Définition et fonctionnement des foils
Un foil est un appendice immergé et fixé sous la coque d'un bateau. Lorsqu'un navire atteint une certaine vitesse, les foils, grâce à leur profil semblable à une aile d’avion, créent une portance suffisante pour soulever la coque hors de l'eau, réduisant ainsi la surface de contact avec l’élément liquide, limitant la traînée et augmentant drastiquement la vitesse. Cette portance est générée par la différence de pression entre le dessus et le dessous du foil, un principe physique identique à celui qui permet à un avion de décoller.
Au-delà de la simple performance pure, l’objectif du foil n’est plus forcément de voler, mais parfois simplement d’assurer une portance et un amortissement. Il est ainsi possible d’optimiser la consommation de carburant, pour les unités motorisées, et d’améliorer le confort en navigation. Pour fonctionner, ces appendices, souvent construits en matériaux composites comme la fibre de carbone pour leur légèreté et leur résistance, exploitent les lois de l’hydrodynamique. À mesure que le bateau accélère, l'écoulement de l'eau sur le profil incurvé génère cette force ascensionnelle. Les systèmes de stabilisation moderne utilisent désormais des capteurs et des contrôleurs pour modifier en temps réel l’angle des plans, garantissant une stabilité optimale.
Histoire et évolution : des pionniers à la conquête des airs
Contrairement aux idées reçues, les foils ne sont pas une invention récente. L’idée d’utiliser des surfaces portantes sous l’eau pour soulever un bateau est développée par l’Anglais Thomas W. Moy en 1861, puis relayée en 1869 par l’ingénieur français Emmanuel D. Farcot, qui dépose des brevets pour des plans porteurs latéraux réglables. En 1881, Horatio F. Phillips, pionnier de l'aviation, invente le système des foils transversaux.
Le premier prototype de « foiler » est réalisé en 1885 par le comte Charles de Lambert, un aventurier français. Son catamaran, tracté par un cheval, parvient à s'élever au-dessus de l'eau. Plus tard, en 1906, l’Italien Enrico Forlanini teste l’Idroplano, atteignant 27 nœuds, avant de récidiver en 1911 avec une vitesse de 40,5 nœuds. Alexander Graham Bell, séduit par ces travaux, améliore le système et établit des records mondiaux.
Si la technologie a longtemps été orientée vers les bateaux à moteur, le domaine de la voile s'y intéresse dès 1938 avec le « Catafoil » de Rowe Gilruth et Bill Carl. En 1969, James Grogono modifie un Tornado, battant six fois le record du monde de vitesse en classe B. Cependant, la véritable révolution médiatique survient en 1980 avec Éric Tabarly et son trimaran Paul Ricard, suivi par les travaux d’Alain Thébault sur l’Hydroptère, premier multicoque à dépasser les 50 nœuds en 2009.
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Typologies et configurations des plans porteurs
La conception des foils repose sur un compromis entre portance, stabilité et maniabilité. On distingue plusieurs formes majeures :
- Foils en C : Courbés, ils n'offrent pas le vol total mais permettent une semi-sustentation améliorant la vitesse et le confort. Le Rapido 40 en est une illustration.
- Foils en L : Utilisés sur les monocoques de course et la Coupe de l’America, ils possèdent une partie horizontale générant la portance et améliorant la stabilité par rapport aux versions droites.
- Foils en T : Composés d'une aile perpendiculaire horizontale, ils offrent une grande stabilité en vol et évitent le tangage, bien qu'ils soient moins réactifs lors des manœuvres.
- Foils en V : Très utilisés sur les multicoques de course, ils sont presque autorégulateurs et présentent une faible surface mouillée.
- Foils transversaux : Essentiels pour les « powercats » (catamarans à moteur), ils relient les deux coques pour alléger l’ensemble, diminuant ainsi la traînée et la consommation.
La Coupe de l’America : laboratoire technologique du vol
La Coupe de l’America est devenue le théâtre d'une évolution conceptuelle spectaculaire, transformant les voiliers en véritables « monocoques volants ». L’AC75, utilisé lors de la 36e édition, est une machine de 75 pieds pesant 6,5 tonnes, capable d'atteindre 50 nœuds. La physique qui sous-tend ce phénomène est celle du vol aérodynamique : le bateau reste immergé uniquement à l'arrêt ou lors de manœuvres, puis s'élève sur ses foils hydrauliques.
Cette quête technologique est une constante depuis 1851. La jauge, cet ensemble de règles techniques contraignantes, agit comme une équation que chaque syndicat doit résoudre pour optimiser vitesse, accélération et maniabilité. Le passage des multicoques de 90 pieds en 2010, avec l’avènement de l’aile rigide et des systèmes hydrauliques, a marqué un tournant. L’adoption des foils sur ces navires, comme lors de la victoire d’Oracle Team USA en 2013, a prouvé que la maîtrise des flux et la réduction de la traînée étaient les clés du succès. Aujourd’hui, les équipages, composés de tacticiens et de « cyclistes » (pour fournir l’énergie nécessaire aux systèmes), pilotent ces cyborgs marins dans une compétition où la moindre erreur peut être fatale, comme en témoignent les chavirages spectaculaires survenus lors des phases préliminaires.
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