Voler sur l’eau : le foil dans tous ses états
Dans les sports nautiques, c’est toujours plus vite et toujours plus loin. Une innovation récemment remise au goût du jour a permis de faire des progrès considérables sur la vitesse des voiliers. La preuve par l’exemple avec l’ARKEA ULTIM CHALLENGE, l’une des plus récentes courses autour du monde en date ayant vu s’affronter la dernière génération de trimarans Ultim. Ces voiliers gigantesques sont équipés de foil qui leur permettent à pleine vitesse de faire émerger au-dessus de l’eau l’intégralité de leur coque. De vrais bateaux volants !
Le foil comment ça marche ?
Le principe est assez semblable à celui d’une aile d’avion. Imaginer que l’on place sous la coque du bateau au bout d’un mat une aile asymétrique à l’image d’une aile d’avion : courbe au-dessus et plate en dessous. Cette asymétrie créée la portance permettant au bateau de s’envoler. Cette portance est exponentielle avec la vitesse : plus on va vite, plus ça pousse et plus on vole ! Le foil permet donc au bateau d’aller plus vite en réduisant la trainée hydrodynamique. La trainée est une force qui s’oppose au déplacement du bateau sur l’eau, plus elle est faible, plus le bateau pourra aller vite. La réduction de la trainée permet aussi une plus grande maniabilité du navire. Le foil offre aussi une plus grande stabilité le bateau en diminuant le tangage (stabilité longitudinale) et le roulis (stabilité latérale). Une bonne nouvelle pour les personnes sensibles au mal de mer !
Il existe de nombreux types de foil, en forme de T, de L ou de U. Question matériaux, selon les modèles de navire et les contraintes, ces ailes peuvent être fabriquées en plastique, en aluminium, en acier, et encore en titane ou en fibre de carbone pour les plus performantes.
Quelles performances ? Quelles limites ?
Aujourd’hui les trimarans Ultim les plus récents décollent de l’eau à partir d’une vitesse de 22 nœuds soit 40 km/h contre 28 nœuds pour la génération précédente. Ces vaisseaux accélèrent ensuite jusqu’à des vitesses de pointe autour de 40 nœuds et peuvent atteindre les 45 nœuds soit 83 km/h. Les deux foils permettant ces prouesses mesurent environ 6 mètres de long pour un poids autour de 400 kg chacun. Ces géants des mers (32 mètres de long pour 23 de large) sont des bijoux de technologies résultats d’une innovation continue. Entre 2016 et 2024, pas moins de 26 profils de foils ont été testé sur le Maxi Edmond de Rothschild, bateau vainqueur de l’ARKEA ULTIM CHALLENGE en 50 jours et 19h. L’amélioration principale de la dernière génération est sa vitesse par vent faible. Pour un vent de 15 nœuds, les Ultims d’aujourd’hui filent à 28 nœuds contre un plafond de 22 nœuds pour l’ancienne génération.
La limite principale du foil est la mer elle-même. Lorsque les vagues dépassent les 3 mètres d’envergure, mère nature reprend ses droits et perturbe alors le vol des vaisseaux. C’est le moment où l’adresse des marins devient essentielle.
Des applications militaires, civiles ou de loisirs nautiques
Les applications du foil ne se limitent pas au trimaran. Elles sont utilisées aussi sur des voiliers monocoques et des vaisseaux moto propulsés. Des projets militaires comme ceux de la marine états-unienne par Boeing dans les années 1960 ont été lancé même si ces projets ont été abandonnés par la suite car les coûts financiers étaient importants et la technologie n’était pas suffisamment avancée. Il existe aussi une technologie semblable pour des bateaux de tourisme aujourd’hui avec des exemples en Sicile ou en Grèce. Les plus gros modèles peuvent accueillir jusqu’à 300 passagers.
Des adaptations du foil ont été créées pour des sports comme la planche à voile, le ski nautique ou le kitesurf. L’ajout du foil sur ces planches a grandement augmenté leur vitesse de déplacement sur l’eau. Une dernière innovation datant de 2023 est un vélo à foil se déplaçant sur l’eau. Il a été imaginé par la compagnie Manta5, une société basée en Nouvelle Zélande.
Quel avenir pour les foils ?
Bien que le principe technique soit connu depuis les années 1930, les technologies liées au foil sont redevenues innovantes et performantes grâce aux progrès réalisés en science des matériaux et mécanique des fluides. Parmi les enjeux de ce domaine on trouve la préservation des espaces naturels et la décarbonation des produits. L’initiative de la Start up française Foil and Co va en ce sens en produisant des foils avec des matériaux durables.
Jacques LEPAGE Consultant Scientifique
