Le foil vous intrigue ? Nous vous expliquons son fonctionnement et comment nous les dessinons

De plus en plus de novices ou pratiquants de sports de glisse s’y mettent ! Le foil apporte multiples avantages. Afin de comprendre les différents aspects et le fonctionnement d’un foil, nous allons à travers cet article, définir les termes utilisés pour dessiner un foil. Nous aborderons ensuite les notions d’équilibre et enfin étudierons les différents facteurs influents sur le design d’un foil. Vous souhaitez de suite découvrir nos produits foils, c’est par ici

Pour bien comprendre le mécanisme du foil, définissons quelques termes

L'envergure

Un foil est défini par son envergure. La forme vue de devant, la forme arrondie vers le bas, est l’anhedral, vers le haut ce serait euhedral. L’envergue d’une aile avant a une influence sur les performances et le fonctionnement d’un foil. Nous parlons aussi de section, et de corde, qui est une coupe du foil. 

dessin 3D pour expliquer terme fonctionnement foil

Allongement ou aspect ratio

Nous parlons aussi souvent d’allongement ou d’Aspect Ratio(AR), quand on parle d’ailes ou de foils. C’est une relation entre l’envergure des ailes et la surface.

AR = b² / S

Pour donner un exemple, un planeur, qui est un avion super efficace, a un Aspect Ratio de 33. Un autre avion moteur, qui est un Cherokee, a un Aspect Ratio ou un Allongement de 5.6.

Cet allongement a une répercussion sur les performances en terme de vitesse au niveau de la trainée et de la portance et donc sur le fonctionnement du foil.

cherokee en vol

La portance d’un foil

L = ½ x ρ x v² x S x CL

Commençons par cette formule mathématique. C’est la base pour comprendre le fonctionnement d’un foil. Nous avons la surface, qui est un paramètre important, la vitesse, ρ c’est la densité de l’eau dans notre cas. Dans l’air, pour les avions, c’est la densité de l’air. Nous avons un coefficient CL qui lui, est dû souvent à la forme de la section et à d’autres paramètres. Cette formule, disons magique, un peu basique, permet de calculer la portance d’une aile ou d’un foil.

La portance dépend donc de la vitesse au carré, de la surface et de deux autres coefficients. 

Les ailes sont dans un fluide et plus on va vite, plus ça lift. Mais aussi plus on augmente l’angle, ce qu’on appelle l’angle d’attaque, plus on crée de la portance. Sur la partie haute de l’aile, nous avons une dépression qui se crée, et sur la partie basse une surpression. Cette différence entre les deux nous crée la portance. Ainsi plus on augmente l’angle d’attaque, c’est l’angle que prend l’aile ou la section, plus le lift augmente, plus on a, en effet, une différence entre la pression et la dépression et c’est ce qui crée la force. Et en même temps que la force augmente, la trainée augmente aussi.

dessin avec surfeur avec les différentes forces pour comprendre fonctionnement foil

Comment fonctionne un foil ?

Nous avons donc l’aile avant, le stabilisateur à l’arrière, le fuselage et le mat. Comment s’équilibre tout ça, comment ça marche ? Pour soulever notre poids avec ce que nous avons vu précédemment il faut que nous ayons une certaine vitesse, une certaine surface et un certain angle dans notre foil. Nous avons une force propulsive qui suivant le support que nous utilisons, voile ou une pagaie, nous donne la vitesse. Si on atteint une vitesse suffisante, on décolle. Cependant il faut ensuite réussir à équilibrer. C’est pour cela que sur un foil, nous avons une aile et un stabilisateur. Si nous n’avions pas de stabilisateur nous aurions un mouvement où la planche aurait tendance à tomber, disons avoir le nez qui tombe dans l’eau. L’aile avant a vraiment le rôle de portance et le stabilisateur a le rôle inverse de l’aile avant. C’est tout le fonctionnement d’un foil. Un foil, c’est comme un avion, il y a une aile et un stabilisateur à l’arrière. Mais dans le cas d’un avion, le contrôle mécanique est joué sur des parties mobiles qui vont permettre de garder l’équilibre de vol. Dans le cas du WINDFOIL, SUP FOIL, ou WING FOIL, nous n’avons pas de parties mobiles. Les seuls paramètres sur lesquels, nous pouvons jouer c’est la force propulsive et la position de notre poids. Quand nous n’avançons pas très vite, il faut donc donner plus d’angle d’attaque pour générer le même poids. Et plus nous allons aller vite, moins nous avons besoin d’angle d’attaque pour générer ce poids-là. D’un point de vue pratique, on mettra du pied arrière pour aider à prendre de l’angle d’attaque, et du coup pour soulever le nez de la planche. Plus on ira vite, plus on va avoir besoin d’écraser le nez de la planche.

