Le Catamaran "Techniques Avancées" : Un Jalon dans la Voile de Haute Performance
Le catamaran expérimental "Techniques Avancées", conçu avec passion par les étudiants de l'ENSTA ParisTech, a inscrit une page mémorable dans l'histoire de la voile. Il a en effet détenu le prestigieux record du monde de vitesse à la voile, dans la catégorie grande voilure, de 1997 à 2007. L'ambitieux projet fut lancé dès 1986 par des élèves-ingénieurs de l'ENSTA, tous passionnés de voile, avec un double objectif clair : d'une part, démontrer le potentiel alors émergent des foils et des voiles rigides, et d'autre part, établir un record de vitesse qui marquerait les esprits. Pour concrétiser cette vision audacieuse, le projet a bénéficié d'une collaboration essentielle avec des acteurs institutionnels majeurs tels que la Direction générale de l'Armement (DGA) et la Direction des constructions navales (DCN).
Après son baptême officiel en juin 1989, le catamaran, qui avait élu domicile dans le port de Brest, a rapidement fait la preuve de ses capacités en dépassant la barre symbolique des 30 nœuds. Au fil des années, l'équipe a dû faire face à des défis techniques considérables, notamment ceux liés à la complexité de la stabilité en vol, inhérente aux embarcations à foils. Ces obstacles ont été surmontés grâce à une ingénierie rigoureuse et une persévérance remarquable, pour culminer en 1997 avec l'établissement d'un nouveau record de vitesse impressionnant, atteignant 42,12 nœuds.
La conception du catamaran "Techniques Avancées" puisait son inspiration dans le fameux trimaran à foils "Paul Ricard" de Tabarly. Il se distinguait par une architecture innovante et asymétrique : sa coque au vent, située à tribord, était volontairement plus courte que celle sous le vent, une particularité pensée pour optimiser ses performances. Doté de deux gréements, ce navire intégrait également des caractéristiques héritées de son prédécesseur, le "Crossbow II", une référence en matière de vitesse. Le catamaran était une vitrine technologique, conçu pour exploiter des innovations de pointe de l'époque, notamment l'utilisation des foils pour le décollage, des voiles rigides pour une efficacité aérodynamique maximale, et une coque en fibre de carbone, matériau alors avant-gardiste, reconnu pour sa légèreté et sa robustesse.
Le catamaran "Techniques Avancées" demeure aujourd'hui une figure emblématique, incarnant l'esprit d'innovation en matière de voile. Son héritage perdure dans l'histoire des catamarans à foils, contribuant de manière significative à l'évolution constante de la voile de haute performance. Dans cet esprit de transmission et de reconnaissance, l’association ENSTAquet, dédiée à la voile pour les étudiants d'ENSTA Paris, a organisé une conférence intitulée "Voile et Technologie" sur le Catamaran "Techniques Avancées". Cet événement a eu lieu le 22 février dernier et a réuni environ 80 personnes, que ce soit en présentiel ou à distance, parmi lesquelles des étudiants et des diplômés d'ENSTA Paris, ainsi que des étudiants d'autres écoles du plateau. Pascal REYNE (ENSTA Paris 1993), accompagné d'Henri DUPUIS et Giogio PROVINCIALI, également diplômés de la promotion 1993, ont partagé leur histoire et leur expérience avec ce catamaran emblématique.
Dans un contexte plus contemporain, du vendredi 9 au dimanche 11 septembre 2016, les étudiants de l’ENSTA ParisTech ont eu l'opportunité de présenter le Catamaran "Techniques Avancées" à l’étape française de la 35ᵉ édition de la Coupe de l’America’s Cup. Cet événement a permis de mettre en lumière l'importance historique de ce bateau, conçu par les étudiants de l’école, qui avait marqué l'année 1997 en battant le record du monde de vitesse. La forme globale de ce catamaran a d'ailleurs été reprise et stylisée pour le logotype de l'association, se distinguant par sa simplicité, sa sobriété et son minimalisme, atteignant ainsi amplement ses objectifs fondamentaux de clarté, de reconnaissance et de mémorisation. De type hybride, ce logotype marie habilement un symbole fort à une base-line, illustrant la fusion entre innovation et identité.
