Dirigeable

Un dirigeable est un ballon à gaz muni de moteurs, d'hélices et de gouvernails, qui peut avancer contre le vent ou en travers au lieu de dériver. Henri Giffard fit le premier vol motorisé le 24 septembre 1852, de Paris à Élancourt, avec une machine à vapeur suspendue sous une longue enveloppe. Les zeppelins rigides transportèrent ensuite des passagers au-dessus des océans, jusqu'à l'incendie du Hindenburg en 1937.

Ce que c’est

Un dirigeable est un aéronef plus léger que l’air qui emporte sa propre force motrice et que l’on peut diriger. Une grande enveloppe contient un gaz plus léger que l’air, qui le maintient en l’air. Des moteurs font tourner des hélices qui le poussent, et des gouvernails de direction et de profondeur, à l’arrière, l’orientent là où l’équipage veut aller. Un ballon libre, lui, ne peut que monter, descendre et suivre le vent.

On distingue trois sortes de dirigeables. Le dirigeable souple garde sa forme par la seule pression du gaz qu’il contient, et la nacelle est suspendue sous l’enveloppe. Le semi-rigide a la même enveloppe sous pression, avec une quille rigide sur sa face inférieure qui porte la nacelle et les moteurs. Le rigide a une charpente de poutrelles recouverte de toile, et son gaz est enfermé dans des ballonnets séparés à l’intérieur de la charpente. La plupart des dirigeables rigides ont été construits par l’entreprise Zeppelin, d’où leur nom courant de zeppelins.

Le premier dirigeable qui ait volé au moteur fut construit en 1852 par l’ingénieur français Henri Giffard. Son enveloppe, pointue aux deux bouts, mesurait 44 m de long et contenait environ 2 500 m³ de gaz, ou 3 200 m³ selon certains récits. Un filet posé sur l’enveloppe se réunissait le long d’une vergue de bois de 20 m, au bout arrière de laquelle une voile triangulaire servait de gouvernail. Environ 6 m sous la vergue pendait la nacelle, un brancard de bois portant une chaudière chauffée au coke et une machine à vapeur à un cylindre de 3 chevaux. La machine faisait tourner une hélice à trois pales d’environ 3,4 m de diamètre, à l’arrière de la nacelle.

Aujourd’hui, un dirigeable doit être certifié comme les autres aéronefs avant de transporter des personnes, et ses pilotes détiennent une licence avec une qualification dirigeable.

Comment ça marche

Un dirigeable flotte pour la même raison qu’un ballon : le gaz de son enveloppe pèse moins que l’air qu’il déplace. Au niveau de la mer, un mètre cube d’hydrogène fournit environ 1,1 kg de force ascensionnelle, et l’hélium, deux fois plus lourd que l’hydrogène, environ 7 % de moins. Cette force doit porter l’enveloppe, les moteurs, le combustible, l’équipage et la charge, si bien que les dirigeables sont très grands pour ce qu’ils emportent.

Une enveloppe allongée fend l’air bien plus facilement qu’un ballon rond, et les hélices peuvent alors la pousser en avant. Sa vitesse propre s’ajoute au vent. Les récits donnent au dirigeable de Giffard une moyenne de 6 à 10 km/h ; par le vent fort de son premier vol, il pouvait tourner et décrire des cercles, mais non remonter le vent jusqu’à son point de départ. Les dirigeables ne sont devenus utiles qu’avec des moteurs légers pour leur puissance, capables de les pousser plus vite que les vents ordinaires.

Dans un dirigeable souple, les ballonnets d’air se vident quand le gaz se dilate et se remplissent quand il se contracte.

Le gouvernail de direction fait tourner le dirigeable, et les gouvernails de profondeur inclinent son nez vers le haut ou vers le bas. Sa force ascensionnelle varie avec la charge et le gaz qu’il emporte : le lest largué l’allège, et le gaz qui s’échappe par une soupape réduit sa force ascensionnelle. Quand le dirigeable s’élève, la pression extérieure baisse et le gaz se dilate. Dans un dirigeable souple, des poches d’air placées dans l’enveloppe, les ballonnets d’air, se vident à mesure que le gaz gonfle et se remplissent quand il se contracte, de sorte que l’enveloppe garde sa forme. Dans un rigide, c’est la charpente qui maintient la forme, quelle que soit la pression dans les ballonnets de gaz.

