Le monde maritime est en constante évolution, et au cœur de cette transformation se trouve le foiling, une technologie qui permet aux embarcations de « voler » au-dessus de l'eau. Cette innovation, issue initialement des voiliers de course, a révolutionné les sports de glisse et s'étend désormais aux applications militaires et commerciales, promettant des gains significatifs en vitesse, en efficacité énergétique et en confort. La France, avec son littoral étendu et son expertise reconnue dans l'ingénierie navale, s'est positionnée comme un acteur majeur dans le développement et la production de foils et de solutions hydrodynamiques de pointe. Des petites structures passionnées aux entreprises soutenues par la défense européenne, le dynamisme français dans ce secteur est palpable, marqué par une recherche constante de performance, d'innovation et de souveraineté industrielle.
Les Pionniers du Foil dans les Sports de Glisse : Innovation et Production Locale
L'industrie française des sports de glisse, forte d'une tradition nautique riche, a su s'adapter et innover avec l'avènement du foil. Cette technologie, qui permet à la planche de sortir de l'eau, a révolutionné l’industrie des sports de glisse. Issu du monde nautique, notamment des voiliers de courses, le foil est apparu ensuite en Windsurf et Kitesurf avant de toucher finalement (presque) toutes les disciplines de glisse sur l'eau. La France compte une large panoplie d’artisans, tous passionnés et qui vivent pour la plupart du windsurf, contribuant à cet essor.
Foil and Co : L'Excellence du Carbone "Made in France"
Lancée en septembre 2016, Foil and Co est une entreprise spécialisée dans le développement et la fabrication de pièces en carbone préimprégné. En trois ans, elle se place dans les marques leaders du marché mondial des hydrofoils de loisir avec sa marque AFS. Le pari réussi de Foil and Co était de relocaliser en France un atelier de composites high-tech couplé à un bureau d’études expérimenté afin de faire face à la concurrence asiatique. Cette volonté de rassembler le bureau d’études et l’unité de production, afin de gagner en temps et en qualité, a poussé à monter la structure Foil and Co et à la positionner en Bretagne, dans ce que l’on aime appeler la « Foiling Valley ».
L’équipe de conception est composée de Tanguy Le Bihan, Marc Mennec et Kevin Ellway, architectes navals et hydrodynamiciens qui ont une grosse expérience dans le domaine de la conception, des Moth aux navires de la coupe de l’America. L'entreprise propose des foils allant du programme freeride à la course. Tous les foils sont fabriqués en carbone préimprégné (Prépreg). La gamme de prix en windfoil s’étend de 1199€ à 2199€. Pour le carbone, l'entreprise se fournit chez Hexcel et Gurit, provenant d’Europe (Autriche, France, UE), ce qui représente le must en termes de composites. Toute la visserie vient de France. Le marquage (stickers) est lui aussi fabriqué en France. L'entreprise source le plus possible en France (les prochains tournevis viendront d’Alsace par exemple). Cette approche garantit une qualité et une traçabilité des matériaux.
Foil and Co utilise au maximum les outils numériques, pour optimiser le temps de production et diminuer les tâches pénibles. L'entreprise peut produire jusqu’à 8 foils complets par jour et consomme en moyenne 1 tonne de carbone par mois. Le temps de production varie selon le modèle et son degré de finition. La conception peut prendre plusieurs mois et des dizaines de prototypes sont fabriqués et testés. La capacité à développer en permanence, innover, mettre en production quand souhaité (l'entreprise fabrique elle-même ses moules aluminium), fait que les développements ne sont pas bloqués par une durée de vie de gamme prédéfinie. Les produits peuvent évoluer en permanence, et si une innovation est jugée bénéfique pour l’utilisateur, elle est lancée en production sans hésitation. La marque de fabrique de Foil and Co est la stabilité et la performance facile. Leurs clients recherchent la durabilité, une fiabilité exemplaire, la rigidité et la facilité d’entretien d’un produit 100% carbone, ce qui est incomparable avec ce que proposent des produits aluminium ou mixte aluminium/carbone. Ils recherchent aussi une conception sans faille, pour un produit facile d’accès, performant, qui suivra l’utilisateur tout au long de sa progression. L'entreprise évolue avec ses clients qui progressent au fur et à mesure des années. Le wingfoil entre également dans la danse, et Foil and Co propose aujourd’hui une gamme Alpha. Bien que cette pratique soit encore très jeune pour une analyse précise, la plupart des clients wingfoil a une pratique mixte entre le sup/surf, le wingfoil et la planche. Le wingfoil est plus accessible techniquement que la pratique pure du surfoil/supfoil et représente un vrai tremplin pour la navigation Wave foil pure.
