Ballons dirigeables : état de l’art

Le concept de vol a fasciné et mis au défi les humains depuis des milliers d’années. Les anciens égyptiens ont laissé derrière eux de nombreux tableaux qui démontrent leur désir de voler, représentant les pharaons en envol avec des ailes. Les chinois et les grecs avaient des histoires et des légendes mythiques de voler, tout comme les sassanides.

Le rêve de vol a toujours accompagné l’homme à travers l’histoire. De Abbas ibn Firnas 852 (Salim T S, 2012), à Léonard de Vinci 1488, puis à Otto Lilienthals 1891, en arrivant aux frères Wright 1903, le fantasme de vol a toujours capturé l’imagination de l’homme. Ce rêve a été réalisé par l’invention des véhicules aériens en particulier les dirigeables.

Depuis près de deux décennies, un grand intérêt pour l’utilisation de véhicules aériens a prospéré en raison de leurs applications potentielles dans des tâches variées telles que la publicité, la surveillance, l’inspection et l’exploration. La plupart de ces applications sont à des fins environnementales et ont des profils de vol qui nécessitent une maniabilité à basse altitude. Le véhicule devrait idéalement être en mesure de planer au-dessus d’une région, de présenter des capacités aéroportées prolongées pour une longue durée, décoller et atterrir verticalement sans les infrastructures et avoir une grande charge utile au rapport de poids. Pour un tel scénario, les dirigeables sont plus avantageux que les avions et hélicoptères (Elfes et al., 1998) surtout pour des applications de longue endurance et de faibles bruits parce qu’ils acquièrent la grande partie de leur portance des forces aérostatiques, plutôt que celles aérodynamiques . Ils ont, intrinsèquement, une plus grande stabilité que les autres plates-formes.

Les ballons dirigeables semblent être les candidats idéaux pour de telles missions. Ils sont favorisés pour leur faible consommation énergétique, leur sécurité et leur réponse aux obligations environnementales. Le gaz porteur utilisé actuellement est l’hélium qui a remplacé l’hydrogène et le méthane qui étaitent utilisés au début. Certains dirigeables utilisent aussi l’air chaud pour les faire monter. Dans des conditions météorologiques adéquates les dirigeables sont extrêmement sécuritaires pour les passagers et/ou les charges, pour l’environnement et pour eux-mêmes.

Après avoir été délaissé depuis la grande catastrophe de 1937 (LZ 129 Hindenburg), un nouvel horizon est ouvert pour l’utilisation des dirigeables dans diverses applications. En effet, le dirigeable renaît de ses cendres, alors qu’on croyait que son histoire est enterrée, des prototypes plus efficaces et plus sécuritaires voient le jour. Cette résurrection vient certainement grâce aux avancées technologiques et au changement des priorités écologique et économique.

Plusieurs projets prometteurs sont actuellement en cours, afin de concevoir des dirigeables, capables d’opérer en différents milieux sur de longues distances notamment pour des grandes et/ou grosses charges .

Jusqu’à ce jour, dans la majorité des applications, les dirigeables sont pilotés soit par un pilote à bord soit par un opérateur humain à distance. Puisque leur rôle augmente, il est nécessaire d’améliorer l’orientation, la navigation et le contrôle de cette plateforme.

En 1784, Jean-Baptiste Meusnier propose un design pour un dirigeable de forme ellipsoïdale avec un gouvernail, un élévateur et trois grandes hélices, mais il lui manquait, un puissant moteur léger. Henri Giffard était la première personne à utiliser un moteur à vapeur avec succès pour les dirigeables en 1852. Il était capable de voler 27 kilomètres, avec une seule hélice entraînée par un moteur de trois chevaux. En 1884, Charles Renard et Arthur Krebs ont substitués la machine à vapeur par un moteur électrique de 6 KW pour augmenter la vitesse du dirigeable. L’âge d’or des dirigeables a commencé avec le lancement du Zeppelin LZ1 en 1900. Le Zeppelin devient alors le plus célèbre véhicule aérien à ce moment. Il a été utilisé comme bombardier pendant la première guerre mondiale par l’Allemagne.

En imitant la conception originale Zeppelin, les États-Unis et la Grande Bretagne ont construit, dans les années 1920 et 1930, plusieurs dirigeables tels que : le R-33, R-34 (dirigeables Britanniques) et l’USS Shenandoah (ZR-1) (dirigeable Américain). Dans un premier temps, les dirigeables obtenaient un certain succès et un record de sécurité impressionnant. Les dirigeables sont devenus obsolètes au fil du temps, en raison du développement des avions et d’une série d’accidents : comme la catastrophe du Hindenburg, le plus grand véhicule volant jamais construit, en 1937 qui a causé la mort de 36 personnes. L’objet volant s’est transformé en quelques secondes en une gigantesque torche à hydrogène, la catastrophe a tétanisé le monde. Cependant, au cours des dernières années, grâce aux avancées technologiques et au changement des priorités écologique et économique, une résurgence très remarquable est observée pour les dirigeables.