Les ailerons, ou dérives, constituent un élément fondamental de la conception d'une planche de surf, influençant jusqu'à 40% de son comportement sur l'eau. Dans le contexte spécifique du surf fish et des planches de haute performance, le positionnement, le nombre et la géométrie de ces appendices déterminent non seulement la vitesse, mais aussi la capacité du surfeur à manœuvrer avec précision dans des conditions variées.
La Physique de la Manœuvrabilité et du Pivot
La définition de la manœuvrabilité d’une planche est donnée par l’effort à produire pour mettre en rotation la planche et son surfeur suivant un axe donné. Nous avons montré dans le chapitre décrivant l’outline que cet effort varie avec la distance séparant le centre de gravité du surfeur du centre de pivotement de la planche. La manœuvrabilité théorique maximale est obtenue lorsque le centre de gravité du surfeur coïncide exactement avec l’axe de lacet (yaw).
Lorsque le surfeur engage un virage radical, il ramène son centre de gravité au niveau du centre de portance global des ailerons, car toute distance l’éloignant de ce point tend à augmenter l’effort nécessaire pour tourner autour de cet axe. Lorsque la rotation est terminée, il se replace en avant en recherche de vitesse. Pour illustrer ce phénomène, nous citerons Christophe Mulquin. Dans son ouvrage analysant les manœuvres du surf, il décrit les appuis du rollers et l’importance du gainage de la colonne vertébrale ainsi : Roller sur le centre de pivot des ailerons. « …Ce mouvement rotatif, rapide, vif en équilibre, ne peut être de bonne facture que si les appuis sont de qualité. Il y a un enchainement parfaitement complémentaire d’appuis entre l’arrière et l’avant. Durant la phase d’ascendance, lorsque l’on monte vers la lèvre, c’est plutôt l’appui arrière qui est privilégié. Durant la rotation sur la lèvre, l’appui est essentiellement sur le pied arrière qui joue le rôle de pivot, de pointe de compas. Lors de la phase de descente, c’est plutôt un appui pied avant qui prédomine. Le problème des appuis sur cette manœuvre est qu’il y a une succession incessante des appuis, il y a de perpétuelles corrections entre les appuis avant, arrière et latéraux… Le gainage prend tout son sens sur le roller. Une forte rotation de la partie supérieure du corps est transmise par la ceinture abdominale. »
Avancer les ailerons diminue la distance de déplacement avant-arrière à parcourir pour fusionner ces centres, ceci rend la planche plus facile à manœuvrer et relancer. L’appui avant sur le rail immergé génère de l’accélération, mais il doit être compensé par une position reculée des ailerons : un aileron reculé entraîne l’arrière de la planche dans le sens du flux relatif. Il en résulte un alignement automatique de la planche, positionnant l’avant de la planche face au flux, et l’âme (stringer) parallèle à la direction du flux relatif. Ce caractère auto-stable est la directionalité. La directionalité stabilise la planche et compense la traînée de l’avant de la planche, qui tend à faire remonter le nose vers la crête. Si l’aileron ne réaligne pas l’arrière de la planche dans le flux, la trajectoire du surfeur remontera trop et le décrochage du rail freinera le surfeur en le mettant en travers. Ceci arrive lorsque l’aileron ventile, décroche, ou casse : la planche part en tête-à-queue, elle survire. Avec un aileron bien reculé et immergé, le surfeur peut aller se promener sur le nose sans modifier la direction de la planche. Ce comportement apporte de la sécurité dans les grosses vagues, c’est la planche qui commande ; accrochez-vous et priez pour que la ligne droite soit le bon chemin !
Géométrie, Toe, Cant et Dynamique des Fluides
Classiquement, l’angle de toe génère de la manœuvrabilité et repousse le décrochage dans les manœuvres radicales en réduisant l’angle d’incidence apparent dans les trajectoires courbes. Un profil à extrados cambré dans le sens de la portance recherchée augmente incontestablement l’appui, mais implique aussi une symétrie antagoniste des ailerons latéraux. Un aileron est formé par empilements de profils se succédant le long d’une génératrice. La portance d’un aileron est perpendiculaire à la direction du fluide, et perpendiculaire à la génératrice de l’aileron. L’angle de cant génère donc une composante de portance dirigée vers la planche, dans des proportions relatives au sinus de cet angle qui est d’environ 4° dans les configurations classiques. Notons ici que le sinus de 4° = 0,069, donc pour une force de portance de 10 Newtons, la composante résultant de l’angle de cant est de 1*0.069 = 69 grammes. Un angle de cant de 4° produit donc des effets difficilement détectables. Lorsque cet angle est très important (90°), et que la taille de l’aileron se rapproche d’une aile, les effets sur l’équilibre de la planche deviennent très importants. L’hydrofoil est un exemple de ce cas où la portance des ailerons devient la part la plus importante de la portance globale de la planche.