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Zephyr Wing et l'Éco-responsabilité
Dans le même esprit de production locale et de qualité, la glisse offre à la fois de l’adrénaline et des opportunités entrepreneuriales. Des entreprises développent des équipements performants, tout en misant sur une production locale avec des matériaux durables. Ces acteurs cherchent ainsi à se démarquer face à une concurrence internationale souvent dominée par l’Asie. Basée à Sausset-les-Pins, Zephyr Wing est spécialisée dans les voiles de wing foil depuis 2023. Si la discipline connaît une forte croissance depuis sa création, la majorité des équipements provient d’Asie. Ce constat a poussé les fondateurs à créer Zephyr Wing, après l’avoir observé sur des spots comme Carro (sur la commune de Martigues) ou l’île de Ré. L'entreprise se distingue par une production entièrement localisée en France, à contre-courant de nombreux concurrents. Avec les années, l’entreprise continue d’innover. Dès 2005, elle développe des pagaies de stand up paddle made in France. Elle intègre également des profils expérimentés, comme l’ancien pagayeur olympique Stéphane Gourichon. Pour retrouver les sensations du wing foil sans vent, il existe le foil électrique.
Neocean et l'Overboat Électrique
L'innovation dans le domaine du foiling ne se limite pas aux équipements individuels. Imaginé par la société Neocean, l'Overboat réunit une propulsion électrique et des foils régulés pour voguer plus vite sur l'eau. Ce type de développement illustre la volonté de combiner la technologie des foils avec des solutions de mobilité plus respectueuses de l'environnement.
Birdyfish : La Démocratisation des Dériveurs à Foils
La jeune entreprise française Birdyfish, spécialisée dans les dériveurs à foils, vient d’obtenir un soutien de 2 millions d’euros à la suite d’une levée de fonds. Née en 2018 à Saint-Herblain, près de Nantes, elle a déjà bénéficié des retombées d’une première levée de fonds, en 2021, qui lui a permis de se développer auprès de clubs nautiques et plaisanciers, en France. Les foils des voiliers de Birdyfish se distinguent par leur couleur rose. Elle espère se distinguer par un concept évolutif de bateau à deux foils, à carène de type scow (voiliers des lacs américains du début XXe siècle, à l’étrave aplatie, favorisant l’aptitude à planer), dont la voile est adaptable au loisir ou à la course, pouvant filer jusqu’à 27 nœuds et en décollant dans les 8 à 10 nœuds. Cette approche vise à rendre le foiling plus accessible et polyvalent pour un public plus large.
SEAir : Des Mers Civiles aux Opérations Spéciales, la Maîtrise du "Vol" Maritime
SEAir, une PME lorientaise, incarne la convergence entre l'expertise maritime et l'innovation de rupture, avec une portée allant des usages civils à la défense. Entreprise laboratoire, SEAir travaille sur la démocratisation du foil et des bateaux volants. SEAir a été fondé à Lorient par Bertrand Castelnérac et Richard Forest pour préparer le nautisme à l'arrivée massive des foils. Le premier apporte son expertise des bateaux volants acquise sur le circuit des catamarans GC 32, le second son savoir-faire dans la création et la gestion d'entreprises innovantes. Start-up originale, SEAir se considère à mi-chemin entre le bureau d'étude et l'équipementier spécialisé dans les foils.
