Le monde du nautisme, constamment en quête de vitesse, de performance et de sensations nouvelles, a été profondément transformé par l'émergence et la démocratisation des foils. Ces appendices, étranges pour certains mais sources d'innovations majeures, permettent aux embarcations de « voler » littéralement au-dessus de l'eau, affranchissant ainsi les principes d'Archimède pour offrir une expérience de navigation inédite. La vitesse avec laquelle cette vague s'est propagée est d'ailleurs frappante, marquant l'avènement d'une nouvelle ère pour la navigation, des régates les plus prestigieuses aux pratiques de loisir.
Le Principe du Vol sur l'Eau : Comprendre le Foil
Au cœur de cette révolution se trouve le foil, un « plan porteur » dont le fonctionnement repose sur la mécanique des fluides, un principe connu depuis longtemps. Il est assez semblable à celui d’une aile d’avion. Imaginons que l’on place sous la coque du bateau, au bout d’un mât, une aile asymétrique à l’image d’une aile d’avion : courbe au-dessus (extrados) et plate en dessous (intrados). Cette forme profilée donne à son côté supérieur une longueur plus importante que celle de son côté inférieur. Les molécules d’eau situées au-dessus du foil sont ainsi accélérées pour arriver en même temps que celles qui sont passées sous le foil, malgré une distance plus importante à parcourir. D’après le théorème de Bernoulli, à altitude égale, la pression d’un fluide diminue quand sa vitesse augmente et inversement. C’est cette différence de pression entre l’intrados et l’extrados du foil qui crée la force de portance : un déplacement de l’eau de la zone de pression élevée vers la zone de faible pression.
Cette asymétrie crée la portance permettant au bateau de s’envoler. Cette portance est exponentielle avec la vitesse : plus on va vite, plus ça pousse et plus on vole ! La force de portance obtenue par l’intermédiaire des foils permet des performances accrues du bateau en augmentant sa vitesse maximale. Dans cette situation, la partie immergée de la coque (carène) n’a plus de fonction « archimédienne ». Le navire est alors « porté par ses ailes » et se comporte comme un avion. La vitesse du navire augmente au fur et à mesure que sa coque sort de l’eau.
Le foil permet donc au bateau d’aller plus vite en réduisant la traînée hydrodynamique. La traînée est une force qui s’oppose au déplacement du bateau sur l’eau ; plus elle est faible, plus le bateau pourra aller vite. La réduction de la traînée permet aussi une plus grande maniabilité du navire. Le foil offre également une plus grande stabilité au bateau en diminuant le tangage (stabilité longitudinale) et le roulis (stabilité latérale). Cette force de portance « allégerait » le bateau de 10 à 15%, améliorant les performances malgré la traînée induite du foil. Sur un voilier classique, plus on va vite et plus ça tape et c'est dur. Avec les foils, on s'affranchit des principes d'Archimède. En s'élevant au-dessus de la surface de l'eau, la coque n'a plus rien pour la freiner. On éprouve une sensation d'accélération presque infinie. Et, de facto, d'immense liberté, comme le souligne François Gabart.
Aux Origines du Vol sur l'Eau : Une Histoire d'Innovation et de Visionnaires
Les premières tentatives d'installer ce type d'aileron sur des canots remontent au XIXe siècle. L’origine du foil est lointaine, puisque dès l’année 1861 en Grande-Bretagne, Thomas Moy installe trois foils horizontaux sous un canot. Tiré par un cheval (Surrey Canal), le canot se soulève au-dessus de l’eau. Puis en 1885 en France, De Lambert réalise « une sorte de catamaran » avec des tonneaux fixés deux par deux l’un derrière l’autre. Une dizaine d’années plus tard, De Lambert et Phillips construisent le premier hydroptère, un catamaran supporté par quatre hydrofoils transversaux d’une surface totale de 5,10 m². À l’aube du 20e siècle (1904), De Lambert est à l’origine du premier hydroptère autopropulsé à l’aide d’un moteur à explosion de Dion de 14 cv. Et ainsi de suite, des bateaux quelquefois très « originaux » vont voir le jour tout autour de notre planète. Pendant une quarantaine d’années, la technique des foils s’améliore et séduit dans un premier temps les concepteurs de navires à moteur.
