En mécanique des fluides, un foil ou un hydrofoil est une aile profilée qui se déplace dans l’eau. Cette technologie avancée transmet une force de portance à son support, permettant une expérience de glisse inédite. La vitesse de déplacement génère sur le foil une portance hydrodynamique, qui est capable de soulever les coques de bateaux, le kite, le stand up paddle, le surf ou la planche de windsurf partiellement ou totalement hors de l’eau. Ce phénomène, similaire à celui des ailes d’un avion, permet de s'affranchir des frottements de l'eau, ouvrant la voie à des vitesses et des sensations inexplorées.
Principes Fondamentaux de l'Hydrofoil : Le Vol sur l'Eau
Pour comprendre le fonctionnement de l'hydrofoil, il suffit de regarder dans les airs. En effet, le foil reprend le même principe physique que celui des ailes d’un avion. Le foil (ou hydrofoil) est composé d’un mât, installé sous et perpendiculaire à la planche, d’un fuselage et de deux ailes : une aile avant et une aile arrière, plus petite, qui sert de stabilisateur. Les ailes sont donc parallèles à la planche et vont dans le sens de la glisse. L'ensemble de ces composants est généralement fabriqué soit en carbone, soit en aluminium. L'aluminium est un matériau plus abordable mais plus lourd, tandis que le carbone est plus cher mais offre une qualité plus haut de gamme et une légèreté accrue. L'aile avant est particulièrement importante pour créer la portance nécessaire au foil.
Une fois sur sa planche de foil, il s'agit de prendre de la vitesse, que ce soit par le biais de la houle en surf ou en SUP, ou par traction - le vent pour le kite, le wind et le wing, ou un bateau ou un câble pour le wake. L’énergie apportée par la houle (et la rame) va permettre aux molécules d’eau de venir glisser sous et sur l’aile. Le haut de l’aile étant bombé, les molécules auront plus de chemin à parcourir que celles passant sous l’aile, dont la partie est plate. Elles vont donc accélérer, et cela va créer une différence de pression. Sur le dessus de l’aile se crée une zone de dépression, tandis qu’en dessous se joue une zone de surpression. C’est cette mécanique des fluides qui va permettre à l’ensemble de s’élever et qui donne cette sensation de voler au-dessus de l’eau. L’hydrofoil permet de diminuer notablement les frottements entre la planche et le plan d’eau, et permet donc de gagner en vitesse. Plus la vitesse sera grande, plus la planche va s’élever. C’est ce qu’on appelle le phénomène de portance.
Le profil est la section longitudinale (parallèle à la vitesse) d’une aile portante. Les profils sont généralement définis par leurs caractéristiques géométriques principales et leurs caractéristiques hydrodynamiques, telles que les coefficients de portance, de traînée et de moment en tangage. Les profils les plus connus, comme ceux de la série NACA, sont classés géométriquement par familles, en fonction de la distribution d’épaisseur, de la cambrure et de l’épaisseur. Le choix d'un profil est déterminé par des critères principaux. La cambrure, par exemple, est fonction du coefficient de portance (Cz) demandé et constitue le critère le plus important. L’épaisseur, quant à elle, conditionne la résistance en flexion de l’aile et sa déformation sous charge, dépendant de la portée. Enfin, la vitesse, la distribution de l’épaisseur et des pressions dynamiques sont cruciales pour éviter la cavitation, un phénomène indésirable qui peut altérer les performances.
Le Cz, ou coefficient de portance, dépend de la masse, de la surface portante et de la vitesse. Sa valeur fréquente se situe entre 0,4 et 0,7 à la vitesse de croisière. La portance est calculée par la formule F = q S Cz, où q représente la pression dynamique, égale à 1/2 rho V², et rho est la masse volumique du fluide. Le Cx, ou coefficient de traînée du foil, dépend principalement du profil de l'aile et de son état de surface. L’angle d’incidence d’un hydrofoil, qui est la surface portante ou la gouverne, est l’angle entre la corde du profil - la droite joignant le bord d’attaque au bord de fuite - et l’écoulement, c'est-à-dire le vecteur vitesse local. Pour un gouvernail, qui est une surface verticale à profil symétrique, l’angle d’incidence est égal à zéro lorsque le gouvernail est dans l’axe du bateau, sous réserve que le bateau ne dérive pas, c'est-à-dire qu’il n’avance pas en crabe. Il est essentiel de noter que la portance augmente avec l’incidence, selon une pente de portance.