Projets R&D et Expérimentation : Des Plateformes au Service de l'Innovation
Pour travailler sur les formes et la production des foils, SEAir a lancé un projet sur le Moth, bateau volant aujourd'hui le plus répandu, dont la taille permet de multiplier les essais. Un collectif a été monté avec plusieurs coureurs et l'ENVSN qui teste en course les différentes innovations de SEAir. Un Moth vient d'être entièrement instrumenté pour mieux connaître et modéliser la mécanique du vol de l'engin. Les recherches sur le Moth ont déjà donné lieu au développement d'un modèle de foil innovant, notamment sur son mode de production et de calage. Pour faire voler un monocoque au large, SEAir a choisi la plateforme de test la plus connue, le Mini 6.50. L'objectif de SEAir sur ce bateau est de collecter un maximum de mesures et de travailler l'asservissement et le contrôle du foil dans tous ses degrés de liberté. Pour cela, l'appendice est entièrement instrumenté dès sa fabrication.
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L'Intégration Révolutionnaire des Foils Rétractables pour la Défense (EFlyCO)
Depuis quatre ans, sa quinzaine d’employés planchent sur une innovation de rupture : l’intégration de « foils » rétractables sur des bateaux à usage militaire. Contraction d’ « hydrofoils », ces ailes profilées transmettent la force de portance qui permet de soulever la coque du bateau hors de l’eau. Expérimentée depuis juillet 2019, l’idée est maintenant portée au niveau européen. Financé par la DGA et porté par l’Agence de l’innovation défense (AID) et le FUSCOLAB, EFlyCO entrera prochainement dans une phase critique de mise à l’eau. Celle-ci aurait dû être effective à la fin de l’été 2020 mais, comme partout, la crise sanitaire du printemps a bousculé le calendrier initial. « Nous avons jusqu’à présent réalisé quelques navigations avec un comportement qui a permis d’arriver très vite à haute vitesse », confirme Richard Forest. L’objet du marché conclu avec la DGA reste l’expérimentation, et non pas une modification de l’ensemble ou d’une partie de la flotte d’ETRACO. Il s’agit ici de ressentir les effets positifs, de déterminer l’intérêt des foils. La suite est entièrement ouverte. Il reviendra aux FUSCO de déterminer si l’ETRACO doit évoluer ou si son remplaçant doit adopter nativement un tel système. L’une des meilleures cartes de visite de SEAir, c’est ce partenariat établi de longue date avec les fusiliers marins et commandos (FUSCO) de la Marine nationale. Le système se veut révolutionnaire car il répond à une contrainte majeure, à savoir l’intégration d’un système complexe sans que celui-ci ne modifie fondamentalement la forme de la coque ni n’encombre le pont.
TransFlyTor : Une Initiative Européenne de Pointe pour les Forces Spéciales
Soutenue par la France, la jeune PME a en effet répondu à la seconde vague d’appels à projets du programme européen de développement industriel dans le domaine de la défense (PEDID). Pour respecter les conditions d’accès, SEAir s’est tout d’abord assuré du soutien officiel de la France, du Danemark et de l’Espagne. Elle s’est ensuite trouvée des partenaires industriels solides. Un pari gagnant, car l’entreprise française a su d’emblée s’allier à Tuco Marine Group, entreprise danoise spécialisée dans la conception de coques en matériaux composites. Sont venus s’y joindre les Espagnols de D3 Applied Technologies, experts dans la simulation hydrodynamique. Ceux-ci ont réalisé plus de 150 projets de design en huit ans, dont un tiers comprenant des foils. Ensemble, ils vont œuvrer à décliner la technologie du foil rétractable sur une vedette rapide d’une vingtaine de mètres destinée, du moins initialement, aux forces spéciales. Introduit en septembre 2020 sous pilotage français, le projet a été baptisé « Troop transport flying vector », ou « TransFlyTor ».