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Pendant longtemps, les bateaux équipés de foils étaient surtout l'affaire de quelques précurseurs regardés un peu comme des savants fous. L'histoire s'accélère avec Eric Tabarly, toujours à la pointe de l'innovation. Notre « loup de mer national » parvient à faire construire le premier grand multicoque équipé de deux foils sur les flotteurs. Mis à l'eau en 1979, son « Paul Ricard » pulvérise l'année suivante le record de la traversée de l'Atlantique en dix jours, cinq heures et quatorze minutes. Tabarly ira encore plus loin avec « Hydroptère » qui, grâce à un troisième aileron installé sur le safran, sera le premier trimaran à voler véritablement au-dessus de l'eau. Repris par son disciple Alain Thébault, cet engin futuriste mis à l'eau en 1994 va aussi être le premier à passer en 2008 la barre mythique de 50 nœuds, s'offrant même des pointes à plus de 61 nœuds (100 km/h).
Le véritable catalyseur de cette révolution nautique intervient en 2013, grâce aux initiatives de Larry Ellison, le patron d'Oracle, passionné de voile. En 2010, son « Oracle Team » remporte l'America's Cup. Le règlement lui permet de choisir le type de bateaux de l'édition suivante. Il opte pour des catamarans à foils. Fin 2013, dans la baie de San Francisco, des millions de téléspectateurs découvrent les prouesses de ces engins volants qui dépassent allègrement la vitesse du vent. C'est le vrai début de cette révolution nautique, qui allait rapidement coloniser toutes les disciplines du nautisme.
Les Foils au Sommet de la Compétition : Quand les Monocoques Apprennent à Voler
La Coupe de l'America reste d'ailleurs le « driver » de l'innovation dans ce domaine. L'édition dans la baie d'Auckland en est une preuve supplémentaire. Vainqueur de l'épreuve en 2018, les skippers de « Team New Zealand » ont décidé de revenir aux monocoques. Mais désormais, ces AC75 de 22,86 m sont entièrement conçus à partir des caractéristiques de leurs foils, sur lesquels reposent en grande partie les performances du bateau. Leur irruption a complètement modifié la physionomie et l'esprit de cette compétition historique. « Les équipages ont bradé le short et le polo pour des casques et des combinaisons antichoc », commente Eric Flageul, formateur à l'École nationale de voile et des sports nautiques (ENVSN) et organisateur des « Foils journées » de Quiberon. Le chavirage à 83 km/h d'« American Magic » lors des séries entre les challengers montre que c'est loin d'être superflu. Tout est donc devenu plus spectaculaire, et c'est précisément ce qui plaît et qui fait fantasmer les voileux.
Pas étonnant qu'à partir de cette fameuse édition de 2013, le recours au foil se soit répandu dans toutes les compétitions de voile. Dès 2016, sept bateaux du Vendée Globe l'adoptent. Le concept du Vendée Globe est simple : un marin et un même bateau, même taille, même mât, même quille, comme le rappelle Armel Le Cléac’h. Pourtant, en 2016 est apparu un nouveau type de bateau, ou plutôt d’appendice. Depuis le dernier tour du monde, contrairement aux dérives droites, les foils - aussi appelés les « moustaches » - permettent aux monocoques de « voler » et donc d’aller plus vite. Ils n’étaient que sept skippers en 2016 à tenter l’aventure avec cette nouvelle technologie. En 2020, ils étaient dix-neuf, dont huit sur des monocoques neufs, sur 33 au départ de la dernière édition. Les cinq premiers à franchir la ligne d'arrivée avaient tous opté pour ces ailerons. Si les foils de 2016 se ressemblaient tous, on observe aujourd’hui des structures aux formes et aux envergures multiples. L’Imoca Charal, construit par les architectes navals de CDK Technologies, a fait évoluer la forme de sa coque pour aboutir « à une coque novatrice, avec une étrave très frégatée, un tableau arrière très arrondi et fermé ». Les foils des IMOCA aident les voiliers et plus particulièrement la carène à les soulever sur l’eau et ainsi favoriser la prise de vitesse.
