La navigation à voile, activité ancestrale et perpétuellement en quête d'optimisation, a connu et continue de connaître des évolutions majeures, particulièrement dans la conception de ses systèmes propulsifs. Au cœur de cette évolution se trouve le concept d'« aile » de voilier, qu'il s'agisse d'une référence à des designs classiques emblématiques ou à des innovations technologiques de pointe qui redéfinissent la manière de capter la force du vent. Cet article explore ces facettes, depuis l'histoire d'un voilier classique portant ce nom jusqu'aux systèmes d'ailes rigides et automatisées qui promettent de révolutionner le nautisme moderne.
L'Héritage Classique : Le Voilier "Aile", Symbole d'Élégance et de Performance
L'histoire du yachting est jalonnée de créations emblématiques qui ont marqué leur époque par leur design et leurs performances. Parmi celles-ci, le voilier dénommé « Aile » occupe une place particulière, conçu comme un « quillard d'avenir ». L’« Aile » a été dessinée en 1934 par l’architecte Finlandais, Jarl Linblöm. Ce choix fut entériné en 1935 par le conseil de l’YCIF, lors d’un déjeuner chez Maxim's. Ce rassemblement clé s'est tenu autour de son mécène Armand Esders, et la question centrale était alors de trouver ce quillard d'avenir pour le Club.
C'est dans ce contexte que Maurice Lescure, beau-frère d'Armand Esders, a présenté des plans qu'il avait reçus du chantier finlandais Åbö Bätvarf. Armand Esders, visionnaire et généreux, a fourni aussitôt au Club les moyens nécessaires pour mettre cette idée à exécution. Un prototype a ainsi pu être évalué pendant l’été 1935, à la fois sur la Seine et en mer. Les essais ont démontré que le bateau s’avérait très rapide et marin, ce qui a conduit le conseil du Club à l’adopter sans hésitation.
La marraine du nouveau bateau, Mme Esders, lui a donné le nom d’« Aile ». Ce choix était un hommage à la mémoire de Virginie Hériot, célèbre navigatrice qui avait remporté la médaille d'or aux J. O. à bord de son 8 mètres JI, également nommé Aile VI. Aile VI est d’ailleurs un voilier de course de type 8 m JI, construit en 1927 pour Virginie Hériot par le chantier de La Hève au Havre, sur les plans de l’architecte naval Pierre Arbaut. Cette connexion historique souligne la lignée prestigieuse et la signification symbolique du nom.
Le voilier d'origine Finlandaise, l'AILE, est un quillard classique conçu pour une utilisation en loisir familial et en régate. Il peut accueillir à son bord de 1 à 3 personnes, ce qui le rend polyvalent. Ce voilier est décrit comme performant et très sécurisant. Un avantage pratique de l'Aile est sa facilité de transport sur une remorque, grâce à son poids de 450 kg. Cette caractéristique lui permet d'être déplacé aisément pour aller naviguer en mer, sur les fleuves ou sur les plans d'eau intérieurs, offrant ainsi une grande liberté aux navigateurs.
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Des exemplaires de ce voilier classique continuent d'être appréciés et entretenus. Par exemple, une Aile de construction polyester, construite en 2000 et nommée RITOURNELLE, est aujourd'hui en bon état et prête à naviguer. Un autre exemple notable est Arcance, une Aile qui est classée Bateau d’Intérêt Patrimonial (BIP). Arcance a été très bien entretenue et a toujours hiverné sous abri, ce qui témoigne de son importance et de sa valeur patrimoniale.
La coque de certains de ces voiliers a bénéficié de restaurations importantes. Ainsi, la coque d'Arcance a subi une reconstruction en 1996 par Begoc à St. Pabu. Cette rénovation a notamment impliqué des membrures en chêne sur quartier, assemblées par des goussets en CP marine, et une quille en chêne massif. L'étrave est également lamellée chêne, garantissant robustesse et durabilité. Le mât et la bôme sont en bois, avec un mât en pin d’Oregon gréé en 7/8. L'accastillage en bronze ajoute une touche d'authenticité et de qualité, incluant des poulies, des taquets coinceurs, des taquets d’amarrage, ainsi que deux winchs en bronze, un tolet de godille et une toletière en bronze.
La panoplie des voiles pour ces classiques est également complète. Elle comprend une grand-voile avec deux ris (Chéret) en bon état, un génois (Chéret) en bon état, et un foc (Chéret) également en bon état. Un petit foc de mauvais temps est prévu pour les conditions difficiles, ainsi qu'un spinnaker en nylon et un spinnaker asymétrique très peu servi. Certains spécimens possèdent même un jeu de voile historique en Nylon à petites laizes, taillé par Mariole, soulignant l'attention portée aux détails et à la préservation historique. Divers autres équipements sont disponibles, tels qu'un taud, une housse de bôme, un aviron de godille, une gaffe, des pare-battages, des amarres, une chaise amovible pour moteur latéral et une pompe à main.