Si convaincre trois partenaires et trois pays n’est déjà pas chose aisée, ce n’est rien en comparaison à la construction et à l’introduction d’un dossier PEDID. La tâche est d’autant plus complexe pour des petites structures peu rompues au labyrinthe administratif européen. L’aide est principalement venue de la sous-direction des petites et moyennes entreprises (SDPME) du service des affaires industrielles et de l’intelligence économique (S2IE) de la Direction générale de l’armement (DGA). Les forces spéciales françaises et l’état-major de la Marine, également, ont contribué à l’écriture du cahier des charges.
À terme, TransFlyTor pourrait déboucher sur une vedette rapide de 20 à 25 mètres, furtive et capable d’évoluer en environnement contesté. Elle devra permettre l’emport de 12 à 15 soldats et d’une tonne de charge utile en plus des 4 à 6 membres d’équipage. « C’est un projet très ambitieux, avec beaucoup de défis technologiques », estime Richard Forest. Outre la propulsion et le dessin de la coque, l’enjeu sera celui d’imaginer un foil rétractable capable de faire sortir entièrement de l’eau l’étrave d’une vedette de plusieurs tonnes. C’est là la différence majeure avec les bateaux militaires sur foils imaginés il y a plusieurs décennies en Russie, aux États-Unis, en Italie ou même au Canada et au Japon. « Le foil, en bateau à moteur, n’est pas conçu uniquement pour apporter de la vitesse. Il permet bien entendu d’aller plus vite en moyenne, mais permet surtout au bateau de gagner au moins un état de mer », ajoute le PDG de SEAir. Les conditions de navigation se font donc moins contraignantes aux niveaux opérationnel et humain. En diminuant les chocs, le foil devrait permettre de réduire grandement le facteur fatigue.
Le cahier des charges, volontairement limité à deux pages, ne va pas beaucoup plus loin. « L’idée est de partir d’une feuille blanche, d’essayer d’imaginer le système idéal ». C’est pourquoi l’objectif n’est pas de produire un prototype d’ici à deux ans, mais plutôt d’avancer le plus loin possible dans la phase de conception pour pouvoir démontrer la pertinence du système et l’adapter ensuite aux débouchés que l’Europe déterminera les plus appropriés suivant le contexte et les priorités. Les projets de R&D militaires se réalisent sur le temps long, et TransFlyTor n’en sera pas exempt. De fait, l’Europe ne devrait pas annoncer les bénéficiaires d’un financement PEDID avant fin 2021. À supposer qu’il soit retenu, ce programme ne donnera donc pas ses premiers résultats avant, au mieux, 2025. « La nature même du projet, le cahier des charges pourraient avoir changé d’ici là. »
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Stratégie de Financement et Perspectives d'Avenir
Parallèlement à ces deux projets, l'équipe de 6 personnes de SEAir continue de développer son activité. Initiée uniquement avec des financements privés, une nouvelle levée de fond est prévue pour septembre 2016. La crise sanitaire aura été synonyme d’incertitude et de ralentissement de l’activité pour SEAir. Et si celle-ci a clôturé 2020 sur une très belle note grâce au secteur militaire, rien ne dit que la tendance se maintiendra cette année. « 2021 ne sera clairement pas une année comme l’an passé, qui fut exceptionnelle, mais les indicateurs nous concernant sont plutôt bons. » Les prestations d'étude et d'impression 3D pour des clients extérieurs complètent l'activité. « Nous savons que la dimension temporelle pour le monde militaire est très longue. Je ne vois pas des bateaux opérationnels sur foils avant 2022/23. Soyons pragmatiques, il reste beaucoup de travail, notamment sur la fiabilité ».
