Le vol au vent

Revue N°223

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L’Hydroptère dans son ultime version ; après pas mal de casse, le foiler high-tech a franchi la barre des 50 nœuds. © Arnaud Pilré/Studio Zedda

À l’occasion de l’exposition présentée à la Cité de la voile, voici l’histoire des bateaux à plans porteurs, depuis les premiers bolides à vapeur jusqu’à l’« Hydroptère », héritier d’une longue lignée de voiliers libérés de la pression d’Archimède.

L’article publié dans la revue Chasse-Marée bénéficie d’une iconographie enrichie.

Cest par le plus grand des hasards que serait né le bateau volant, en 1861, sur le Grand Surrey Canal, au Sud de Londres. Cette année-là, Thomas Moy avait fixé deux ailes sous la coque d’un bateau pour en étudier les remous et améliorer ainsi l’aérodynamisme de sa future machine volante. À sa grande surprise, la coque, prenant de la vitesse, est sortie de l’eau. Thomas Moy en restera à ce constat et poursuivra son rêve d’Icare : en 1875, son aéronef sans pilote, fixé comme une chèvre à un piquet, fera quelques tours de piste à 15 cm du sol !

Un ingénieur mécanicien parisien reprend le flambeau. En 1869, Emmanuel Farcot dépose un brevet en Angleterre pour une embarcation dont les bouchains sont hérissés d’une série d’ailerons sous-marins destinés à la faire déjauger. Près de trente années passent avant que soit mentionnée une nouvelle tentative, cette fois outre-Atlantique. En 1897, à Chicago, William E. Meachan teste en remorque une coque à cinq foils, terme anglais désignant nos “plans porteurs” ou “ailes marines”. La même année, sur le Vieux Continent, Charles de Lambert, un de ces casse-cou dont l’époque fourmille, fait décoller son “bateau glisseur” lancé à près de 9 nœuds. Expérience grisante, mais le jeune ingénieur se fera surtout connaître pour ses exploits d’aviateur : il sera le premier à survoler la tour Eiffel, le 18 octobre 1909.

Les deux premières décennies du XXe siècle connaissent une floraison de projets et d’essais de bateaux dotés de plans porteurs susceptibles de les faire déjauger, c’est-à-dire de réduire les frottements en diminuant la surface mouillée, ce qui permet d’augmenter la vitesse. Cette effervescence correspond à l’engouement de toute une génération pour les sports mécaniques, qu’ils se pratiquent sur l’eau, sur la terre ou dans le ciel. Nul ne songe encore à appliquer aux voiliers cette arme de destruction massive de la pression d’Archimède.

En 1905, l’ingénieur milanais Enrico Forlanini – à qui l’on doit par ailleurs un hélicoptère à vapeur dont le vol vertical se soldera par 20 secondes à 13 m de hauteur – construit une coque à foils dans le cadre de travaux sur les hydravions. Cette embarcation propulsée par un moteur de 60 chevaux actionnant deux hélices aériennes placées à l’étrave et à la poupe, est testée l’année suivante sur le lac Majeur. L’engin repose sur trois foils à échelle, chaque appendice étant constitué de cinq lames superposées de surface dégressive, car la portance nécessaire diminue à mesure qu’augmentent la vitesse et l’émergence de la coque.

En 1907, deux autres Italiens, A. Crocco et O. Ricaldoni, font décoller un bateau de 8 m reposant sur trois foils. L’engin, que l’on peut voir au musée de l’aéronautique de Vigna di Valle, près de Rome, est propulsé par une machine de 100 chevaux actionnant deux hélices aériennes placées aux extrémités d’une poutre en V. Il atteint 43 nœuds. C’est plus rapide que le foiler de l’Américain Peter C. Hewitt testé la même année à 28 nœuds. Il est vrai que l’embarcation yankee est “tirée” comme un avion par une hélice immergée placée à l’étrave.

