mis à jour le 02.08.2011

Pour le vol libre d'un ballon solaire de petit diamètre (en général de 4 m de diamètre), il est nécessaire de respecter la législation et quelques règles.
Consultez la page : Réglementation aérienne pour les ballons libres non habités de la catégorie "léger"
Consultez la page : Simulateur

Pour le vol libre d'un ballon solaire pour le vol humain, il est nécessaire de respecter les règles suivantes :

Le ballon solaire de 14,5m de diamètre est en fait un aéronef très lourd. Il contient 1700m3 d'air soit 2 tonnes ! . L'inertie est donc importante et demande au pilote d'anticiper les manoeuvres pour monter ou descendre.
La montgolfière se déplace en fonction du vent. Le ballon en palier va dans le sens et à la vitesse du vent. Or, la direction des vents varie entre le sol et l'altitude (en général d'environ 30°). Parfois les vents entre le sol et l'altitude sont de directions contraires (vol en montagne, brise de vallée ou phénomène d'inversion). Lors de cisaillements entre deux couches de vents de sens différents, le ballon peut être chahuté et prendre une forme anormale.

Pilotage

Pour changer de trajectoire, il faut donc rechercher d'autres directions de vents à des hauteurs différentes. Il est donc fondamental d'exploiter les informations de la météorologie.

• En vol, l'essentiel du pilotage se fait par l'utilisation de la commande d'ouverture fine de la soupape.
• L'utilisation de la corde de soupape pour ouvrir en grand la soupape au sommet du ballon est réservée à l'atterrissage et au dégonflage.
• L'utilisation des sacs de sable pour larguer du lest est réservé aux situations d'urgence nécessitant une réaction rapide du ballon : approche d'un obstacle en vol ou à l'atterrissage, "descente froide".
• L'utilisation des panneaux de rotation est prévue pour réorienter la sellette et le pilote dans la direction de vol pendant la phase d'atterrissage. L'utilisation conjointe des 2 panneaux de rotation peut être aussi un moyen de pilotage vertical du ballon (en cas de problème avec la commande d'ouverture fine de la soupape).

Vitesse verticale

La vitesse verticale (habituellement exprimée en m/sec) est avant tout fonction de la Résultante des forces appliquées au ballon Fa. Plus cette force est importante plus la vitesse verticale dans la masse d'air augmente (que se soit en montée ou en descente !).
La vitesse verticale considérée est la vitesse relative à la masse d'air ; étant entendu que le ballon peut avoir des vitesses verticales plus importantes s'il est dans une masse d'air ascendante ou descendante.....

Descente froide

Le phénomène est connu des aérostiers et même utilisé pour obtenir des descentes très rapides lors d'accident nécessitant un atterrissage dans les plus brefs délais, lors de vols en montagne, lors de compétitions ou pour établir des records (Michel Arnould a atteint la vitesse de -20m/s en 1977/78). Les aérostiers peuvent freiner ou même stopper la descente froide à coups de brûleur pour réchauffer l'air à l'intérieur de la montgolfière.

La descente froide apparaît lorsque le ballon a été trop dégonflé. Le ballon amorce une descente avec une vitesse croissante même si tous les orifices sont fermés. La descente s'accélère de plus en plus puis se stabilise à une valeur dépendant du profil, de la charge et de l'altitude.
Cette descente froide est due à :
- un volume insuffisant pour la charge,
- un volume du ballon qui diminue proportionnellement à l'augmentation de la pression atmosphérique,
- un volume du ballon qui diminue du fait de la déformation importante du bas du ballon liée à sa vitesse descendante (bas de l'enveloppe comprimé),
- un différentiel de température entre l'intérieur et l'extérieur qui diminue à mesure que le ballon entre dans un air extérieur de plus en plus chaud en se rapprochant du sol,
- un refroidissement de l'enveloppe par le flux d'air,
- une forte inertie de la masse d'air (plus de 2 tonnes !) en mouvement descendant.

Les vols libres en Mauritanie ont montré le risque de descente froide. Pendant cette descente, l'entrée d'air par la bouche inférieure ne suffit pas à rétablir le volume du ballon et le soleil est trop lent pour réchauffer l'air intérieur. La vitesse verticale se stabilise aux environs de -2,7 m/s.
Il faut agir très vite. Plus on agit tôt pour s'opposer à la descente, et plus c'est efficace et rapide. Il faut donc alléger la charge par le largage de lest (sacs de sables suspendus à côté du pilote).
En préventif, des bandes adhésives rouges sont placées à l'intérieur du ballon. Quand elles ne sont plus visibles par suite de la déformation de l'enveloppe, c'est que le ballon est trop dégonflé et risque donc d'entamer une descente froide.

L'inversion

• C'est un phénomène d'inversion de température : la température est croissante quand on s'élève (alors que la température s'abaisse en général avec l'altitude).
  Pendant la nuit, le sol se refroidit car il perd de l'énergie par rayonnement infrarouge. Le sol retransmet ensuite sa baisse de température à l'air qui se trouve à son contact. L'air froid glisse le long des pentes et stagne dans les cuvettes et fond de vallées. Le refroidissement nocturne est donc limité à la couche d'atmosphère proche du sol. En plein hiver il atteint au maximum quelques centaines de mètres dans certaines situations (absence de vent et de nuages la nuit, soleil bas sur l'horizon, nuits longues).
• Le phénomène d'inversion est renforcé par l'arrivée d'air chaud dans une région montagneuse où les vallées retiennent prisonnières l'air refroidit la nuit par perte calorique. La masse d'air située au-dessus de la couche d'inversion est donc plus chaude.
• Le passage du cisaillement entre les couches de natures différentes peut être très turbulent si les deux couches se déplacent avec des vitesses et des directions différentes.
  Si le gradient de vent (directions ou vitesses) est nul ou très faible, les deux couches d'air voisines se déplacent peu l'une par rapport à l'autre.

En général la présence d'une inversion se traduit par un brusque ralentissement (ou même un arrêt) de l'ascension car le ballon entrant dans un air plus chaud, le différentiel de température diminue et également la poussée aérostatique.
Le passage du cisaillement doit se faire le plus vite possible pour éviter les turbulences.
La connaissance des caractéristiques de la situation et de la tendance météo est indispensable pour prévoir la présence d'un cisaillement turbulent en cas d'inversion de température.

suite ..............

Il n'y a pas eu assez d'expérimentations en vol libre du fait de raisons réglementaires et d'assurances.
Il est conseillé de se reporter à la pratique des montgolfières classiques :

• Manuel de pilotage des montgolfières
  d'Arnaud DERAMECOURT aux éditions CEPADUES
  • le vol : p.79 à p.124 p.140 à 148
  • vol en montagne : p.140 à p.148
  La lecture de l'ensemble de l'ouvrage est indispensable même s'il faut "sauter" les passages ne concernant pas le ballon solaire !
• F.F.A. Fédération Française d'Aérostation