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L'Évolution Historique et la Démocratisation de l'Hydrofoil
L'hydrofoil, bien que semblant être une innovation récente dans les sports de glisse, a une histoire riche. C'est Laird Hamilton qui a véritablement fait connaître le foil dans les années 90, ouvrant la voie à une nouvelle ère pour les sports nautiques. Dans les années 2000, de nombreux riders se sont pris au jeu, dont le Français Bruno Sroka, qui deviendra un des pionniers du kite foil. Le principe du surf foil, également appelé hydrofoil, est simple mais encore fallait-il y penser. Et maintenant qu’il se démocratise, on se demande comment va-t-on pouvoir s’en passer, car le phénomène a envahi la pratique des sports nautiques et des sports de glisse.
Dans le courant des années 2010, la pratique du foil s’est démocratisée et ce dernier a envahi les spots. Que ce soit en surf, en SUP, en wakeboard, en kitesurf, ou en windsurf, toutes les planches sont désormais "foil compatibles", et la pratique s’adapte à l’ensemble des disciplines nautiques. Le foil s’impose comme une avancée technologique majeure dans le monde de la glisse et du nautisme, offrant des gains de vitesse significatifs et des sensations inédites. À titre d'exemple, sur les 33 bateaux au départ du Vendée Globe en 2020, 19 étaient équipés d’un foil, illustrant un gain de vitesse pour les skippers et un gain de sensations pour les riders l’ajoutant sous leur planche.
Les Différentes Configurations d'Hydrofoils
La conception des hydrofoils a évolué au fil du temps, donnant naissance à différentes configurations. Historiquement, on trouvait les hydrofoils à surface variable, traversant la surface de l'eau, souvent appelés "foils à échelle" avec plusieurs plans superposés. Ce système, le plus ancien, n’est plus utilisé à cause de la complexité de construction et de la forte traînée due aux nombreuses interactions entre les montants et les plans porteurs.
De nos jours, la configuration dominante est celle des hydrofoils à surface fixe immergés. Dans ce cas, la surface portante est entièrement et constamment immergée sous l’eau. L’avantage principal de cette configuration est sa capacité à isoler la planche de l’effet des vagues et du frottement sur l’eau, offrant une glisse plus douce et plus efficace. Les supports ou montants, parfois appelés « jambes », qui relient les foils à la planche, ne contribuent généralement pas à la portance. Bien que cette configuration à foils immergés puisse présenter un rendement (portance/traînée) plus élevé, elle n’est pas naturellement stable en tangage et en roulis, ce qui requiert une certaine maîtrise du pratiquant. D’autre part, la surface portante est constante quelle que soit la vitesse et la hauteur de vol, assurant une portance prévisible.
La Sensation de Glisse Unique : Le Surf Foil et le Pumping
Le foil surfing est une discipline de glisse où une planche est équipée d’un hydrofoil, composé d'un mât et d'ailes immergées. Dès que la vitesse est suffisante, la portance générée par l’aile soulève la planche au-dessus de l’eau, réduisant fortement les frottements. Le pratiquant a alors la sensation de “voler”, avec une glisse silencieuse, rapide et très fluide. Cette pratique apporte un changement notable des sensations : la planche n’est plus en contact direct avec le plan d’eau, et le rider se retrouve perché à quelques dizaines de centimètres au-dessus de l’eau. C’est tout un jeu d’appuis et d’équilibre qui se met en branle, transformant l'expérience de la glisse.
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En plus de la découverte de nouvelles sensations de glisse et de vitesse, le foil surf, plus particulièrement quand il est intégré à une planche de surf, permet de garder de la vitesse même une fois la vague terminée. Il suffit au pratiquant de “pomper”, c’est-à-dire de jouer sur ses appuis avant et arrière en poussant sur les jambes, pour permettre au phénomène de portance de continuer à faire son œuvre. C’est sûrement cet aspect qui est le plus technique de la pratique. Pour être le plus efficace possible dans son “pumping”, il faut combiner deux types de mouvements. D’abord, une alternance entre pression et relâchement de la force exercée par les jambes sur la planche. Il faut ajouter à cela un mouvement avant/arrière afin de jouer sur l’angle d’incidence de la planche et des ailes dans l’eau et de créer de l’inertie à la surface de l’eau. Le déséquilibre avant va permettre de créer de la vitesse.