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L'ENSTA et la Nouvelle Génération de Bateaux à Foils
L'engagement des écoles de l'ENSTA dans le domaine de la voile technologique ne se limite pas aux réalisations passées. La communauté étudiante continue de se positionner à l'avant-garde des compétitions et des innovations. Par exemple, c'est pendant deux années de suite qu'une équipe d'élèves de l'ENSTA et de Polytechnique a participé activement à la compétition Hydrocontest. Lors de cet événement, ils ont mis en œuvre leurs différentes plateformes, incluant un catamaran en carbone, pour défier les limites de l'hydrodynamisme. Ces projets étudiants sont souvent décrits comme étant les "plus proches parents" des catamarans de taille réduite commandés à distance, permettant une expérimentation agile et la validation de concepts novateurs. Ces initiatives sont essentielles pour former les futurs ingénieurs aux défis complexes de la conception navale et à l'exploitation des technologies de pointe, notamment celles liées au foiling. La transmission des savoirs et le partage d'expériences sont également au cœur de ces démarches. Les conférences "Voile et Technologie" organisées annuellement par l'association ENSTAquet en sont un parfait exemple, réunissant experts, diplômés et étudiants pour des échanges enrichissants sur les avancées dans le domaine. Ces rencontres soulignent l'importance de la continuité entre les générations d'ingénieurs et l'impact durable des projets passés sur les ambitions futures de l'ENSTA en matière de technologie marine.
L'Accessibilité du Foiling : Innovations pour Tous les Niveaux
Le monde de la voile connaît une transformation majeure avec la démocratisation du foiling, une technologie qui permet aux bateaux de "voler" au-dessus de l'eau. Cette révolution ne se limite plus aux circuits de compétition professionnels, mais s'étend désormais au grand public grâce à des innovations remarquables. Le concept même du foiling est souvent décrit comme une expérience qu'il faut vivre pour en saisir pleinement les sensations. Les développeurs de nouvelles générations de catamarans à foils se concentrent sur la recherche d'un équilibre délicat entre le défi sportif, la performance pure et un contrôle intuitif, rendant ainsi le "vol" sur l'eau accessible à un plus grand nombre.
L'iFLY15 : Performance et Contrôle Démocratisés
Au cœur de cette démocratisation se trouve le catamaran foiling iFLY®, dont la philosophie centrale peut être résumée par la phrase : "We love SPEED while keeping CONTROL." L'une des caractéristiques les plus remarquables de l'iFLY15 est son approche de l'accessibilité. Une assiette de vol stable est perçue comme la clé d'un foiling accessible, et l'iFLY15, grâce à sa stabilité de vol supérieure, est conçu pour offrir des sensations de vol immédiates dès les premières minutes. Ce voilier hydrofoil haute performance est présenté comme accessible aux navigateurs actifs, qu'ils soient issus du monde du catamaran ou du dériveur.
L'iFLY15 One Design, en particulier, est pensé pour un accès direct au foiling. Il est doté d'un système automatique primé, purement mécanique, appelé FlySafe® Flight Assistance. Ce système est au cœur de son fonctionnement : le FlySafe® Foil Control, un système dynamique de contrôle de vol, est capable de contrôler indépendamment la hauteur de vol de chaque coque. Son caractère entièrement mécanique signifie qu'il fonctionne sans batteries, sans besoin de recharge et sans dépendance électronique sur l’eau, offrant ainsi une fiabilité et une simplicité d'utilisation accrues. Grâce à ce dispositif, de nombreux marins vivent leur premier véritable foiling souvent dès la première session. Bien sûr, cela dépend du niveau de navigation individuel, mais les navigateurs ayant une bonne expérience en dériveur ou en catamaran, idéalement avec une pratique du trapèze, s'adaptent généralement très rapidement à cette nouvelle sensation de glisse. La version de l’iFLY15 orientée vers l’accessibilité a été spécifiquement conçue pour que les marins disposant de bonnes bases et d’un peu d’expérience au trapèze puissent déjà vivre leurs premières expériences de foiling en toute sécurité. L’iFLY15 est également conçu pour un décollage très précoce, commençant à foiler à partir d’environ 6 nœuds de vent, ce qui élargit considérablement les conditions dans lesquelles il peut être utilisé.
