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L’enveloppe des montgolfières a pour rôle d’emprisonner l’air réchauffé par le brûleur. Sa structure est constituée de sangles horizontales et verticales formant un globe, sur lequel sont cousus des panneaux de nylon traité. Toutes les sangles verticales sont rassemblées au sommet sur un anneau de « couronne », et reprises à la base par des câbles d’acier qui viennent se fixer sur le « cadre de charge ». Le sommet de l’enveloppe, qui est ouvert, est obturé de l’intérieur par un panneau circulaire amovible, appelé « parachute ». Ce dernier, sous la poussée de l’air chaud, se plaque sur la bordure du sommet de l’enveloppe, assurant ainsi son étanchéité. Il peut aussi faire office de soupape.
Le volume des montgolfières actuelles varie entre 600 et 7.000 mètres cubes, le plus courant étant de 2.200 mètres cubes. Ce volume permet d’emporter une charge totale de l’ordre de 500 kilogrammes, un mètre cube d’air porté à 100°C pouvant soulever une charge de 250 grammes dans un air ambiant normal et à pression normale. La masse totale d’une montgolfière de 2.200 m3 est alors de l’ordre de 2.500 kilos ce qui représente une inertie importante, et tout l’art du pilotage consiste à anticiper sur les réactions de l’appareil. L’autonomie dépend bien sûr des réserves de gaz que l’on peut embarquer à bord de la nacelle ; la durée moyenne des vols se situe aux alentours de 60 minutes (on remarquera que l’autonomie du ballon à gaz est beaucoup plus importante).
Comme il y a plus de deux siècles, la montgolfière actuelle ne se dirige pas, elle vogue au gré des vents. L’aéronaute sait d’où il décolle, il ne sait jamais à l'avance où exactement il va atterrir. C’est peut-être un des derniers refuges pour quelques sensations et quelques aventures. Par contre, 1′aéronaute expérimenté contrôle parfaitement son altitude au centimètre près, ce qui permet, par vent calme, des survols extraordinaires de la nature, et des atterrissages en douceur. Lors de ces derniers, le pilote ouvre en grand la partie supérieure du ballon (le panneau-parachute faisant office de soupape), et libère ainsi l’air chaud contenu dans l’enveloppe. Le ballon se dégonfle et se couche doucement sur le sol.