Avec EFlyCO dans ses cartons, SEAir poursuit son travail de prospection auprès des armées européennes. Les foils « made in France » s’exposent désormais du Royaume-Uni au Danemark en passant par les Pays-Bas. L’intérêt est marqué, particulièrement en provenance des pays nordiques. Plusieurs délégations militaires se sont rendues à Lorient pour des démonstrations in situ. SEAir s’est également remis en ordre de bataille pour une nouvelle levée de fonds « très conséquente et duale, c’est à dire civile et militaire ». Pour le PDG de SEAir, « le sujet existe, il correspond à une demande émanant de plusieurs pays. C’est donc très clairement l’une des stratégies que nous sommes en train de valider avec les investisseurs ». Entre autres pistes, la PME fait partie des sociétés identifiées pour être auditées dans le cadre du Fonds Innovation Défense (FID). Une levée de fonds réussie, le succès et la poursuite d’EFlyCO, un adoubement de l’Europe… si les étoiles s’alignent correctement, l’année 2021 pourrait en fin de compte être celle du décollage définitif de SEAir sur le marché militaire.
L'Hydrodynamique Avancée : Optimisation et Efficacité Énergétique pour la Marine Marchande
L'impact des technologies hydrodynamiques ne se limite pas aux domaines militaires ou de loisirs. Methaniers, pétroliers, porte-conteneurs, navires de croisière… Ces mastodontes de la mer s’équipent de plus en plus pour limiter leur consommation de carburant.
BlueFins SAS : Réduire la Consommation des Géants des Mers
Un hydrofoil est une aile portante, dans l’eau. Il est profilé, un peu comme une aile d’avion, de manière à agir sur la vitesse et la stabilité du bateau. La société BlueFins SAS a développé un système innovant d'aide à la propulsion du navire. Inspiré des nageoires de baleine, ce système est placé à l’arrière des navires, l’hydrofoil est fixé à un grand bras articulé et animé par le mouvement de tangage du navire (qui est lui-même provoqué par les vagues). Plus ce mouvement est important, plus il génère de l’énergie utile au navire pour avancer. Résultat : une économie de 20 % à 30 % de consommation en carburant, sur la durée de vie du navire. Ce système innovant a deux avantages : il est rétractable et peut être sorti de l’eau si les conditions de houle ne sont pas optimales (absence ou trop de vagues). Il est également compatible avec d’autres systèmes.
L'origine de cette innovation est le fruit d'un processus de maturation et de soutien. Arrivé avec une idée en tête déjà éprouvée sur des modèles numériques, Olivier Giusti a rejoint l’Ifremer pour mûrir son projet de startup, via le concours Octo’pousse de l’Ifremer. Il a ainsi bénéficié d’un CDD de 18 mois à l’Ifremer, d’un appui de spécialistes pour développer sa technologie et la tester en bassin. L’Ifremer a déposé un brevet sur ce système de propulsion, aujourd’hui transféré et exploité exclusivement par la société BlueFins SAS.
Les Fondements Scientifiques : Recherche, Modélisation et Collaboration Académique
Derrière chaque avancée technologique dans le domaine du foiling et de l'hydrodynamique, se trouve un travail de recherche fondamental et une collaboration étroite entre les acteurs industriels et le monde académique. L’amélioration de la performance sportive à l’aide des nouvelles technologies a pris son envol avec la professionnalisation du sport dans les années 90. De plus, les hydrofoils assurent les fonctions de propulsion ou de stabilisation d’un navire.
Comprendre le Comportement du Foil
Depuis plusieurs dizaines d’années, on voit fleurir sous la coque des planches et des bateaux à voile des sortes d’ailes sous-marines, appelées foils. Constituées d’une partie horizontale, reliée à la coque par un bras vertical, leur fonctionnement s’apparente à celui de l’aile d’un avion. Lorsque la vitesse du bateau est suffisamment importante, la partie horizontale du foil fait décoller la carène. Cette rapidité est actuellement recherchée pour les voiliers de compétition. Mais ce n’est pas la seule application du foil. Sur les multicoques, voiliers déjà très performants, des foils ont été adjoints aux flotteurs et permettent, à la fois d'équilibrer le bateau et de réduire cette surface mouillée. Les racles, ou foils (qui ont remplacé les pontuseaux), sont de moins en moins utilisés sur les machines modernes. La formation de la feuille se fait par dépression à travers la toile entre une succession de lames (ou foils) inclinées dans des applications industrielles spécifiques.
