Le kitesurf est un sport nautique passionnant qui a connu une évolution significative au fil des ans, notamment avec l'introduction de foils. Ces appendices hydrodynamiques ont transformé la manière dont les kitesurfeurs interagissent avec l'eau, offrant de nouvelles perspectives en termes de vitesse et de performance. Cet article explore en profondeur le concept du kitesurf avec quille (foil), en détaillant son principe de fonctionnement, son histoire, ses avantages, ses inconvénients, et son impact sur le monde de la voile.
Le Principe du Foil : Une Aile Sous-Marine
Un foil est essentiellement un profil d'aile asymétrique conçu pour générer une force lorsqu'il est immergé dans un fluide, en l'occurrence l'eau. Son principe de fonctionnement est similaire à celui d'une aile d'avion, mais adapté à l'environnement aquatique. L'asymétrie et la courbure du foil créent une différence de pression entre le dessus et le dessous de la surface, ce qui engendre une portance. Cette portance soulève le bateau ou la planche hors de l'eau, réduisant ainsi la traînée et augmentant la vitesse. Le terme "foiler" est dérivé de "foil", une contraction de "hydrofoil", qui désigne un plan porteur profilé et immergé.
Un bateau équipé de foils, ou "foiler", utilise la portance dynamique liée à la vitesse d'un ou plusieurs plans porteurs immergés, remplaçant la portance archimédienne de la coque. Cette surface portante peut être horizontale ou inclinée par rapport à la coque. Le mouvement de l'eau autour de ce profil crée une force semblable à la portance produite par une aile d'avion, mais cette portance ne peut être générée qu'à partir d'une certaine vitesse.
Fonctionnement d'un Foil sur un Bateau
L'objectif principal de l'utilisation de foils sur un bateau est de réduire la surface de contact avec l'eau, car l'eau crée une résistance qui freine le bateau. Cette résistance est appelée traînée. Les foils inclinés génèrent une poussée vers le haut, ce qui soulage le flotteur et permet à la coque de sortir de l'eau. En sortant complètement la ou les coques de l'eau, on élimine presque tous les frottements et donc la traînée.
Plus le vent est fort, plus les foils portent et plus le bateau s'allège, gagnant en vitesse et se soulevant. Par exemple, les Ultimes, des trimarans de course pesant environ 15 tonnes, ont besoin d'un minimum de 14 à 15 nœuds de vent pour décoller et voler à peu près à toutes les allures. Pour un Imoca, les allures de travers, comme le reaching (entre 80° et 120°), ou les allures portantes, facilitent le vol.
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L'Évolution du Foil : Des Dériveurs à la Coupe de l'America
L'histoire du foil est marquée par des innovations successives et des adaptations à différents types de supports. Le moth à foil, un petit dériveur hyper léger, a joué un rôle crucial au début des années 2000 en permettant à un large public de découvrir le vol sur l'eau à un prix accessible. Né en 1929 aux États-Unis, le moth a démocratisé l'accès à cette technologie.
Quelques années plus tard, les foils ont fait leur apparition sur la Coupe de l'America, transformant cette compétition en un spectacle de bateaux volants en 2013. Les catamarans AC72, équipés d'ailes rigides, ont marqué un tournant dans l'histoire de la voile. En mars 2021, Team New Zealand a remporté la 36e édition de la Coupe de l'America à Auckland en battant les Italiens de Luna Rossa. Les deux équipages naviguaient sur des monocoques sans quille, mais équipés d'immenses foils relevables.
À partir des années 2020, le foil s'est généralisé sur plusieurs supports, notamment le kite et la planche à voile. Aux Jeux olympiques de 2024, le kitefoil et l'iQFoil seront présents, ce qui a incité les planchistes à prendre du poids pour optimiser leurs performances.
En course au large, les foils ont également fait leur apparition, notamment en Imoca lors du Vendée Globe 2016-2017, remporté par Armel Le Cléac'h, dont le 60 pieds était équipé de petits foils. Les Ultimes, des trimarans de 32 mètres de long et 23 mètres de large, sont aujourd'hui presque tous volants grâce à l'avènement des foils et des plans porteurs sur les safrans et la dérive centrale en forme d'aile de raie.
Du côté des monotypes, le foil est également présent, comme sur les Figaro Bénéteau 3. Cependant, il est moins courant sur le circuit Mini 650. En raison de considérations de coût, certaines classes, comme la Class40, interdisent l'utilisation des foils.
