L’évolution de la technologie navale a connu un tournant historique avec l’introduction des foils, transformant radicalement notre manière de concevoir la vitesse, la stabilité et le design des voiliers. Cette mutation, comparable à l’adoption des formes modernes de foc et de grand-voile au XIXe siècle, redéfinit les paradigmes de la navigation. Au cœur de cette transformation se trouve l’America’s Cup, laboratoire technologique où les limites de l’innovation sont constamment repoussées.
La genèse de l’AC75 : « Te Aihe » et l’innovation néo-zélandaise
Le Defender de l’America’s Cup a lancé cette nuit à Auckland son premier AC75, baptisé « Te Aihe » (Dauphin). Ce monocoque à foils incroyablement innovant, véritable tapis volant des mers, est le tout premier AC75. Il a nécessité plus de 100 000 heures de travail. A partir de ce premier bateau, les Néozélandais vont en construire un deuxième qui, lui, sera destiné à conserver le plus vieux trophée sportif du monde : la Coupe de l’America. Mesdames et messieurs, voici la bête. Voici le tout premier bateau de la première génération d’AC75, ces fantastiques monocoques à foil. D’ici là, les All Blacks auront peut-être alors de nouveau gagné la coupe du monde de rugby. Le pays nagerait alors dans un bonheur inouï, régnant à la fois sur les mers et sur les pelouses d’ovalie. A Auckland, la légende veut que chaque chauffeur de taxi connaisse toutes les combinaisons en touche des Blacks et tous les noms des marins du cru à avoir ramené la Coupe de l’America à la maison. On s’égare, mais c’est pour illustrer la force de l’événement qui s’est déroulé cette nuit à l’autre bout du monde. Bref. Le premier étage de la fusée qui doit décrocher la lune, à savoir gagner la Cup, encore !
Les chiffres donnent le vertige : le Te Aihe mesure 75 pieds donc 23 mètres de long, se hisse sur des foils très innovants dont le « tirant d’eau » est de 5 mètres. Le mât rotatif qui constitue le bord d’attaque de la « grand voile double-face » culmine 26,50 mètres au-dessus du pont. Poids du bateau : 6 tonnes et demi seulement. Le baptême à Auckland a été un moment de fierté pour Grant Dalton, légendaire big boss d’ETNZ et son adjoint Kevin Shoebridge, directeur opérationnel.
Kevin Shoebridge explique l’enjeu : « C’est une étape importante pour l’équipe, pas seulement parce que c’est un nouveau, mais parce que, lorsque nous avons remporté la Coupe de l’America en 2017, nous avons très vite dû proposer un nouveau concept qui continuerait à repousser plus loin les frontières de l’innovation et de la technologie dans la Coupe de l’America. Donc, dans ce délai relativement court depuis novembre 2017 quand nous avons publié le concept, le voir en chair et en os aujourd’hui est un formidable témoignage de la volonté de toute l’équipe de faire avancer les choses. »
Pas moins de 100 000 heures de travail et une équipe de 65 personnes dont 30 designers ont été mobilisés dans un chantier dédié à Auckland. Dan Bernasconi, chef de la conception chez Emirates Team New Zealand, précise : « Nous ne devons pas tarder à nous engager dans la conception de notre deuxième bateau, celui avec lequel nous irons au final courir la Coupe de l’America 2021. Nous devons donc tester autant d’idées que possible à bord de celui que nous lançons aujourd’hui. »
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Contrairement à certains challengers comme les Américains et les Anglais qui ont construit des prototypes plus petits (35 et 28 pieds), le Defender Team New Zealand a tout développé sur simulateur. L’équipage va directement naviguer à l’échelle 1, sur le gros tapis volant. Le barreur Glenn Ashby reste confiant : « La première fois que nous naviguerons à bord de ce bateau, ce ne sera pas sans peine… mais ce sera aussi le cas pour les autres équipes ! »
Principes physiques : Qu’est-ce qu’un foil ?