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Pour diriger leurs longboards sans dérives, les surfeurs de l'époque (1930-1940) plongeaient brièvement le pied dans l'eau pour faire virer la planche. Mais le besoin de prendre appui pour contrôler la trajectoire sans déraper est bien réel. On peut attribuer l'invention de la dérive de surf à Tom Blake en 1934. L'implantation de cet aileron révolutionne le surf en autorisant des figures impossibles auparavant, il permet de stabiliser la trajectoire et de prendre un meilleur appui sur le rail tout en créant un pivot arrière pour virer et changer de direction. Mais malgré son indiscutable efficacité, cette innovation proposée par Blake en 1934 prend du temps à être adoptée du fait de sa relative difficulté d'implantation et le danger qu'elle constitue aux yeux des surfeurs de l'époque. Ce qui est amusant avec le recul c’est que cette notion de danger est devenue naturelle, et que les ailerons à bords souples sont délaissés par la grande majorité des surfeurs d’aujourd’hui, craignant davantage d’entailler leur image de guerrier invincible plutôt que leurs corps désarmé. De 1935 à 1960, la hauteur de l'aileron ne cesse d'augmenter, le point d'appui est de plus en plus efficace et permet des virages de plus en plus serrés, la radicalité du cut back et du bottom turn sont liées à cette évolution. Le single de 1960 atteint une limite qu’il ne peut franchir lorsqu’il est implanté au centre de la planche : la ventilation.
Évolution des Configurations : Du Twin au Quad
Avec la configuration de Simmons, même si un aileron sort de l’eau et ventile à cause d’une paroi de vague très verticale, ou d’un virage entraînant un fort roulis, l’aileron sous l’eau prend le relais ; il faut un aileron pour les 2 côtés de virage rencontrés dans les trajectoires du surf. Le twin de Simmons a des implantations quasiment parallèles. Les planches des années 70 deviennent de plus en plus courtes, au fil du temps, leur maniabilité est augmentée de ce fait, et les virages deviennent donc de plus en plus radicaux. Pas de virage : direction vers la plage, l’eau arrive parallèle à l’axe de la planche. Le mouvement de rotation du surfeur engendre une variation de direction de l’eau sur les dérives pendant le virage. Plus le mouvement de rotation est radical, et plus la vague est verticale, plus l’angle de l’eau arrivant sur les dérives est important. Lorsque l’angle d’attaque du fluide est trop important, sur aile, comme sur aileron de surf, l’efficacité chute brutalement, c’est le décrochage. C’est dans la phase de virage la plus prononcée que ce décrochage intervient. La solution pour éviter, ou repousser le décrochage, est de diminuer l’angle entre l’eau et l’aileron. Ceci se fait en implantant l’aileron avec un angle compensé pour les virages radicaux, c’est l’angle de Toe (pincement des dérives qui « louchent » vers l’avant de la planche).
Le Fish des années 70, prévu pour jouer dans des petites vagues avec des virages radicaux, augmente les angles de toe, et avance la position des ailerons pour les rapprocher du centre de gravité du surfeur et générer de la maniabilité. Mais ceci se fait au détriment de la stabilité et devient difficile à gérer dans les vagues de taille plus importante où la directionalité est un gage de tranquillité. La solution pour concilier le plaisir de la maniabilité du twin et la directionalité apaisante du single est apportée par la configuration thruster. Cette configuration s’est largement imposée au fil des années. Sur le Fish, joueur dans des petites vagues creuses, le bon surfeur sort l’aileron antagoniste de l’eau le plus souvent possible, et accepte de subir un freinage dans 90 pour cent du temps de ses trajectoires où il a les 2 ailerons dans l’eau, mais comme nous l’avons dit, le surfeur de Fish est joueur et ne cherche pas la performance de rapidités, c’est un esprit « skateur ». Pour le thruster, c’est trois angles de toe différents et la volonté de surfer des vagues parfois puissantes et rapides ; la performance dégradée par le freinage d’ailerons avec des angles mal accordés peut être une limite lorsque la vague est très rapide, grosse et jette sa lèvre et le surfeur en retard sur un parterre de coraux.