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Les sports de loisir comme le Windfoil, le SUPfoil et le Wingfoil connaissent un succès croissant grâce à l'avènement des plans porteurs. Bien que les prix restent élevés, certains ont développé des surfs électriques à foil.
Coût d'un Foil
Le coût d'un foil peut varier considérablement en fonction du type de bateau et de la complexité du système. Sur un Imoca, par exemple, une paire de foils installée avec les puits et les renforts nécessaires peut coûter près de 800 000 euros. En 2021, une paire de foils coûtait entre 200 000 et 500 000 euros.
Le Foil : Une Arme Indispensable pour Gagner ?
Selon les architectes navals, il est difficile de revenir en arrière une fois qu'on a goûté aux avantages du foil. Un foil peut offrir un gain de performance d'environ 15 %. Vincent Lauriot-Prévost, du cabinet d'architectes VPLP, estime qu'il n'y aura plus de bateau sans foil capable de gagner une course, tout comme le petit trimaran de Mike Birch a battu le grand monocoque de Michel Malinovsky sur la première Route du Rhum en 1978.
Avantages et Inconvénients des Foils
Avantages
- Gain de performance : Le principal avantage des foils est le gain de performance qu'ils offrent, de l'ordre de 15 % selon le bateau et les allures.
Inconvénients
- Risques de collision : Les foils augmentent les risques de collision avec des objets flottants non identifiés. Les foils, qui dépassent de plusieurs mètres de part et d'autre du bateau, peuvent heurter des billes de bois, des containers ou des mammifères marins.
- Vulnérabilité : Les foils sont vulnérables lorsqu'ils touchent quelque chose.
- Complexité et coût : Les systèmes de foil sont complexes et coûteux à installer et à entretenir.
Aujourd'hui, les architectes savent qu'il est préférable d'avoir des foils plus grands et plus lourds, même si cela augmente le poids du bateau, car ils travaillent à des vitesses plus basses et sur des intervalles plus étendus.
L'Histoire des Inventeurs du Foil
Il est difficile d'attribuer la paternité d'une invention de manière définitive. Dans le livre "Bateau vole", on apprend que les premières tentatives pour faire voler un engin au-dessus de l'eau remontent à 1861, lorsque l'Anglais Thomas W. Moy a imaginé fixer trois ailes profilées sous un canot tracté par des chevaux le long du canal du Surrey, au sud de Londres. Cinq ans plus tard, un Français, Emmanuel Farcot, ingénieur mécanicien, a déposé un brevet pour une embarcation munie de plans porteurs latéraux.
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C'est surtout en 1905 que l'Italien Enrico Forlanini, spécialiste des dirigeables, a fait un grand pas avec l'invention de l'hydroptère. Il a testé sa machine l'année suivante sur le lac Majeur et, grâce à un moteur de 75 CV, il a atteint la vitesse de 38 nœuds (70 km/h) en vol.
Dans les années 1965 à 1980, on observe de nouvelles tentatives de vol sur des engins différents. En 1966, Claude Tisserand, l'un des pionniers français des voiliers à hydrofoils, a testé Véliplane, un trimaran en contre-plaqué de 4,50 m de long pour 4 m de large qui pesait 125 kg. Ce petit multicoque décollait par force 3 et atteignait 15 nœuds.
À l'été 1976, un Tornado à foils s'est envolé devant La Rochelle avec Éric Tabarly à la barre. Le plus célèbre des marins français ne s'est pas arrêté là et a lancé, en 1979, la construction de Paul Ricard, le premier trimaran équipé de plans porteurs. Pour concevoir ce bateau d'un nouveau genre, Tabarly a fait appel à un ingénieur en aéronautique, Alain de Bergh, habitué à travailler sur les calculs de structure des avions tels que le Mirage et le Rafale.
Malgré son poids de 17 tonnes, ce trimaran de 16,50 m a établi le record de l'Atlantique (10 jours 05 h 14’20’’) en 1980. Paul Ricard n'a jamais volé, mais l'Hydroptère y est parvenu. L'idée venait toujours d'Éric Tabarly, mais c'est l'un de ses jeunes disciples, Alain Thébault, qui a repris le projet en 1984. Dix ans plus tard, l'Hydroptère a atteint les 35 nœuds.
Pour le grand public, quelques projets ont vu le jour dans les années 1990, comme le Trifoiler, construit par Hobie Cat aux États-Unis. Ce trimaran, réalisé par l'architecte naval Greg Ketterman, mesurait 6,71 mètres de long. La production a démarré en 1994 et s'est terminée en 1999.