçu par les capitaines Charles Renard, officier du génie, et Arthur Krebs à l’établissement aérostatique de Chalais Meudon, dont Charles Renard est le directeur.
- La France est un dirigeable électrique propulsé par une puissance motrice relativement grande par rapport à la section transversale du ballon. Le moteur de 110 kg développe 9 ch (6,62 kW). Sa masse par unité de puissance est de 12 kg ch⁻¹. C’est surtout l’utilisation de piles légères qui lui permet de gagner du poids, par rapport à l’appareil des frères Tissandier. Ces piles chlorochromiques possèdent une puissance massique supérieure et fournissent 9 ch (6,62 kW) pour environ 400 kg, avec 44 kg ch.
- Ce dirigeable est également le premier à comporter un empennage à l’arrière afin de maintenir la stabilité en lacet et tangage de l’appareil, dispositif conceptualisé par Henri Dupuy de Lôme et Gustave Zédé.
- 1884. 9 août. La France réalise le premier parcours en circuit fermé, d’environ 7 km.
  - L’expérience est renouvelée trois fois au cours de l’année 1884.
  - 2018. Octobre. Une campagne de financement participatif est lancée par l’Association des Amis du Musée de l’air (AAMA), pour restaurer les éléments restants du dirigeable. La souscription, clôturée le 21 mars 2019, a permis de récolter 10 375 euros. La gouverne, l’hélice, la nacelle, les piles, ainsi que le moteur électrique, sont exposés dans la Grande Galerie du Musée de l’Air et de l’Espace.
- 1898. Alberto Santos-Dumont, brésilien d’origine française, expérimente des petits dirigeables souples de sa conception.
1900. 2 juillet. Vol inaugural du premier dirigeable rigide Zeppelin, le LZ-1 de Ferdinand von Zeppelin, est propulsé par 2 moteurs 4 cylindres Daimler de 14 ch.
1901. Alberto Santos-Dumont remporte le Prix de 100 000 francs-or offert par Henry Deutsch de la Meurthe, mécène de l’aviation en reliant le parc d’aérostation de Saint-Cloud à la Tour Eifel avec retour au point de départ.
1902. 12 novembre. Le 1er dirigeable semi-rigide des frères Labaudy fait le trajet Paris-Moisson (62 km) en 1h 40.
1906. 1 novembre. Première traversée des Alpes en ballon.
- Un peu plus de 4 heures entre Milan et Aix-en-Savoie (actuelle Aix-les-Bains).
1910. 16 octobre. 1ère traversée de La Manche du ballon Clément Bayard II (78,50 m de long). Année qui suit l’exploit de Blériot en avion. Vitesse moyenne de 65 km/h avec 7 personnes à bord.

Ballons dans la Première Guerre Mondiale 1914–1918

Les ballons sont utilisés pour des missions de renseignements/observations et de bombardement.

Ballons de l’Entre-deux-Guerres

Années 1920. Essor des Zeppelins.
Années 1920–1930.
- Allemands, Américains, Anglais, Français, Italiens soutiennent des projets spectaculaires amplifiés par des communications spectaculaires des Paquebots Volants et des Vaisseaux du Ciel.
Le LZ 127 Graf Zeppelin est le plus grand dirigeable jamais construit :
- 236 m de long.
- Il établit de nombreux records.
  - 1929. Août. 1er Tour du Monde, incluant la Première Traversée du Pacifique sans escale (Tokyo-San Francisco).
  - 590 vols et 1 million et demi de kilomètres parcourus.
  - 143 traversées de l’Atlantique.
  - 13 110 passagers transportés entre 1928 et 1937.
- D’importantes catastrophes liées à une trop grande sensibilité aux mauvaises conditions météorologiques.
  - 1925. Le dirigeable américain USS Shenandoah (ZR-1) brûle en plein ciel et se brise en 3 morceaux faisant 15 morts.
  - 1928. Dirigeable Italia. Sur la route du Pôle Nord. Probablement due à la surcharge de glace accumulée sur le ballon.
  - 1930. 5 octobre. Le R101 britannique parti de Londres pour Bombay (Inde), s’écrase sur les collines de Picardie, à proximité de Beauvais. Cause de l’accident inconnue. 48 morts. L’usage de l’hydrogène est interdit en Angleterre et le R 100 qui avait accompli un aller-retour triomphal sur Londres-Montéral en Juillet-août 1930, est mis à la casse.
  - 1933 (4 avril) et 1935 (12 février). 2 des 3 dirigeables porte-avions de l’US Navy s’écrasent en mer : l’USS Akron (ZRS-4) tue 73 passagers et membres d’équipage, l’USS Macon (ZRS-5), 2 marins tués.
  - 1937. 6 mai. L’Hindenburg gonflé au dihydrogène (200 000 M3 de gaz inflammable) prend feu à l’aterrissage près de New York faisant 35 victimes parmi les 97 personnes à bord) ce qui met fin aux vols de dirigeables commerciaux.