Autre classique à avoir basculé, la Course du Figaro se dispute depuis 2019 sur un Beneteau de série équipé de foils. Quant à l'ARKEA ULTIM CHALLENGE, l’une des plus récentes courses autour du monde en date ayant vu s’affronter la dernière génération de trimarans Ultim, elle a prouvé l'efficacité des foils. Ces voiliers gigantesques sont équipés de foils qui leur permettent à pleine vitesse de faire émerger au-dessus de l’eau l’intégralité de leur coque. Aujourd’hui les trimarans Ultim les plus récents décollent de l’eau à partir d’une vitesse de 22 nœuds (40 km/h), contre 28 nœuds pour la génération précédente. Ces vaisseaux accélèrent ensuite jusqu’à des vitesses de pointe autour de 40 nœuds et peuvent atteindre les 45 nœuds (83 km/h). Les deux foils permettant ces prouesses mesurent environ 6 mètres de long pour un poids autour de 400 kg chacun. Ces géants des mers (32 mètres de long pour 23 de large) sont des bijoux de technologies, résultats d’une innovation continue. Entre 2016 et 2024, pas moins de 26 profils de foils ont été testés sur le Maxi Edmond de Rothschild, bateau vainqueur de l’ARKEA ULTIM CHALLENGE en 50 jours et 19h. L’amélioration principale de la dernière génération est sa vitesse par vent faible.
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L'Ingénierie des Monocoques à Foils : Entre Théorie et Pratique
La transition entre le régime archimédien (où le bateau flotte selon le principe d'Archimède) et le régime « vol intégral », dans lequel toute la carène est subitement hors de l’eau, est très violente. Elle se traduit quasi instantanément par une vitesse multipliée par trois ou quatre, sans aucune progressivité. Sur un voilier à carène à déplacement, ce type de bateau à voile répond au principe d’Archimède ; il ne déjauge pas et pousse l’eau pour avancer, ce qui ne lui permet pas de dépasser une vitesse théorique en relation avec la longueur de flottaison. Le fond de coque légèrement en forme de « V » assure la stabilité de cap.
La situation des monocoques lestés est différente de celle des Moths, où le barreur, tel un funambule, déplace sa masse corporelle pour contre-gîter le bateau. Pour les monocoques à déplacement, si l’on veut de la puissance, il est nécessaire que la surface de voile soit suffisante pour générer de la force propulsive, induisant alors la vitesse du voilier mais également une force non négligeable qui pourrait intervenir pour faire chavirer ce dernier. Pour contrecarrer le couple de chavirage ainsi créé, on va déplacer au vent le centre de gravité du bateau en utilisant une quille pendulaire et des ballasts liquides. Il est donc pratiquement impossible que des foils installés sur un monocoque à déplacement puissent extraire totalement la coque hors de l’eau.
Cependant, il est incontestable que le couple de redressement augmente sous l’effet du foil et plus on va vite plus il augmente. La vitesse augmente de 31% et le couple de redressement de 71%. La puissance disponible, c’est à dire la capacité du bateau à porter de la surface de voilure, augmente significativement car le foil excentré augmente le couple de redressement. On perçoit facilement qu’un déplacement lourd, qui ne peut en aucun cas planer, ne pourra pas atteindre une vitesse stabilisée suffisante (elle doit l’être afin de déclencher la phase décollage) qui permettra d’obtenir un « allègement » significatif du bateau. Certes, sur ce type de bateau on peut augmenter l’angle d’incidence afin d’augmenter la portance (force verticale), mais corolairement la traînée s’amplifiera (vecteur dirigé vers l’arrière, donc frein). L’architecte recherchera le meilleur compromis Portance / Traînée en calant le foil sur le bateau (il fixe l’angle d’incidence). On pourrait imaginer que le calage puisse être réglable comme c’est le cas sur les AC 72, AC45 et sur le MOTH, mais c’est compliqué techniquement (la méthode appliquée sur le MOTH n’est pas transposable). Ensuite le pilotage devrait être asservi, ce qui complexifie encore l’idée. Avec l’action du foil, le bateau tend de plus en plus vers un déplacement léger, donc potentiellement plus rapide.