Si nous parlons de voiliers à foils, il faut d’abord préciser ce que cela signifie, car chaque voilier est naturellement équipé de nombreux « foils ». Dans sa définition sémantique, la « foil » est un « profil » capable de générer une force lorsqu’il traverse un fluide. Les voiles, par exemple, ont un profil similaire à celui d’une aile d’avion, changeant de concavité sur chaque bord. C’est précisément ce profil aérodynamique qui permet à un bateau de remonter au vent et de compenser la dérive latérale.
La quille d’un bateau est également un foil qui réduit la marge de manœuvre et génère de la portance. La dérive latérale, en créant un léger angle d’incidence par rapport à l’eau, génère une force de « lift » qui tire le bateau vers le vent au près. Même le safran génère une portance au près. Cependant, il est crucial de noter que les voiles fonctionnent comme des foils tant qu’elles sont suivies d’un flux d’air laminaire. Lorsque la voile s’oppose simplement au vent de derrière, le flux devient turbulent, sortant alors du domaine d’efficacité aérodynamique pure du foil.
Évolution technique : De la quille basculante à la sustentation totale
Le voilier est soumis à des forces contraires à son avancement, notamment l’inclinaison latérale et la dérive. Historiquement, l’évolution s’est orientée vers la « stabilité de forme » avec des coques plus larges et plus plates. Pour maximiser la force de redressement, des ballasts ont été introduits, agissant comme des contrepoids humains, bien qu’au prix d’un alourdissement significatif. Dans des classes comme la Mini 650, la Class40 et l’IMOCA, le « matossage » - le déplacement de poids mobiles (voiles, nourriture, matériel) au vent - a permis de pallier ce problème sans augmenter la masse totale.
Une avancée majeure fut l’apparition des quilles basculantes. Autrefois fixes et intégrées à la coque, les quilles sont devenues des appendices séparés, souvent en forme d’aile d’avion pour baisser le centre de gravité. La solution moderne consiste à permettre à la quille de basculer au vent, augmentant radicalement le bras de levier. Pour compenser la perte de résistance latérale lorsque la quille est inclinée, des « dagger boards » ou dérives asymétriques ont été ajoutées.
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Les foils modernes représentent l’évolution ultime de ces appendices. Ils ont deux fonctions : augmenter la force de redressement et contrer la gravité par une poussée verticale. Les premières expériences, comme l’Hydroptere, ont prouvé qu’il était possible de sortir totalement de l’eau en exploitant des profils en V. Aujourd’hui, cette technologie se divise en trois courants : les monocoques purement volants (America’s Cup), les multicoques volants hauturiers (Maserati) et les monocoques partiellement volants (IMOCA).
L’AC75 : Un monocoque sans quille, une prouesse d’architecture
La Team Emirates New Zealand a dévoilé l’AC75, un monocoque sans quille mais avec deux foils et un safran ballasté en forme de T. Guillaume Verdier, architecte naval français mondialement connu, a été le cerveau derrière cette innovation : « Si l’on voulait s’éclater sur un monocoque, il faudrait… supprimer la quille ! ». Cette idée, « quasi intuitive », a conduit à la création de foils basculants pesant 1,3 tonne d’acier et de plomb de chaque côté de la coque.
L’AC75 est conçu pour voler dès 6,5 nœuds de vent. Lors d’un entraînement, le bateau a atteint 56 nœuds, soit environ 103,7 km/h. Cette performance est rendue possible par la réduction drastique de la traînée. À bord, le « contrôleur de vol » joue un rôle crucial, utilisant des systèmes hydrauliques pour ajuster les foils en moins de deux secondes. La coque elle-même, évoquant le fuselage d’un avion, doit rester au ras de l’eau pour limiter la circulation de l’air indésirable sous la coque.
Benjamin Muyl, architecte de l’équipe anglaise Ineos, souligne le défi : « Le défi, c’est que la coque reste en l’air mais presque au ras de l’eau, pour limiter la circulation de l’air. » Plus ces navires volent bas, plus ils sont rapides. Trop haut, et le safran perd son efficacité, entraînant une « sortie de route ».
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