Outre l'iFLY15 One Design, qui représente l'entrée directe dans le foiling, il existe l’iFLY® RAZZOR Pro. Cette version plus affûtée et plus avancée est destinée aux marins recherchant des performances accrues. Elle intègre un gréement racing plus grand, des foils dédiés, et la technologie Main Foil Differential Technology (MDT), contrôlée par le marin. La MDT constitue l'upgrade ultime pour les navigateurs de performance, ouvrant un niveau supérieur de trim et de performance. En interaction avec le système FlySafe®, la MDT offre aux navigateurs avancés davantage de contrôle sur les main foils en navigation, un moment de redressement supérieur et un potentiel de performance optimisé, en particulier au près et en mode racing.
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La plateforme de l'iFLY15 a été conçue dès le départ pour une polyvalence optimale, permettant la navigation en solo ou à deux, sans compromis sur le concept. Cette capacité à être utilisée aussi bien en solo qu'en double trapèze en fait une plateforme robuste pour la performance, le coaching, l’entraînement et les sessions partagées. Le setup le plus rapide dépend naturellement des conditions : dans le vent plus fort, naviguer à deux est souvent le plus rapide, tandis que dans le vent léger, le solo peut avoir l’avantage. L'iFLY15 peut accueillir un équipage de 1 à 2 personnes au maximum.
La praticité est un autre atout majeur de l'iFLY15. Il se transporte aisément derrière une voiture sur une remorque routière conventionnelle, que ce soit à plat ou en diagonale. Son gréement est rapide et sa mise à l’eau simple, même depuis la plage, grâce à un chariot de plage conventionnel. À terre, l’iFLY15 peut être prêt à naviguer en environ 10 minutes, minimisant ainsi le temps de préparation et maximisant le temps sur l'eau.
L'iFLY15 a également su créer une communauté dynamique. Il existe une scène de classe visible et en croissance, avec des apparitions régulières sur des événements prestigieux tels que la Foiling Week, la Ronde om Texel et le Duc d’Albe. La communauté iFLY® est véritablement internationale, avec plus de 250 iFLY répartis dans 27 nations, soulignant son attrait mondial. iFLY est synonyme d’unicité tant dans le design que dans la fonction. Son système supérieur FlySafe® active foil control system stabilise automatiquement l’assiette de vol horizontale dans les axes longitudinal et latéral, offrant une expérience de vol inégalée. Grâce à l’utilisation exclusive de matériaux high-tech, l’iFLY15 est extrêmement rigide et pèse moins de 90 kg prêt à naviguer. Son faible poids combiné à ses hydrofoils de dernière génération lui permet de décoller dès 2 Bft. Les témoignages de marins professionnels et passionnés abondent : "I WAS INITIALLY AMAZED AT HOW EASY TO HANDLE THE IFLY IS AND AT HOW IDLE THE BOAT IS EVEN IN STRONG WINDS. VERY STABLE, EXTRAORDINARY STABLE." ; "GREAT BOAT, LIKE A MOTH ON STEROIDS !" comme le décrit Victor Diaz De Leon, marin professionnel de Miami ; ou encore des éloges sur son équilibre : "WELL BALANCED AND RAKE DIFFERENTIAL ALLOWING FOR GREAT PERFORMANCE UPWIND!" et une conclusion commune : "A SENSATIONAL FOILING EXPERIENCE."
Le BeFoil : L'Initiation au Foiling pour les Débutants
Dans la quête de démocratisation du foiling, l'entreprise BeFoil s'est positionnée pour rendre le "vol" accessible aux plaisanciers débutants. BeFoil a présenté pour la première fois son catamaran de sport à foil lors des salons nautiques d'automne, avec un objectif clair : faire découvrir ces nouvelles sensations à un public peu averti. Il s'agit d'un multicoque volant de 16 pieds, dont la cible principale est les écoles de voile. Comme l'explique Alan Le Calvez, responsable de projet chez BeFoil - Magnard Innovation, "Notre 1er public, c'est les écoles de voile pour l'initiation au foil." Le bateau a été spécifiquement pensé pour des formats de stage classique, éliminant le besoin de cours particuliers et facilitant ainsi son intégration dans les programmes existants.