Plus au Nord, l’inventeur canadien du téléphone, Alexandre Graham Bell s’intéresse lui aussi aux bateaux à ailes marines, qu’il a baptisés “hydrodromes”. Le 9 septembre 1919, son quatrième prototype, testé sur le lac Bras d’Or, à l’île du Cap-Breton, atteint la vitesse de 62 nœuds, alors que les vapeurs de l’époque ne dépassent guère les 25 nœuds.

Naissance du Monitor dans une ancienne fabrique d’éoliennes

De cette préhistoire du foiler il ressort que la conquête de la vitesse réunit motonautisme et aéronautisme, l’air et l’eau étant deux fluides contrariants qu’il s’agit de vaincre. Les grands principes du déjaugeage par ailes marines étant débroussaillés grâce au potentiel de vitesse des bateaux à moteur, la voie est ouverte pour leur application sur des voiliers purs. Il faudra toutefois attendre le milieu du XXe siècle pour faire voler les bateaux sous la seule impulsion du vent. Selon Le Petit Robert, le terme “hydroptère”, du grec hydro (eau) et ptère (aile), n’apparaît qu’en 1960.

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Le Monitor campé sur ses foils à échelle. Conçu dans les années cinquante par l’Américain Gordon Baker, ce prototype est issu d’un programme de recherches financé par l’US Navy. © Mariner’s Museum

En cet après-guerre où l’Europe panse ses plaies, ce sont les États-Unis qui donnent l’impulsion. En 1951, l’Américain Wright fabrique un catamaran à l’aide de deux canoës et le dote de plans porteurs et d’une voile. Cet engin serait le premier voilier pur à voler, même si le phénomène ne dura qu’une minute ! À la même époque, le mathématicien Gordon Baker lance un programme de recherches sur les foils financé par l’US Navy. Celle-ci n’envisage pas de revenir au temps de la marine à voile, mais s’intéresse à la mise au point des plans porteurs pour améliorer les performances de ses navires et notamment des péniches de débarquement.

Héritier avec sa fratrie d’une fabrique d’éoliennes créée par son grand-père, Gordon Baker a dû recycler la production de l’entreprise, le développement du réseau électrique ayant rendu obsolète ce type de pompes hydrauliques. L’usine familiale construit ainsi des kits de foils, avec prolongateur d’arbre d’hélice, pour faire déjauger des runabouts. De l’aveu d’un ingénieur maison, “la sensation est exactement la même que de voler à bord d’un petit avion au ras de l’eau”. Mais Baker aime la voile et se dit qu’elle pourrait aussi bénéficier de ces appendices. Il équipe de foils un cat-boat de 4,30 m, qui décolle à partir de 15 nœuds. Encouragé par ce succès, il construit le Monitor, une sorte de grande périssoire de 8 m de long et 1,50 m de large gréée en sloup, avec deux foils à échelons en acier fixés sur une poutre traversière à l’avant et un foil en V à l’arrière. Le “flying sailboat” est testé sur le lac Mendota, dans le Wisconsin, et il aurait atteint les 26 nœuds.

Une dizaine d’années plus tard, un autre Américain, David A. Keiper se lance dans une aventure plus ambitieuse encore : construire un hydroptère de grande croisière. Williwaw, un trimaran de 9 m, est achevé en 1967. Pendant neuf ans, à bord de ce voilier qu’il ne cessera de perfectionner, Keiper va parcourir quelque 20 000 milles dans le Pacifique. Plus qu’un véritable hydroptère, Williwaw est un bateau hybride dont les foils permettent d’améliorer les performances. Invité à bord en 1971, Jim Wrenn s’avoue époustouflé : “Nous avons appareillé par un vent de 15 nœuds. Le trimaran a commencé à gîter comme un monocoque, puis les foils sont entrés en action et le bateau est sorti de l’eau et a accéléré comme une voiture. Quel rush ! Williwaw traçait sa route comme sur des rails, au point que Dave pouvait lâcher la barre et même s’en éloigner. Ce fut vraiment l’un des jours les plus mémorables de mes trente-cinq ans de voile.”

