La montgolfière infra rouge (MIR)

Résumé du document

Nous avons jugé intéressant d'étudier un véhicule original, économique et riche en applications scientifiques : la montgolfière infra rouge (MIR). L'idée de départ est de concevoir un ballon à air chaud totalement autonome capable de voler durant de longues durées.

Depuis peu, en établissant le bilan thermique d'un ballon, le monde scientifique a mis en évidence que le brûleur n'est pas indispensable à une montgolfière. En effet, ce bilan révèle que les rayonnements naturels représentent 48% de l'apport énergétique à la montgolfière et que 54% des pertes proviennent du rayonnement infrarouge de sa « peau ».

Les chercheurs du CNES ont donc imaginé un système puisant son énergie uniquement dans les rayons naturels (solaires et infrarouges). Ainsi, en octobre 1977, la première MIR fut lancée avec succès. Ce système, maintes fois modifié, est désormais régulièrement utilisé pour des missions physico-chimiques.

Extraits

[...] La demi sphère inférieure est constituée de polyéthylène transparent. Celle-ci ne joue aucun rôle radiatif, si ce n'est laisser passer les IR. Ce bilan thermodynamique nous permet de calculer la température de la peau de la MIR à l'aide du premier principe : - Cp : capacité thermique de la peau de la Mir. - : variation de la température du gaz. La température de la peau est une donnée précieuse. Elle permet en effet de calculer la température du gaz, et donc de déterminer la force ascensionnelle de la montgolfière, qui correspond à la poussée d'Archimède du gaz. [...]

[...] volume maximal, on considère que le gaz interne est à la même température partout dans le ballon. passage à la température d'équilibre à l'intérieur du ballon est instantané. PFD : ρa : masse volumique du gaz interne k : coefficient v : volume du ballon ms : masse solide du ballon mg : masse du gaz Cx : coefficient de trainée ms : masse solide du ballon Cf : coefficient de forme Bibliographie -site internet de la division ballon du CNES (http://ballon.cnes.fr:8180/ ) -différents rapports du CNES. -Les ballons du futur. [...]

[...] Ainsi on remarque que lorsque la MIR traverse une masse nuageuse, celle-ci risque de perdre dangereusement de l'altitude car les nuages refroidissent le ballon et, de plus, les rayonnements IR sont en partie absorbés. Il est donc primordial de capter au mieux les flux énergétiques porteurs de chaleurs et d'établir un bilan précis des échanges thermiques du ballon afin d'améliorer ses temps de vol. La solution trouvée pour capter un maximum de flux énergétique réside dans les matériaux utilisés. La partie supérieure de la MIR fut tout d'abord construite en polyéthylène aluminisé. [...]

[...] La MIR : un véhicule unique Nous avons jugé intéressant d'étudier un véhicule original, économique et riche en applications scientifiques : la montgolfière infra rouge (MIR). L'idée de départ est de concevoir un ballon à air chaud totalement autonome capable de voler durant de longues durées. Depuis peu, en établissant le bilan thermique d'un ballon, le monde scientifique a mis en évidence que le brûleur n'est pas indispensable à une montgolfière. En effet, ce bilan révèle que les rayonnements naturels représentent 48% de l'apport énergétique à la montgolfière et que 54% des pertes proviennent du rayonnement infrarouge de sa peau Les chercheurs du CNES ont donc imaginé un système puisant son énergie uniquement dans les rayons naturels (solaires et infrarouges). [...]