L’hydrogène et le gaz d’éclairage brûlent facilement dans l’air. La chaudière de Giffard avait un foyer à flamme renversée, et sa fumée était rejetée vers le bas, loin de l’enveloppe. Des dizaines de dirigeables à hydrogène furent plus tard détruits par le feu, et les dirigeables modernes utilisent l’hélium, qui ne brûle pas.

Histoire et évolution

En 1784, les frères Robert équipèrent de rames leur ballon allongé à hydrogène.

En décembre 1783, quelques semaines après les premiers vols humains en ballon, l’officier du génie Jean-Baptiste Meusnier présenta à l’Académie des sciences le premier de deux mémoires sur la direction des ballons, avec le projet d’un ballon allongé mû par des hélices. Son enveloppe, longue d’environ 79 m, en contenait une seconde, et en pompant de l’air dans l’espace entre les deux ou en l’en faisant sortir, on l’aurait alourdie ou allégée. Trois hélices devaient être tournées par quatre-vingts hommes. L’engin ne fut jamais construit : l’argent manquait, et Meusnier mourut de ses blessures au siège de Mayence en 1793. En 1784, les frères Robert, qui avaient fabriqué les premiers ballons à hydrogène, firent voler un ballon allongé muni de rames et, le 19 septembre, parcoururent environ 186 km, de Paris à Beuvry, près de Béthune.

Henri Giffard, jeune ingénieur, prit en 1851 un brevet sur l’application de la vapeur à la navigation aérienne. Le 24 septembre 1852, il partit seul de l’Hippodrome de Paris. Il écrivit que le vent soufflait fort et qu’il ne chercha pas à lutter contre lui, mais que le gouvernail répondait aussitôt et qu’il fit à volonté des cercles et des déviations, en montant jusqu’à 1 800 m. Il se posa à la nuit tombante à Élancourt, près de Trappes, à environ 27 km. Le récit détaillé de Jean Molveau indique que l’enveloppe était remplie de gaz d’éclairage et que la compagnie du gaz de Passy refusa d’en fournir pour d’autres vols ; beaucoup de récits plus brefs parlent d’hydrogène.

En 1884, La France boucla un circuit grâce à un moteur électrique et se posa à son point de départ.

La vapeur était trop lourde, et d’autres inventeurs essayèrent l’électricité. En 1884, Charles Renard et Arthur Krebs, officiers de l’armée française, firent voler le dirigeable La France, mû par une batterie et un moteur électrique, sur un circuit d’environ 8 km au départ de Chalais-Meudon, et revinrent se poser sur le terrain qu’ils avaient quitté. Vinrent ensuite les moteurs à essence légers. En Allemagne, Ferdinand von Zeppelin fit voler son premier dirigeable rigide, le LZ 1, au-dessus du lac de Constance le 2 juillet 1900. En 1901, Alberto Santos-Dumont alla de Saint-Cloud à la tour Eiffel et revint en moins d’une demi-heure avec son dirigeable n° 6, et remporta le prix Deutsch. En 1926, le semi-rigide italien Norge, piloté par son concepteur Umberto Nobile, emporta l’expédition de Roald Amundsen au-dessus du pôle Nord, du Svalbard à l’Alaska.

Le dirigeable rigide atteignit son apogée avec le Graf Zeppelin, qui fit 590 vols entre 1928 et 1937, accomplit le tour du monde en 1929 et transporta passagers et courrier vers l’Amérique du Sud. Le 6 mai 1937, l’hydrogène du Hindenburg prit feu à l’atterrissage à Lakehurst, dans le New Jersey, et 36 personnes moururent. La catastrophe mit fin aux lignes transatlantiques régulières de passagers par dirigeable. La plupart des dirigeables qui volent aujourd’hui sont de petits dirigeables souples gonflés à l’hélium.