Afin de rendre le bateau plus facile et plus sûr pour les apprentis, l'équipe de BeFoil a porté une attention particulière aux matériaux et au matériel. Les coques des voiliers de série seront fabriquées en thermoplastique rotomoulé, un choix stratégique qui les rend plus abordables et moins fragiles que le composite classique, un avantage crucial dans un contexte d'usage intensif en école de voile. Alan Le Calvez souligne avec enthousiasme : "En plus, elles seront plus légères que celles du prototype que l'on avait renforcé volontairement." Pour assagir le bateau lorsque cela est nécessaire, la grand-voile est arisable, une fonctionnalité importante pour la sécurité des débutants. De plus, des échelles de rappel ont été préférées aux trapèzes traditionnels afin de rendre la navigation plus aisée et moins intimidante pour les novices. Quant aux éléments structurels essentiels comme les poutres, ainsi qu'aux appendices - les foils et les safrans -, ils sont conçus en aluminium, un matériau qui concilie performance et coût. Alan Le Calvez résume cette approche : "On a voulu être accessibles technologiquement et en termes de prix."
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Pour offrir encore plus de flexibilité, BeFoil proposera également un kit incluant des safrans et des dérives classiques, permettant d'utiliser le BeFoil comme un multicoque traditionnel, sans les foils, pour une transition en douceur ou pour des conditions spécifiques. Le prototype du BeFoil a été présenté lors des salons de la rentrée 2018, et l'entreprise prévoyait le lancement des premiers catamarans de série au premier trimestre 2019. L'assemblage de ces unités se fera à Lorient, et il est important de noter que les pièces seront produites en France, renforçant ainsi l'ancrage local de cette innovation.
Ce développement s'inscrit dans un mouvement général où toutes les régates, qu'il s'agisse de dériveurs, de la Coupe de l'America ou de courses au large, adoptent les bateaux volants. Le grand public manifeste également un intérêt croissant pour cette expérience unique. Le défi pour les constructeurs réside donc dans la capacité à trouver le bon support, qui soit à la fois financièrement et techniquement abordable, répondant ainsi à une attente forte des écoles de voile. Des institutions réputées comme Les Glénans et l'UCPA proposent déjà des stages sur des voiliers à foil, allant du Moth aux RS Aero. Sur le segment spécifique du catamaran, plusieurs concurrents se positionnent, avec des offres variées allant du Flying Phantom à l'iFly15, témoignant de la vitalité de ce marché en pleine expansion.
La Science au Service du Foiling : La Recherche à l'ENSTA Bretagne
L'intégration des foils sur les bateaux est devenue un élément incontournable de la performance nautique. Leur utilisation sur les bateaux de compétition, comme les monocoques IMOCA, permet des gains de vitesse significatifs, révolutionnant les stratégies de course et les records établis. Au-delà de l'élite de la compétition, l'usage des foils se démocratise progressivement, ouvrant de nouvelles perspectives pour la navigation de plaisance et d'autres applications maritimes. Face à cette évolution rapide, la compréhension et l'optimisation de ces "ailes sous-marines" sont devenues des enjeux majeurs.
C'est dans ce contexte que l'ENSTA Bretagne, une institution d'ingénierie reconnue, collabore activement avec l’IRENav et l’IFREMER pour développer des outils de modélisation sophistiqués, capables d’analyser avec précision la performance des foils. L'objectif de cette recherche collaborative est ambitieux : mettre à disposition des industriels et des architectes navals un logiciel de simulation performant. Ce logiciel devrait leur permettre de calculer la performance de leurs futurs foils, que ce soit pour améliorer la vitesse des voiliers de compétition, repoussant ainsi les limites de la vitesse à la voile, ou pour concevoir des bateaux à moteur plus économes en énergie, contribuant à des pratiques maritimes plus durables.