Comment régler son foil ?

Chaque marque a ses propres spécificités de réglages. Cela peut se faire via le rake, les cales,… Tous les foils AFS sont livrés plug and play. Il suffit de monter le foil sur sa planche et d’aller rider. En fonction de votre évolution, vous allez pouvoir optimiser vos réglages grâce à des cales. Ces cales auront pour effet de régler les problèmes de nose up ou nose down de votre planche mais surtout de pouvoir ‘kicker’ ou ‘bracker’ votre stabilisateur. Nous vous expliquons cela en détail dans cet article.

Les facteurs de design d’un foil pour un bon fonctionnement

Critère de stabilité

Quand on dessine un foil, on pense à la vitesse de décollage. Les facteurs dans le design qui déterminent principalement cette vitesse de décollage, c’est la taille des ailes et la traînée du foil. Un autre critère qui est important c’est la stabilité longitudinale qui dépend de la position du surfeur ou du windsurfeur, de la position de l’aile et du stabilisateur, de la surface des ailes, et un dernier paramètre, la longueur du fuselage. Il faut donc jouer avec ces paramètres et c’est ce qui nous donne notre critère de stabilité.

Si on veut faire un foil très stable, on aura par exemple un fuselage plus long avec un stabilisateur plus fort, par exemple.

Critère de vitesse maximale

Pour le facteur du design de la vitesse maximale, on va aller chercher un minimum de traînée ainsi qu’une surface d’aile et du stabilisateur plus petites. Dans ce cas là, on gagne en vitesse maximale mais on va perdre en vitesse de décollage. C’est à dire que notre vitesse de décollage sera retardée.

Plus on a une grande aile, plus on va plafonner dans les vitesses hautes. On a toujours ce fameux équilibre entre décollage et vitesse de pointe. Le dessin d’un foil c’est un curseur qu’on place, dépendant de chaque personne, de la morphologie et de la pratique de chacun. C’est tout la complexité du fonctionnement d’un foil =).

Longueur fuselage

La longueur du fuselage implique des notions d’équilibre. Le fait de reculer le stabilisateur par rapport à l’aile avant va apporter de la stabilité. Cela nous aussi des foils plus puissants. En effet, on crée du moment à l’arrière et donc obligatoirement on a des foils où il faut appuyer beaucoup plus et qui peuvent saturer en vitesse. Cependant l’inconvénient est aussi que comme c’est beaucoup plus puissant, c’est plus difficile à tenir après certaines allures.

Cela fait principalement la différence entre les fuselages de WINDFOIL et WING FOIL, SUP FOIL, SURF FOIL. Dans le premier cas, on va aller chercher de la stabilité et donc un fuselage plus long. Dans le second cas, on va aller chercher de la manoeuvrabilité.

Wiglet

Les wiglets sont des « oreilles » remontées en bout d’aile. En effet, des tourbillons peuvent se former au bout des ailes, engendrant des perturbations tourbillonnaires. ls proviennent de la surpression et dépression qui se rejoignent en bout d’aile. Le fait de rajouter ces wiglets permet de diminuer ces tourbillons. 

Les pratiques en foil

Le foil dans le monde de la glisse est arrivé via le windsurf avec le windfoil. AFS a été une des marques pionnères dans ce domaine en sortant les premiers foils grand public pour faire voler une planche à voile et faire découvrir de nouvelles sensations.

Depuis, quelques temps, le foil se démocratise dans les sports de glisse. Nous commençons à ainsi voir de plus en plus de surf foil à l’eau. Un des pionners dans le domaine est Laird Hamilton qui s’attaque aux plus grosses vagues du monde. Avant d’attaquer ce type de vague(ou jamais), il y a une phase d’apprentissage – on vous donne tous les bons conseils.

Comme beaucoup de grands navigateurs du Vendée Globe, de plus en plus de monde se mettent aussi au wing foil qui est une pratique en plein développement. Après un passif en kitesurf, windsurf ou complétèment novice dans le domaine, ce sport séduit par sa simplicité de mise en oeuvre et son accessibilité. Souvent complémentaire car sur le même type de foil et planche, n’hésitez pas aussi à vous lancer dans le sup foil !

Enfin, une façon simple aussi de faire ces premiers pas dans le monde du foil, c’est le wake foil. Tracté derrière un bateau vous pourrez appréhender vos premiers vols.

Vous souhaitez rentrer plus en détail sur le fonctionnement d’un foil ? N’hésitez pas à regarder ce webinar avec Marc Menec, ingénieur R&D et Antonin Poirier, ingénieur produit au sein de Foil&Co.