Claude Tisserand, le Géo Trouvetou du foiler français

En France aussi, un Geo Trouvetou de la voile expérimente dans son coin diverses formules d’hydroptères. Né en Tunisie en 1939, mais corse d’adoption, Claude Tisserand est un maquettiste épris de vitesse sur l’eau. Pour le plaisir, cet ingénieur géologue construit un premier modèle réduit de foiler pendant l’hiver 1964. Encore assez rustique, la maquette d’un mètre de long est mise à l’eau au printemps suivant. “C’est alors que le « miracle » se produisit, écrit Claude Tisserand. Le bateau, après quelques mètres d’accélération, sortit brusquement de l’eau et se mit à glisser à une vitesse folle sur ses ailes marines. Cette expérience, qui se déroula sans témoins, est inscrite à jamais comme l’une des plus grandes émotions de mon existence. J’avais vraiment accouché d’un phénomène auquel je n’osais croire quelques instants auparavant !”

Et l’inventeur passe aussitôt en vraie grandeur, construisant son premier Veliplane, un trimaran en contre-plaqué de 4,50 m de long pour 4 m de large et 125 kilos. Avec une voilure de 12 m2 empruntée à un As Côte d’Azur (plan Camatte de 1932), l’engin décolle par force 3. Hélas ! il refuse obstinément de virer vent devant, sans doute en raison de l’aile arrière placée devant le safran. Pendant une décennie, Claude Tisserand va poursuivre ses recherches, réalisant trois autres prototypes. Mis au point après la réalisation de deux maquettes, le Veliplane II est une coque de 470 dotée d’ailes repliables permettant une navigation “normale” par petit temps. Testé en 1971, l’ancien dériveur “hydroptérisé” ne décolle qu’une fois, par forte brise : “Une belle cavalcade qui se termine par la perte d’une aile !” Pour mieux voler, Tisserand débarque son équipier et barre en solo accroché au trapèze. La voile n’est pas un sport de gamin !

C’est alors que le Français découvre les travaux de ses homologues anglo-saxons, dont le Britannique James Grogono, qui sait l’art de faire voler les Tornado. Tisserand en prend de la graine. Désormais, la coque du 470 porte deux foils de forme plus élaborée à l’extrémité d’une poutre traversière, tandis que le plan porteur arrière est un T renversé. Testé durant l’été 1973, le Veliplane III décolle par force 3 et fait des pointes à 16 nœuds. L’année suivante le trimaran est dopé par un carénage de sa poutre et une grand-voile lattée. La vitesse augmente sur eau plate, mais chute dès qu’il y a 50 cm de creux.

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Le Véliplane III réalisé par Claude Tisserand avec les moyens du bord, en recyclant de vieilles voiles ou la coque d’un 470. © coll. Claude Tisserand

Déçu par sa septième place aux épreuves de vitesse de Weymouth en 1975, Tisserand constate que sa coque de 470, pourtant allégée de son puits de dérive, est trop lourde. Il construit donc un trimaran en fibre de verre, qu’il équipe du gréement et des ailes de son précédent prototype. Privée de gelcoat pour gagner du poids, la coque transparente décolle dès 10 nœuds. En 1976, jamais à cours d’imagination, Claude Tisserand grée trois voiles rigides sur chacune des coques de son engin. Et puis il jette l’éponge, pour s’intéresser aux ULM – il crée notamment le Pétrel amphibie. En 1977, à la Semaine de vitesse de Brest, c’est Icarus, le Tornado à foils en V de James Grogono, qui remporte l’épreuve, établissant à 22,20 nœuds le record de vitesse moyenne à la voile sur 500 m.

En France, la relève de Tisserand est assurée par Jean Garnault et ses étudiants de l’IUT génie civil de La Rochelle. En 1975, cette équipe construit un prototype de trimaran à foils avec une coque centrale empruntée à un Tornado et deux flotteurs en contre-plaqué fixés à un bras de liaison constitué d’un profil de mât. Chaque flotteur est doté d’une aile de 2 m en contre-plaqué, le troisième plan porteur, à l’arrière, étant un empennage en V à incidence réglable. long de 6 m, large de 7 m, l’engin pèse 160 kilos et porte une grand-voile de 16,87 m2 et un foc de 5,20 m2. Dès sa première sortie du port des Minimes, en juin 1976, l’hydroptère s’envole à 10 nœuds et son loch enregistre une pointe de 15 nœuds.