L'ENSTA Bretagne et le Projet OptiFoil : Façonner l'Avenir des Foils
L’utilisation du foil sur les bateaux de compétition, comme les IMOCA, permet de gagner en vitesse. Leur usage se démocratise. C’est pourquoi l’ENSTA Bretagne, en collaboration avec l’IRENav et l’IFREMER, développe des outils de modélisation capables d’analyser leur performance. L’objectif est de mettre à disposition des industriels et des architectes navals un logiciel de simulation capable de calculer la performance de leur futur foil, que ce soit pour améliorer la vitesse des bateaux à voile de compétition ou pour produire des bateaux à moteur plus économes en énergie.
Mettre au point des modèles complexes est essentiel. Améliorer la performance des foils est donc un enjeu d’avenir. C’est pourquoi une équipe de chercheurs en mécanique et hydrodynamique de l’ENSTA Bretagne (laboratoire IRDL), en partenariat avec l’IFREMER et l’IRENav, a lancé en 2020 le projet OptiFoil. « Dans l’idéal, il s’agit de développer des modèles numériques capables d’évaluer la performance de n’importe quel type de foil », présente Matthieu Sacher, maître de conférences à l’ENSTA Bretagne et spécialiste des interactions fluide-structure.
La modélisation de certains phénomènes physiques, comme la ventilation ou la cavitation qui peuvent apparaitre lorsque le foil évolue proche de l’interface air-eau, ou la réponse non-linéaire de la structure d’un foil sous un chargement hydrodynamique, constituent un véritable défi scientifique. Or, ces phénomènes peuvent influencer l’efficacité du foil. Pour cela, les scientifiques du projet OptiFoil ont décidé de tester dans un premier temps la performance du foil en fonction des propriétés mécaniques de sa structure. Dans un bassin à circulation d’eau d’IFREMER à Boulogne-sur-Mer, ils ont étudié la réponse structurelle du foil lorsque celui-ci est soumis à un écoulement. Le design des fibres qui composent sa structure peut en effet influencer sa performance. « Lorsque le foil avance dans l’eau, les efforts hydrodynamiques induisent des déplacements et des déformations de sa structure. Des couplages de flexion-torsion peuvent apparaitre et modifier la vitesse de l’engin. » Les résultats expérimentaux sont en cours d’analyse. Ils permettront d’affiner les modèles. Dans un second temps, c’est la géométrie du foil qui sera testée. Avec le projet OptiFoil, les scientifiques seront capables de proposer des modèles d’évaluation de la performance des foils. « Pour le moment, nous nous sommes concentrés sur des cas d’étude stationnaire. Nous espérons poursuivre ces développements dans un futur projet, en incluant des cas dynamiques : houle, phases de transition (virement de bord, changements de réglages, etc.) ou réponses dynamiques face à des perturbations extérieures. »
Le Rôle des Institutions Académiques et de la Collaboration
Pour mener à bien ces recherches, les chercheurs du projet OptiFoil ont constitué une équipe dédiée qui fait intervenir des doctorants et ingénieurs de recherche en postdoc, ainsi que des élèves-ingénieurs de l’ENSTA et des étudiants du master recherche de l’Ecole Navale. Ces collaborations sont essentielles pour faire progresser la connaissance et former la prochaine génération d'experts. En témoigne le parcours de Maïmouna Bocoum, récente lauréate du prix Irène Joliot-Curie, qui a débuté son riche parcours académique par l’ENSTA. Les Rencontres de Lindau sont un forum scientifique international qui réunit chaque année plusieurs dizaines de prix Nobel et de jeunes chercheurs parmi les plus prometteurs au monde, soulignant l'importance de ces échanges. Les recherches en hydrodynamique d’un foil sont également menées en collaboration avec l’École Navale et l’École Centrale de Nantes. Des exemples d'anciens élèves de l'ENSTA continuent d'œuvrer dans le domaine maritime, comme l'équipe de Lords of the Ocean, créée par deux diplômés ENSTA, qui sillonne les mers à la recherche des grands requins pour mieux les connaître et les protéger.