Pour les surfeurs exigeants et de haut niveau, surfant des vagues très creuses et rapides, il peut y avoir un intérêt à placer un aileron avancé proche du rail pour ne pas ventiler et avoir de la maniabilité, et un autre aileron proche du rail aussi pour ne pas ventiler, et avec un angle de toe relativement proche de son copain de devant pour éviter de créer trop de freinage. L’aileron latéral en arrière apporte une directionalité stabilisante dans les puissantes vagues où l’erreur de trajectoire se paye cher ! Ce type de configuration 4 ailerons trouve son application dans les vagues d’exception surfées par des surfeurs d’exception ! Mais elle peut avoir aussi son utilité pour créer une configuration de twin, modifiables suivant les conditions de surf, et passer de la configuration twin Fish avec forts angles de toe et ailerons sur l’avant, pour créer une grande maniabilité et un caractère très joueur, et ensuite passer sur un twin type Simmons avec les ailerons reculés et quasiment parallèles et ainsi proposer une planche rapide dans les vagues creuses. Les emplacements seront donc utiles mais pas tous utilisés en même temps. Comme le quad mais avec une possibilité de configuration en thruster ou single, cette configuration est parfaite pour les surfeurs désireux de tester les meilleures configurations en fonction de leur humeur et type de vague du jour.
Le Choix du Montage : Single, Twin, Thruster et Quad
Les premiers surfeurs ne possédaient qu’une seule dérive (Single-fin) sous leur grande planche. Le montage Twin-fin avec deux dérives date de 1971 avec l’apparition du shape « fish » kneeboard de Steve Lis. Enfin, le dernier montage en date est le Quad. Un montage en single-fin avec seulement une grande dérive profite la plupart du temps aux grandes boards typées longboard. Une planche volumineuse en Single permet de partir tôt sur la vague et générer de la vitesse avec des grandes courbes. Développé par le shaper et surfer Mark Richards, les deux dérives sont synonymes de vitesse ! Un montage allant de pair avec un modèle de planche « fish », qui génère une vitesse folle permettant de rattraper les sections avec un simple mouvement de bassin. Actuellement le montage le plus courant, un Thruster rassemble trois dérives de la même taille. Ce modèle comble le principal défaut du twin : l’accroche des dérives. Plus stable, cette configuration en tri-fins favorise la maniabilité sur la vague. Modèle tout terrain qui fonctionne tant sur des vagues molles que dans du creux. Avec ses quatre dérives latérales, le montage Quad offre des sensations se rapprochant du Skate et Twin.
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Il existe au moins 5 configurations principales, bien que vous puissiez en croiser bien plus :
- Single-fin : Dotée d’un seul et gros aileron central. On les retrouve très largement sur les longboards mais cette configuration peut également équiper des midlengths. Ce type d’aileron permet d’être très stable et de générer une bonne vitesse lorsque vous avez pris la bonne trajectoire. En revanche, il sera très peu maniable.
- Twin-fin : La configuration de twin fin sera très répandue avec des planches de types Fish. Les ailerons placés aux extrémités gauche et droite du tail de la planche seront plus petits que celui du single fin et plus grands que ceux du thruster mais de même taille.
- Thruster (Tri-fins) : Ici, les 3 ailerons ont la même taille. Si de nos jours, les fish ont la côte, la très grande majorité des planches de surf sont montées en thruster. Que ce soit des shortboards performances ou midlengths, ils conviendront à la fois aux surfeurs débutants que confirmés. Ce n’est pas étonnant que ce soit la configuration la plus populaire vu qu’ils procureront un maximum de stabilité et de maniabilité tout en offrant de la vitesse. Le thruster permet d’être plus tolérant sur le placement du pied arrière.
- Quad : Le quad est un alternatif au montage thruster. Il permet de générer la vitesse d’un twin tout en ayant un maximum d’accroche au bottom turn et dans les sections de vagues les plus creuses. À l’instar du thruster, il est nécessaire d’avoir le pied bien à l’arrière afin de tirer un maximum de profit de ce montage. Il est très efficace dans les beach breaks qui creusent bien mais peut très bien être utilisé dans les vagues molles.
- Hybrides : Il en existe deux sortes : le twin + 1 trailer (juste milieu entre le thruster et le twin, idéal pour générer plus de vitesse que le thruster tout en ayant plus de maniabilité que le twin) et le single + 2 ailerons latéraux (permet d'avoir toutes les propriétés du single tout en offrant plus de maniabilité).
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