Il est à noter que l'Aile VI originale, le 8 mètres JI ayant inspiré le nom du quillard, a été restaurée par le chantier Raymond Labbé avec l’aide de l’architecte naval Guy Ribadeau Dumas. Aile VI est désormais basé sur l’île de Noirmoutier. Cependant, des défis de conservation persistent, comme en témoigne le fait qu'en 2021, le Chantier des Ileaux a été missionné par les propriétaires pour faire un état des lieux de l’ensemble de la coque. Il s’est avéré que celle-ci révélait de nombreuses faiblesses sur de très nombreux bordés d’origine, gardés lors de la dernière restauration en 1994. Cela met en lumière la complexité de maintenir ces précieux témoins de l'histoire maritime en état de navigabilité.
La Révolution Aérodynamique : Comprendre la Propulsion Vélique et les Ailes Rigides
Le principe même de la navigation à voile, qu'elle soit classique ou moderne, repose sur des fondements physiques complexes, souvent méconnus du grand public. Pour qu'un voilier avance, il ne s'agit pas simplement de pousser le bateau par l'arrière. La technique la plus courante pour avancer contre le vent, ou du moins dans une direction proche de celle du vent, est celle qui consiste à « tirer des bords » pour « remonter le vent ». Cela signifie zigzaguer pour ne pas avoir le vent de face directement, mais plutôt l'utiliser de côté. C’est là qu’intervient une loi physique fondamentale, dont beaucoup ont entendu parler sans toujours en comprendre les bases : l’effet Venturi.
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L'effet Venturi est basé sur le théorème de Bernoulli, du nom de deux physiciens du XVIIIe siècle qui ont théorisé ces phénomènes fondateurs de la dynamique des fluides. Ces principes décrivent des propriétés de tous types de fluides, qu'ils soient gazeux ou liquides, lorsqu'ils sont en mouvement. Parmi ces propriétés, il y en a une qui permet à la fois de faire voler les avions et de faire avancer les voiliers : la densité d’un fluide diminue quand il accélère.
Pour mieux comprendre, imaginons le profil d'une aile. Du fait de sa forme légèrement asymétrique, le chemin que doit parcourir une particule d’air est plus long en passant par le haut, la partie un peu bombée qu’on appelle l’extrado, que par le bas, l’intrado. Comme la nature a horreur du vide, la seule solution pour la particule d'air qui prend le chemin du haut est d’accélérer, afin de retrouver sa petite camarade à temps à la fin de l’aile. Comme l'air accélère, il devient moins dense. C’est ainsi que les oiseaux et les avions parviennent à voler : ils ne sont pas vraiment « portés » par l’air qui se trouve sous leurs ailes, mais plutôt « aspirés » par l’air qui se trouve au-dessus de leurs ailes.
Pour un voilier, c’est exactement la même chose. Sauf qu’au lieu d’avoir une aile rigide, comme sur un avion, nous utilisons une voile souple. Et là, tout d’un coup, l’histoire du zigzag prend tout son sens. Ce qui est assez génial avec cette compréhension, c'est qu'au final, si par vent arrière un bateau ne peut jamais aller plus vite que le vent - et en fait, il va toujours moins vite que le vent en raison de la résistance de l’eau et des turbulences - si le vent vient de côté, ce qu’on appelle le « vent de travers », on va pouvoir aller plus vite. Ceci est possible car on condense toute l’énergie du vent dans une direction spécifique.
Des schémas de performance, comme ceux utilisés pour les designs de voiliers, illustrent bien ce phénomène. Les cercles concentriques indiquent la vitesse du bateau. En prenant par exemple la ligne bleue foncée, qui correspond à un vent de 18 nœuds, un tel schéma permet de prévoir que par vent arrière, soit à 180°, le bateau avancera à environ 7,2 nœuds. Mais à 90° (vent de travers), la vitesse culmine au-dessus de 14 nœuds. Et avec un vent qui arrive presque de face, autour de 50°, qu’on appelle « au près », on peut espérer encore 10 nœuds de vitesse. Il est donc remarquable qu'en théorie, le bateau puisse aller plus vite avec un vent presque de face qu'avec un vent arrière. Les grands voiliers de course, notamment ceux qui arrivent à diminuer énormément la résistance en décollant de l’eau grâce à leurs foils, peuvent même atteindre une vitesse supérieure à celle du vent, illustrant le potentiel extraordinaire de cette dynamique.