Un exemple d'innovation dans ce domaine est le bateau pour le double imaginé par Nils Frei et Yves Detrey, deux navigateurs professionnels passionnés par le foiling depuis ses prémisses en 2007. Ils ont travaillé dur pour proposer un bateau innovant et puissant tout en restant simple d’utilisation et donc accessible pour le grand public. La première particularité du NTFM Syra 18 est qu'il est muni d’un foil en T central inclinable, géré par un rail, qui peut basculer de 45 degrés d’un bord à l’autre et permet un moment de redressement supérieur à celui des grands multicoques. La taille du foil permettra au bateau de décoller déjà avec 6-7 nœuds de vent. Et si un équipage aguerri le commande, le NTFM Syra 18 devrait facilement atteindre les 35 nœuds, selon ses créateurs. Le foil central restera dans l’eau et évitera ainsi tout risque de blessure comme cela peut être le cas avec les foils inclinables des autres bateaux actuels qui dépassent au niveau du pont. Deuxième spécificité, ce foiler possède une carène hybride permettant de bénéficier de l’aérodynamisme d’un monocoque et de la stabilité d’un multicoque, sa plateforme se terminant à l’arrière comme un catamaran. Un point crucial pour les non-professionnels à qui s’adresse aussi ce bateau, compte-tenu des nombreux problèmes d’instabilité conduisant à des chutes sur les monocoques du genre. Pour améliorer encore la stabilité, les deux navigateurs ont décidé d’équiper leur navire de deux safrans avec plans porteurs. Au début de leur projet, Nils Frei et Yves Detrey ont testé le système de foil central basculant sur un catamaran Classe A pour s’assurer de la faisabilité et valider leur concept. Le NTFM Syra 18 a finalement été mis à l’eau pour la première fois le 15 août 2019 sur le lac Léman. Le Moth Foiler est considéré comme le seul monocoque qui vole réellement et qui peut régater, c’est à dire évoluer librement sur un parcours entre deux ou trois bouées. Pour voler, il faut quitter le régime archimédien, donc soulever et extraire la carène de l’eau, ce qui signifie que la force verticale est d’environ 60 daN par foil en « T ». Les deux foils en « T » sont régulés mécaniquement (orientation d’un volet sur le bord de fuite), sans aucune énergie électrique.
La Démocratisation du Foil : Du Grand Large aux Loisirs Quotidiens
De la compétition à la pratique de loisir, il n'y a qu'un pas qui a été vite franchi par de nouveaux fabricants de dériveurs ou de petits catamarans. Trop techniques à manœuvrer, les modèles qui ont ouvert la voie comme les Moths étaient réservés à une cible d'experts. « Pour généraliser la pratique, il faut proposer des bateaux capables de s'élever assez rapidement au-dessus de l'eau tout en n'allant pas trop vite », indique Patrick Billot, fondateur de Foily qui fabrique Peacoq, un dériveur à foils rétractables. Reste que ces foilers coûtent près de deux fois plus chers que les bateaux classiques, ce qui les rend encore peu accessibles aux écoles de voile. Du coup, Foily s'est recentré sur le marché des particuliers avec un modèle plus performant mais plus cher, un beau jouet à 33.500 euros. L'arrivée du catamaran à foil aux Jeux olympiques de 2024 devrait contribuer à donner un coup de fouet au marché.
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La démocratisation du foil a surtout commencé par les sports de glisse. Les kitesurfeurs ont été les premiers à essayer d'adapter un aileron sous la planche, bientôt suivis par les windsurfeurs - deux disciplines représentées aux JO de 2024. Les premières marques ont vu le jour il y a déjà une dizaine d'années. « Mais à l'époque, les ailerons étaient encore en aluminium », précise Tanguy Le Bihan, fondateur du fabricant Foil and Co. Convaincu d'être à la veille d'une révolution dans le nautisme, cet architecte naval n'a pas hésité en 2016 à se spécialiser exclusivement dans la fabrication de foils pour tous supports. La baisse des prix du carbone a favorisé l'accès au marché. Installé au cœur de la Sailing Valley en Bretagne, Foil and Co consomme chaque mois près d'une tonne du matériau composite. « Nous vendons 8 à 10 foils par jour, précise le fondateur. Au-delà des sensations nouvelles qu'ils procurent, ces équipements changent la donne car ils permettent de pratiquer avec de faibles conditions de vent. »
A priori, pas de quoi intéresser les surfeurs et les pratiquants de stand up paddle. Et pourtant, ces derniers sont aussi de plus en plus nombreux à s'y mettre car le foil permet de profiter des joies de la glisse avec de petites vagues. Une légère houle peut suffire pour décoller car son énergie se situe surtout sous l'eau. En « pompant » debout sur la planche, on peut même remonter la vague sans avoir besoin de s'allonger pour ramer ou de pagayer. D'autant plus si l'on s'équipe d'une petite aile gonflable tenue à la main. C'est la toute nouvelle discipline en vogue. Un temps d'adaptation est souvent nécessaire même pour les plus aguerris, mais cela ne décourage pas les jeunes générations inspirées par les images des exploits de champions comme l'Hawaïen Kai Lenny qui a été le premier, l'an dernier, à surfer la mythique vague de Nazaré au Portugal avec sa planche volante. Le Tahitien Matahi Drollet a mis la barre encore un peu plus haut il y a quelques mois, en épinglant à son tableau de chasse le tube de Teahupo'o en Polynésie.