Ce travail d’appuis, assez physique, ressemble à l’exercice du pumptrack en skate, ce qui d’ailleurs peut faire une très bonne base d’entraînement pour le foil. À la fin de votre session de surf foil, il se peut que vous ayez les jambes qui tirent un peu, à l’inverse des bras pour une séance de surf classique. C'est un coup de main, et de pieds, à prendre en somme, mais une fois le mouvement acquis, presque plus rien ne vous arrêtera. Il n’est donc pas rare de voir des foils-surfeurs terminer leur vague et repartir au pic, toujours debout sur leur board, sans même avoir à ramer. Voire même, ils peuvent enchaîner les vagues.
Diversité des Pratiques : Au-delà du Surf Foil
Le monde du foil ne se limite pas au surf traditionnel. La pratique du foil surfing s'est rapidement enrichie de nombreuses spécialités. Ainsi, le SUP foil correspond à la pratique avec un Stand Up Paddle équipé d'un hydrofoil. Cette spécialité se pratique non seulement dans les vagues, mais également en downwind, où le pratiquant cherche à voler sur de longues distances en utilisant l'énergie générée par la mer de vent et parfois celle de la houle océanique. Le SUP foil demande une endurance considérable, une lecture fine du plan d’eau et une forte prise en compte de la sécurité.
Le Dockstart ou Pump Foiling est une pratique qui consiste à démarrer depuis un quai, un ponton, une plage ou toute autre zone de départ, sans vague ni traction, avant de maintenir le vol uniquement par le pumping. Très spectaculaire, il met en avant la technique pure, l’équilibre et la coordination du pratiquant. Cette pratique pousse la logique encore plus loin : le pratiquant évolue sur un plan d’eau plat, sans aide extérieure, uniquement grâce à l’énergie produite par son corps.
À l'occasion du Wing Foil Promo Tour 2021, notre équipe s’est rendue sur le lac de Soustons le dimanche 7 novembre 2021. Bien que l’événement ait eu pour objet le Wing foil, le Dock Start a connu un fort succès ce jour-là, presque à en voler la vedette au nouveau sport de la FFV. Un contest, ou compétition informelle, fut organisé pour le pumping le plus rapide. Notre ambassadeur Gabriel Bachelet, qui était sur place pour nous représenter, a pu mettre à l’honneur ses performances en tant que rider mais aussi celles de notre nouvelle ailette High Aspect 1190 Lift. En effet, Gabriel a décroché la première place, en réalisant le parcours en 26,08 secondes. Ce record vient confirmer tout le travail de recherche et de développement derrière ce foil HA, ainsi que ses performances et sa qualité. En compétition, le foil se décline en formats variés : des épreuves de vagues jugées sur la maîtrise et la fluidité, des courses de longue distance axées sur la stratégie et l’endurance, ou des formats pump/dock start très lisibles pour le public.
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Le surf hydrofoil permet de voler sur les vagues. La planche dotée d’un aileron sous-marin s’élève au-dessus des flots pour surfer sur de grandes vagues. Longtemps réservé à quelques surfeurs hawaïens, la planche hydrofoil a débarqué aussi en Europe. Le foil vole à une vitesse de 5 à 25 nœuds sur tout type de plan d’eau, dans les vagues, ou tiré par un bateau. Un surfeur américain décrit cette sensation comme celle de "surfer sur un nuage", une émotion proche de celle du kite surf, où le surfeur est tracté par un cerf-volant. Mais l’hydrofoil s’appuie sur une force sous-marine. Celui-ci s’obtient en effet en implantant sous la planche un aileron horizontal qui s’enfonce sous l’eau. Avec la prise de vitesse, le surf va profiter de cet appui pour s’élever au-dessus des flots à la manière du célèbre bateau « Hydroptère ». Cela lui permet non seulement de surfer au-dessus de la vague mais surtout de prendre plus de vitesse et pouvoir ainsi dévaler des vagues géantes. Jusqu’ici, il était conseillé aux surfeurs hydrofoil de démarrer en étant tirés par un jet-ski. Mais le Français Mango Carafino a eu l’idée d’adapter l’hydrofoil au kitesurf. Le résultat : le MX9, entièrement conçu en carbone, s’impose dans le vent léger. Dès que votre aile vole, vous pouvez naviguer, comme l'explique le prospectus. La remontée au vent serait hallucinante même dans des vents très faibles.