Ainsi, une voile doit pouvoir utiliser les deux types de puissance offertes par le vent : la poussée arrière, parfois désignée comme écoulement décroché pour les intimes, et l’aspiration, appelée portance ou écoulement attaché. Or, ces deux types de poussées ne nécessitent pas les mêmes types de voiles. Pour la poussée arrière, c’est la surface qui compte avant tout. Cela se comprend aisément : par vent arrière, plus la surface de voile va être grande, plus on va « capturer » une grande quantité de vent. C’est à cela que servent les spinnakers, plus communément appelés « spis », avec leur grande surface déployée. C’est aussi pour cette raison que les gros voiliers du XIXe siècle, les « 3 mâts barque », dont les célèbres cap-horniers, arboraient autant de surface de voile. Ce genre de voile fonctionne principalement par vent arrière, ce qui est efficace pour les traversées océaniques avec des vents constants.
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Mais dans la plupart des autres mers, dont la Méditerranée, la situation est plus complexe. Le vent y change sans arrêt de direction, ce qui fait qu’on a forcément le vent de face sur une partie du voyage. Face à cela, le défi est double : d'un côté, exploiter la portance maximale, et de l'autre, gérer la poussée latérale du vent. Si le vent vient de la droite (tribord, donc), il va avoir une très bonne aspiration vers l’avant, mais il va en même temps être repoussé vers la gauche. C’est ce qu’on appelle la traînée. Tout le jeu des concepteurs de voiles et des navigateurs consiste à augmenter la portance sans augmenter la traînée de manière excessive. Le ratio entre les deux s’appelle la finesse.
Améliorer la finesse dépend de nombreux paramètres très compliqués. Ce que la recherche a permis de comprendre, c’est que cette finesse dépend énormément du profil de la voile. Il faut maximiser le différentiel de distance parcourue par l’air entre les deux faces de la voile, tout en limitant au maximum la traînée. Sur un voilier classique, il existe plusieurs réglages pour tendre et pivoter la voile de façon à lui donner une forme qui se rapproche le plus possible de ce profil idéal, sans jamais pouvoir l’atteindre complètement. Le seul moyen d’atteindre ce profil idéal est d'utiliser une voile rigide.
Cependant, la question se pose : si ce profil est le plus performant, pourquoi les voiliers ne l’ont-ils pas adopté plus tôt ? La réponse réside notamment dans la réversibilité du profil. Si l’oiseau et l’avion volent toujours à l’endroit, pour les bateaux, ce n’est pas aussi simple. Parfois le vent vient d’un côté de la voile (on parle d’une amure dans le jargon), parfois il vient de l’autre côté. Une aile rigide fixe n'est pas adaptée à cette réversibilité.
L'idée des ailes rigides a été remise au goût du jour par un architecte naval français, Marc Van Peteghem, fondateur de VPLP. Il a imaginé une aile en deux parties articulées, conçue pour être incurvée dans un sens ou dans l’autre, et dotée d'un système permettant de l’affaler complètement. En 2014, il a présenté une conférence TEDx qui a fait grand bruit dans le milieu, et qui est sans doute à l’origine du développement incroyable de cette technologie en France et dans le monde. En tendant d’abord une toile sur une structure, puis plus tard en remplaçant carrément la toile par de la fibre de carbone, il est devenu possible de créer une forme rigide, spécialement optimisée pour maximiser la finesse.
Bien que cela coûte plus cher qu’une voile en nylon, l'amélioration de la finesse est telle que l'on peut se permettre de diminuer la surface de la voile. Cela permet d'obtenir au final, pour à peine plus cher qu’un gréement classique, un système aussi puissant et beaucoup plus petit. Un autre paramètre technique important entre en jeu : le vent apparent. C’est comme à vélo : à partir d’une certaine vitesse, le vent vient toujours de face, car au lieu que ce soit l’air qui vienne à nous, c’est nous qui allons vers lui. Si on a un vent de face de 10 km/h et qu’on avance à 10 km/h, le vent ressenti sera de 20 km/h. Si le vent est dans le dos, toujours de 10 km/h, et que l’on avance à 10 km/h, on ne ressentira plus de vent du tout. Il en résulte que plus un bateau va vite, moins il aura de vent arrière et plus souvent il aura des vents de travers ou de près. Or, ce sont précisément les régimes de vent favoris des ailes rigides, où elles déploient toute leur efficacité. De plus, les ailes rigides ont un énorme avantage sur les voiles traditionnelles : elles prennent moins de place sur le pont, libérant de l'espace pour d'autres usages ou améliorant l'esthétique du navire.
