Les ballons dirigeables : historique et définition

By 27 June 2013

Histoire et typologie du ballon dirigeable – Section 1 :

I) Historique du ballon dirigeable :

a) Définition :

Un ballon dirigeable est un aéronef plus léger que l’air, également appelé aérostat, renfermant des dispositifs destinés à assurer la sustentation1 ainsi que des systèmes de propulsion lui conférant une dirigeabilité totale. Les ballons 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 ballons dirigeables utilisent la propulsion par hélices, qui peuvent être mues par des moteurs à explosion, ou bien par des moteurs électriques reliés à des tissus capteurs photovoltaïques.

b) Les premiers ballons dirigeables avant la guerre:

Dès les premiers ballons en 1783, l’idée de ballon dirigeable fait son chemin. Il apparaît clairement 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. A partir de 1783, le savant général Jean-Baptiste Marie Meusnier de La Place imagine différents moyens pour contrôler la direction. Il 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.

1 En aéronautique, la sustentation est la force qui maintient dans les airs un aérodyne. Wikipédia.

Après avoir clairement exposé le principe de l’aéroplane dès le début du 19e siècle, l’inventeur anglais Sir George Cayley envisage l’emploi, en 1816, du ballon dirigeable pour la grande navigation et prévoit la réalisation de ballons dirigeables rigides mus par un propulseur fonctionnant à la vapeur2.

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.

Le second, Henri Giffard, a imaginé et construit le premier aérostat qui, aidé par une machine à vapeur placée dans la nacelle, a pu subir quelques modifications de direction par rapport au vent en 1852. Le vol historique s’est déroulé 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 actionnant une hélice placée sous le ventre de l’engin3. 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 fonctionnant à bras d’homme et destiné à briser le siège de Paris.

En 1883 et 1884, 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 que deux vols, qui eurent lieu par temps venté, minimisant l’effet du moteur)4.

2 Courtlandt Canby, Histoire de l’Aéronautique, Éditions Rencontre and Erik Nitsche International, 1962
3 Jane’s Encyclopedia of Aviation, compiled and edited by Michael J.H. Taylor, New York: Portand House, 1989
4 L’aérostat électrique à hélice de MM Tissandier frères

Le premier dirigeable vraiment manœuvrable voit le jour à la même époque. Conçu par les capitaines Charles Renard, officié 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 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 ballon 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 précédente5.

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.

5 Courtlandt Canby, Histoire de l’Aéronautique, Éditions Rencontre and Erik Nitsche International, 1962

c) Les ballons dirigeables pendant la première guerre mondiale :

Les firmes Zeppelin et Schütte-Lanz vont marquer l’essor du ballon dirigeable rigide, construisant respectivement 96 et 22 aérostats. Zeppelin privilégie l’utilisation de l’aluminium pour la construction de la structure tandis que la seconde se fait la spécialiste des ossatures en bois6. Durant les quatre années de la Première Guerre mondiale, les ballons dirigeables construits en Allemagne deviennent de plus en plus gros, allant jusqu’à dépasser les 200 mètres de longueur. Ils ont effectué 1 189 missions de reconnaissance et 231 attaques à la bombe, visant tout particulièrement la ville de Londres. Percer les secrets de fabrication de ces dirigeables rigides fut donc une des missions prioritaires des services de renseignement britanniques7, où l’Amirauté commanda à la firme Vickers le Type 9, un dirigeable rigide inspiré des réalisations Zeppelin dont sera dérivé une série de quatre Vickers Type 23. Devant le peu de succès de ces appareils l’Amirauté prit ensuite directement en charge la conception des dirigeables Type 23X à structure métallique et Type 31 largement copiés sur les Schütte-Lanz. Sur 14 ballons dirigeables rigides mis en chantier en Grande Bretagne durant la Première Guerre mondiale, neuf seulement furent achevés avant l’Armistice et un seul participa effectivement à des opérations militaires8. En Allemagne comme en Grande Bretagne on tenta d’assurer la protection de ces géants des airs contre les attaques des chasseurs en réalisant les premières expériences de chasseur parasite: Un ou deux monoplaces étaient accrochés sous le dirigeable.

6 Peter W Brooks, Zeppelin : Rigid Airships 1893-1940. Smithsonian Institution Press, Washington, DC (1992). ISBN 1-56098-228-4.

d) Les ballons dirigeables pendant la période d’entre deux guerres :

Dans les années 1920 et 1930, Allemands, Américains, Français, Italiens et Anglais se lancèrent 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 testent des dirigeable porte-avions pour des usages militaires, poursuivant en particulier la technique des chasseurs parasites.

Le LZ 127 Graf Zeppelin est le plus grand ballon dirigeable jamais construit avec plus de 236 mètres de longueur lors de sa mise en service en 1928. Sous le commandement d’Hugo Eckener, il va établir plusieurs records. Il réalisera le premier tour du monde en août 1929 incluant la première traversée du Pacifique (Tokyo-San Francisco) sans escale. Il parcourra plus d’un million et demi de kilomètres au cours de 590 vols durant son exploitation jusqu’en 1937 dont 143 traversées de l’Atlantique et transporta entre 1928 et 1937 13 110 passagers. Mais plusieurs catastrophes vont alors marquer l’histoire des ballons dirigeables. Ces catastrophes sont essentiellement dues au fait que le ballon dirigeable est trop sensible aux mauvaises conditions climatiques (vent, pluie, neige, givre, foudre) et que le gaz utilisé, l’hydrogène, est hautement inflammable.

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 ballons 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.

Le dirigeable porte-avions USS Akron (ZRS-4) en 1932.
Le dirigeable porte-avions USS Akron (ZRS-4) en 1932

e) La période de la seconde guerre mondiale et des 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 distances durant les Trente Glorieuses. On doit mentionner cependant que la marine américaine, mettra en œuvre comme stations radar volantes, pour la veille éloignée de la défense aérienne du territoire, de gros ballons dirigeables, notamment le ZPG-3W mis au point en 1953 (27 000 m3, 2 moteurs de 8 900 cv, vitesse de 136 km/h).

Lire le mémoire complet ==> (En quoi le ballon dirigeable peut-il devenir le moyen de transport de demain ?)
Mémoire de fin d’année – Master 2 Spécialité Logistique
Université Paris 1 – Panthéon – Sorbonne