Et pour ceux que les vagues effraient, il est d'ores et déjà possible de pratiquer sur des lacs ou des fleuves. Trois fabricants proposent depuis peu des planches à foil propulsées par un moteur électrique. « Même les moins doués arrivent en une journée à se familiariser », assure Thomas Bevilacqua, cofondateur de la marque française de planches à foils Takuma qui a déjà vendu 3.000 exemplaires de cet « ovni » à 7.000 euros pièce. Dans un tout autre genre, l'entreprise néo-zélandaise Manta5 a mis au point un vélo à foil doté d'une assistance électrique qui permet de pédaler sur l'eau.
Innovations et Perspectives d'Avenir : Au-delà de la Voile
La révolution du foil se propage aussi dans le motonautisme. Pionnière, la start-up SEAir a été la première en 2017 à faire décoller un « semi-rigide » à moteur. Elle a collaboré notamment avec le groupe Beneteau sur un prototype de foiler à moteur. Mais beaucoup d'autres acteurs sont sur le pont. Mer Concept travaille sur un catamaran électrique de 12 m qui sera mis à l'eau à la fin de l'année. « Sur ce type de bateaux, les foils ne visent pas tant à augmenter la puissance qu'à faire baisser la consommation d'énergie et augmenter l'autonomie », précise François Gabart, le fondateur de l'entreprise. L’ancien propriétaire Giancarlo Pedote a également été sollicité pour sa parfaite connaissance du bateau pour sa transformation en démonstrateur grandeur nature pour le vol par SEAir. Le Mini 747, un prototype précurseur conçu et construit par l’architecte David Raison, a été modifié dans le chantier AMCO Concept par Thierry Fagnent. Durant le premier trimestre 2017, les essais prévus par SEAir avec le Mini 747 ont permis de tester différentes configurations de décollage et de stabilisation du vol au large.
Bien que le principe technique soit connu depuis les années 1930, les technologies liées au foil sont redevenues innovantes et performantes grâce aux progrès réalisés en science des matériaux et mécanique des fluides. Des projets militaires, comme ceux de la marine états-unienne par Boeing dans les années 1960, ont été lancés, même si ces projets ont été abandonnés par la suite car les coûts financiers étaient importants et la technologie n’était pas suffisamment avancée. Il existe aussi une technologie semblable pour des bateaux de tourisme aujourd’hui avec des exemples en Sicile ou en Grèce. Parmi les enjeux de ce domaine, on trouve la préservation des espaces naturels et la décarbonation des produits.
Ce qui frappe surtout, c'est la vitesse avec laquelle cette vague s'est propagée. « Plans porteurs » « Bien qu'il soit spécifique à chaque matériel, cet aileron profilé contribue à décloisonner les disciplines », explique Tanguy Le Bihan. Pour preuve la naissance d'événements comme « La semaine affoilante » à Port Fréjus, « Les foils journées » à Quiberon, ou encore « La foiling week » sur le lac de Garde en Italie qui rassemblent désormais tous les fondus de ces nouveaux objets volants sur l'eau.
Pas de doutes, cet étrange aileron est en train de mettre sens dessus dessous le monde du nautisme. Une nouvelle culture se fait jour. Avec ses codes, son vocabulaire et peut-être bientôt aussi ses marques d'habits. Takuma l'envisage. Un signe ne trompe pas. Les adeptes ne disent déjà plus « je vais aller surfer ou faire de la voile » mais bien « je vais aller foiler ».