Innovations Technologiques : Les Nouvelles Générations d'Ailes pour Voiliers
Le monde de la voile est en constante effervescence, porté par la recherche et le développement de systèmes propulsifs toujours plus efficaces, sécurisants et faciles à utiliser. Plusieurs projets récents illustrent cette quête d'innovation, en se basant sur le principe des ailes pour voiliers.
WISAMO : L'Aile Automatisée pour une Nouvelle Expérience de Navigation
Un projet notable est WISAMO, qui apporte une nouvelle expérience de navigation, combinant facilité et sécurité. Le système est composé d'une aile automatisée, conçue pour s'adapter au vent en toute autonomie. Une caractéristique remarquable de cette technologie est sa capacité à prendre un ris toute seule si nécessaire, augmentant ainsi la sécurité et le confort du navigateur. En cas de météo inconfortable, l'aile se met en mode sécurité et elle s'affale toute seule, réduisant considérablement les risques et les efforts pour l'équipage.
Naviguer à la voile devient ainsi plus facile et plus confortable, avec peu de gîte selon l'humeur du marin ou les conditions. L'accès aux zones protégées est également rendue possible sans l'usage du moteur, contribuant à une navigation plus écologique et silencieuse. Avec une allure élégante, le yacht à voile équipé de WISAMO devient un plaisir d'une autre sorte. Le profil de l'aile s'adapte au vent avec style, optimisant en permanence la performance et l'agrément de la navigation.
ACCWing : Le Grément du Futur issu de l'Aéronautique
Le projet ACCWing, acronyme de Automatic Camber Control Wing, a franchi une étape cruciale le 29 octobre 2020. Les partenaires de cette aventure innovante ont pu tester le premier prototype de leur aile souple sur un catamaran préparé au chantier Crazy Lobster, situé sur le port du Légué. Ce gréement est composé d'un mât en carbone, de lattes en épingle à cheveux et d'un tissu de voile légère, formant une voile épaisse qui est à la fois affalable et arisable.
Hugues de Turckheim, l'inventeur de ce nouveau gréement, est connu pour ses années à la tête de l'équipe de planche à voile Tiga Team International. Au sein de cette équipe, il avait déjà commencé à explorer la thématique des voiles épaisses. Il souligne l'importance de cette recherche de la simplicité dans la conception des systèmes propulsifs. Selon lui, "dans tout ce qui recherche la performance, comme dans l'aéronautique, cela fait longtemps que l'on a abandonné la simple peau." Cependant, en navigation, la situation est différente car "l'on n'est pas toujours sur le même bord." Les voiles sont également soumises à des impératifs de déformation, elles sont secouées, pliées. La tendance générale a donc été vers la mise au point des simples peaux jusqu'à être extrêmement performantes.
La voile épaisse, quant à elle, a été travaillée en parallèle. Hugues de Turckheim mentionne que "dans la Coupe de l'America, ils ont éliminé un problème, celui de pouvoir affaler et donc chiffonner et plier la voile." Il décrit cela comme un cas extrême où l’usage évacue les problèmes de coût et de fragilité. Certains, en parallèle, ont voulu garder la possibilité d'affaler et de chiffonner. Cela a pris des années de développement. Sa première voile épaisse remonte à 40 ans avec Tiga. Il y a eu des développements, mais ils ont toujours été complexes et fragiles. Aujourd'hui, avec l'ACCWing, "on a réussi à le simplifier et à limiter le nombre de pièces." Un travail important a été effectué sur la géométrie des lattes pour atteindre cette simplification et cette robustesse.
Le prototype de l'ACCWing est décrit comme une aile de 60 m² offrant beaucoup de puissance et de finesse. Elle se distingue par une réelle facilité de réglage et également de virement, des qualités essentielles pour les navigateurs. Philippe Marcovich ne cache pas ses ambitions pour l'ACCWing, affirmant que "notre catamaran, dont les coques ont été dessinées par Julian Spooner il y a plusieurs années, est un démonstrateur pour préfigurer le gréement du futur." La prochaine étape envisagée est une version offshore pour 2021, destinée à être installée sur un multicoque ou un monocoque. Une des prochaines étapes clés est également l'automatisation du réglage de l'aile, ce qui promet d'accroître encore la facilité d'utilisation. Cette technologie peut convenir à une large gamme de bateaux, du petit bateau de 10 mètres au grand yacht, offrant une solution polyvalente pour l'avenir de la propulsion vélique.
Pour Tual Le Guillerm, fondateur du chantier Crazy Lobster, qui a fabriqué les pièces composites de l'ACCWing et préparé le catamaran, il s'agit d'un projet d'avenir. Il a été possible de réaliser un mât de 17 mètres à sections non constantes et de nombreuses pièces customisées pour ce projet. Cela a exigé de trouver des solutions innovantes, témoignant de l'engagement et de la forte personnalité des équipes impliquées.
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