L'eFoil : L'Hydrofoil Électrique et la Vitesse
Les planches de surf électriques équipées de la technologie foil, appelées eFoils, sont devenues très tendance dans les sports nautiques. Elles glissent presque sans bruit sur l’eau, offrent une expérience unique et constituent une alternative durable aux jet-skis ou aux bateaux à moteur. Un eFoil roule généralement à une vitesse comprise entre 20 et 30 km/h. Cette vitesse est idéale pour la plupart des riders, car elle est à la fois sportive et contrôlable. Les modèles haut de gamme peuvent même atteindre des vitesses supérieures à 50 km/h. Cela fait des eFoils l’un des engins de sports nautiques à propulsion électrique les plus rapides autorisés à un usage privé.
Si vous souhaitez atteindre des vitesses élevées avec un eFoil, vous devez non seulement disposer de l’aile adaptée, mais également d’une grande expérience et d’un très bon sens de l’équilibre. Les marques d’eFoil suivantes se sont imposées jusqu’à présent dans les courses d’eFoil : Aerofoils, Fliteboard et Lift Foils. Cela place l’eFoil au milieu du peloton en matière de sports nautiques rapides. L’autonomie de la batterie est comprise entre 60 et 120 minutes, selon le style de glisse et la vitesse. Le mode Eco vous offre une plus grande autonomie. À une vitesse de 20 à 25 km/h, une autonomie de 2 heures est réaliste. Un eFoil se déplace à une vitesse moyenne de 25 à 35 km/h, les modèles haut de gamme pouvant atteindre jusqu’à 50 km/h ou plus. Il offre donc à la fois vitesse, sécurité et efficacité. Comparé au wakeboard, au surf, à la planche à voile et au kitesurf, l’eFoil est aussi rapide que de nombreux sports nautiques classiques, plus indépendant et particulièrement polyvalent. Il est important de noter que la vitesse n’est pas ce qui compte le plus avec l’eFoil ; c’est similaire au snowboard, où l’on ne dévale pas la montagne à toute vitesse, mais où l'on recherche plutôt une expérience fluide et contrôlée.
Choisir son Équipement : Adaptation et Performance
Vos capacités d’apprentissage et de progression en foil dépendront aussi de votre équipement. Pour pomper en surf foil, par exemple, il vous faudra un foil porteur et maniable, ainsi qu'une planche petite et légère. Si vous débutez en Surf Foil ou en pumping, vous aurez le choix entre nos modèles S-Foil XL (1750 cm2) et XXL (2000 cm2) en Mid Aspect. La 1750 est très polyvalente, elle permet de décoller vite dans de petites vagues molles, et est adaptée pour les gabarits de 70 à 90 kg. Elle est considérée comme un modèle très intéressant d’un point de vue évolutif. L’ailette 2000 (XXL) est conçue pour les gabarits les plus importants qui souhaitent débuter facilement, permettant de décoller dans un milieu peu porteur.
Si vous êtes à la recherche d’une portance très efficace, avec plus de technique et de polyvalence, le S-Foil High Aspect 1350 Lift sera un très bon compromis pour un pumping très efficace avec un effort moindre. Pour le Dock Start, une petite board avec peu de volume sera plus facile à prendre en main. Nous recommandons une planche courte et compacte. Plus la planche est légère, et plus vos chances de réussir votre pumping sont maximisées.
Les foils existent en différents modèles et tailles, qui ont tous un effet sur l’expérience de pilotage. Si vous êtes un rider plus expérimenté, il est conseillé de choisir un foil avec un mât haut et une aile avant petite et étroite. Ces caractéristiques rendent le foil plus rapide et plus performant, mais aussi plus difficile à contrôler, exigeant une technique affûtée. À l'inverse, les hydrofoils avec des mâts plus courts et des ailes avant plus larges sont plus adaptés aux débutants et aux conditions de vent plus calmes. En effet, ils créent plus de portance et sont plus faciles à contrôler, offrant une plus grande stabilité. Il est également crucial de choisir un foil conçu spécifiquement pour la discipline que vous souhaitez pratiquer, qu'il s'agisse de surf, de SUP, de kite, de wing ou d'eFoil. Une fois la prise en main faite, il est possible de jouer sur les différentes tailles et profils d’ailes et de mâts afin de gagner en vitesse, en maniabilité ou en équilibre.