Depuis plusieurs dizaines d’années, on observe la prolifération sous la coque des planches et des bateaux à voile de ces sortes d’ailes sous-marines, appelées foils. Composées d’une partie horizontale, reliée à la coque par un bras vertical, leur fonctionnement s’apparente étroitement à celui de l’aile d’un avion. Le principe est simple mais révolutionnaire : lorsque la vitesse du bateau est suffisamment importante, la partie horizontale du foil génère une portance hydrodynamique qui fait décoller la carène de l'eau, réduisant ainsi considérablement la traînée et augmentant la vitesse. Si cette rapidité est actuellement très recherchée pour les voiliers de compétition, il est important de noter que ce n’est pas la seule application du foil, et que de nombreuses autres utilisations sont à l'étude.
Le Projet OptiFoil : Modélisation et Optimisation des Performances
L'amélioration continue de la performance des foils constitue un enjeu d’avenir stratégique pour l'industrie navale. C’est pourquoi, en 2020, une équipe de chercheurs spécialisés en mécanique et hydrodynamique de l’ENSTA Bretagne, rattachée au laboratoire IRDL, a lancé le projet OptiFoil. Ce projet est mené en partenariat étroit avec l’IFREMER et l’IRENav, regroupant ainsi une expertise multidisciplinaire. L'objectif fondamental d'OptiFoil est de développer des modèles numériques robustes, capables d’évaluer la performance de n’importe quel type de foil, comme le présente Matthieu Sacher, maître de conférences à l’ENSTA Bretagne et spécialiste des interactions fluide-structure.
La modélisation des foils présente des défis scientifiques considérables. Parmi ceux-ci, on compte la complexité de la modélisation de certains phénomènes physiques qui peuvent apparaître lorsque le foil évolue à proximité de l'interface air-eau, tels que la ventilation (quand l'air est aspiré le long du foil) ou la cavitation (formation de bulles de vapeur dans l'eau). De même, la compréhension de la réponse non-linéaire de la structure d’un foil sous un chargement hydrodynamique variable est un véritable challenge. Or, ces phénomènes sont critiques car ils peuvent influencer de manière significative l’efficacité globale du foil.
Pour aborder ces problématiques complexes, les scientifiques du projet OptiFoil ont adopté une approche structurée. Dans un premier temps, ils ont décidé de tester la performance du foil en fonction des propriétés mécaniques de sa structure. Pour ce faire, des expériences ont été menées dans un bassin à circulation d’eau de l’IFREMER à Boulogne-sur-Mer. Ces essais ont permis d'étudier la réponse structurelle du foil lorsqu’il est soumis à un écoulement d'eau contrôlé. Il a été démontré que le design des fibres qui composent la structure du foil peut en effet influencer directement sa performance hydrodynamique. Lorsque le foil avance dans l’eau, les efforts hydrodynamiques qu'il subit induisent des déplacements et des déformations de sa structure. Ces phénomènes peuvent entraîner des couplages de flexion-torsion, qui, à leur tour, sont susceptibles de modifier la vitesse et l'efficacité de l’engin. Les résultats expérimentaux de cette phase sont actuellement en cours d’analyse, et leur exploitation permettra d’affiner les modèles numériques développés.
Dans un second temps, l'équipe d'OptiFoil prévoit de tester la géométrie du foil elle-même, afin d'optimiser davantage ses caractéristiques. Grâce aux recherches menées dans le cadre du projet OptiFoil, les scientifiques seront en mesure de proposer des modèles d’évaluation de la performance des foils d'une précision inédite, apportant ainsi une aide précieuse aux concepteurs. Pour le moment, les efforts se sont concentrés sur des cas d’étude stationnaire. Cependant, l'équipe de recherche aspire à poursuivre ces développements dans un futur projet, en incluant des cas dynamiques plus complexes et réalistes, tels que l'impact de la houle, l'analyse des phases de transition (comme le virement de bord ou les changements de réglages), ou encore l'étude des réponses dynamiques face à des perturbations extérieures imprévues.
Pour mener à bien ces recherches de pointe, les chercheurs du projet OptiFoil ont constitué une équipe dédiée et hautement qualifiée. Cette équipe pluridisciplinaire inclut des doctorants, des ingénieurs de recherche en postdoctorat, ainsi que des élèves-ingénieurs de l’ENSTA et des étudiants du master recherche de l’École Navale. Cette synergie entre différentes générations de chercheurs et d'étudiants garantit un transfert de connaissances et une formation de pointe dans un domaine stratégique de l'ingénierie maritime.