Ballons de l’Après-Guerre

Les ballons deviennent quasiment inutiles pendant la Seconde Guerre Mondiale qui voit l’explosion de l’Aviation sous toutes ses formes.
A partir des Années 50.
- Les ballons sont utilisés comme engins d’observation et de sauvetage, notamment dans les armées américaines.
- Stations radars volantes.
- Le ZPG-3W américain est le plus utilisé.
Années 60.
- Les forces armées des Etats-Unis sont les plus engagées dans l’utilisation de ballons dirigeables :
  - Le MZ-3 de l’US Navy pour des missions de reconnaissance, de renseignement et de surveillance.
Fin des années 1900.
- Ballons dirigeables à air chaud.
  - 1973. Dirigeable Cameron D-96 à air chaud.
    - Per coûteux à construire, ne nécessite ni hangar ni mât d’amarrage. Il est dégonflé après le vol.
  - 1985–2000. Un dirigeable à air chaud l’AS 300 surnommé radeau des cimes est mis en service comme plateforme d’observation de la canopée.
- Des ballons sont utilisés pour des actions publicitaires, des prises de vues aériennes et des tournages de films.
3 types de propulsions des Ballons modernes.
- Propulsion motorisée. Moteur et hélice.
- Propulsion humaine. Ballons de petite taille.
- Propulsion vélique. Voilures des airs.

Ballons Dirigeables du Futur

Les ballons dirigeables n’appartiennent pas qu’au passé, de nombreux projets, en France et à l’étranger, sont engagés dans des directions, civiles et militaires, très variées.
Dirigeables porteurs de charges lourdes et multi-missions.
- Transports de containers.
- Missions de sauvetage.
- Transports Mer-Terre.
- Contournements d’obstacles naturels.
- Compensations de faiblesses ou d’accidents touchant d’autres transporteurs (route, trains, naval, hélicoptères..).
- Missions Humanitaires (Unesco, World Air League...).
Ballons stratosphériques.
- Stratobus. 100 m de long, volume de 50 000 m3. Fixe à 20 km d’atitude.
Ballons utilisés sur des systèmes propulsifs à faible puissance.
Ballons captifs.
- 2010. France, projet Horus.
- Escadron Syderec.
  - Pour des transmissions de secours et émettre des ordres essentiels aux sous-marins dans l’hypothèse ou d’autres moyens seraient détruits ou hors d’usage.
Les Drones se déploient rapidement dans une infinité de directions, aussi bien dans les armées les plus riches que dans les guérillas et dans les usages civils et ils limitent les usages possibles des ballons.

Gaz aérostatiques

Les dirigeables peuvent employer des gaz aérostatiques, plus légers que l’air.
- Le Dihydrogène. Le plus utilisé avant la Seconde Guerre Mondiale.
- L’Hélium.
- L’Air Chaud.
- Plus rarement :
  - Le gaz de ville.
  - La vapeur d’eau.
  - L’ammoniac.

Qualités et Défauts des Ballons Dirigeables (hors Drones)

Qualités +.
- Moyen de transport consommant moins d’énergie dans le rapport Masse Transportée / Consommation d’énergie.
- Nécessite des infrastructures moins importantes.
- Possibilités de positionner des panneaux solaires sur l’enveloppe (grande surface)
Défauts –
- Sensibles aux variations météorologiques.
- Vitesse inférieure à tous les autres.

Livres liés à Ballons Dirigeables : Histoire et Modèles

2011. L’épopée des grands dirigeables et du Dixmude. Michel Vaissier. Turquant, Mens sana. 239 pages.
2001. Ballons et Dirigeables. Patrick Facon, Jean-Pierre Debaeker, Editions Proxima.
2005. L’épopée des dirigeables en Lorraine : 1900-1918. Sylvain Chimello. Editions Serpenoise. 208 pages.