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Éric Tabarly à la barre de l’hydroptère de Jean Garnault et de ses étudiants rochelais. © Bernard Deguy

Le Paul Ricard, un passage obligé qui fera école

Le projet rochelais, resté jusque-là confidentiel, prend une soudaine ampleur lorsque Jean Garnault invite Éric Tabarly à tester son engin. Nous sommes en août 1976 et le navigateur est déjà engagé dans un projet de trimaran à foils. En décembre 1975, répondant à l’invitation de l’ingénieur Alain de Bergh, il s’est rendu à l’usine Dassault de Seclin, qui se propose de construire ce voilier en aluminium. C’est un peu plus tard que l’équipe Dassault, réunie autour de ce projet, suggère à Tabarly de radicaliser son plan : “Pourquoi vous limitez-vous à des foils de petites dimensions. Si ceux-ci étaient plus grands, ils seraient capables de soulever toute la coque hors de l’eau.” Tabarly donne son accord, mais quelques mois plus tard, les ingénieurs font machine arrière, constatant qu’il est impossible de construire des foils en alu capables de supporter le poids du bateau, et que ce poids serait de toute manière trop important pour que la coque puisse décoller.

Le navigateur en revient au projet initial. La qualité aéronautique étant hors de prix, il s’adresse à la dcan, qui révise les plans conçus chez Dassault en alourdissant considérablement le bateau. Paul Ricard est lancé à Cherbourg en 1979 par les Constructions mécaniques de Normandie. Il mesure 17,40 m de long pour 17 m d’envergure – une largeur jamais vue à l’époque –, pèse 6,9 tonnes et porte 196 m2 de toile. Déçu par ce bateau qu’il sait trop lourd, Éric Tabarly court avec Marc Pajot la transat en double Lorient/Les Bermudes/Lorient. Insatisfait de sa seconde place, il demande à son ami Éric Bourhis de superviser une cure d’amaigrissement du foiler avant l’Ostar, la transat anglaise. Plus conforme au devis de poids des ingénieurs aéronautiques, le bateau perd deux tonnes. Hélas ! une chute de ski oblige Tabarly à confier la barre à Marc Pajot, qui finit cinquième hors course, faute d’avoir pu faire sa qualification. 

“Il fallait rapatrier le bateau des États-Unis, raconte Éric Bourhis, et le sponsor insistait pour qu’on tente le record de la traversée de l’Atlantique Nord. Les records, Éric détestait ça, pour lui, cela ne rimait à rien. Il voulait rentrer par les Antilles. D’ailleurs, on est parti comme ça, après le dîner, sans même prendre la météo.” Et elle a été plutôt bonne fille, la météo : “C’était fabuleux, on a dû friser les 30 nœuds, mais on ne le saura jamais, parce que le speedo n’allait pas au-delà de 24 nœuds. Ce bateau avait un potentiel extraordinaire, mais on n’a jamais pu l’exploiter. C’était comme si on avait eu un moteur de Porsche avec un châssis de Deux-Chevaux.” N’empêche, après dix jours et cinq heures de mer, Paul Ricard fait tomber le record détenu depuis 1905 par la goélette Atlantic de Charlie Barr.

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Paul Ricard en 1983, après sa refonte, avec son mât-aile et son balestron. © coll. Eric Bourhis

Suite à cet exploit, Paul Ricard fait des émules. Certes, les hydroptères purs et durs se cantonnent pour l’instant à de petits engins réservés aux eaux plates. Mais l’adoption de plans porteurs pour réduire la poussée d’Archimède, à défaut de l’annihiler complètement, va se généraliser sur les multicoques de course océanique, que ces appendices soient indispensables à la bonne marche du bateau, ou qu’ils soient de simples accessoires y contribuant.

L’Hydroptère, une option radicale pour un rêve de trophée

Comparée à ces foilers hybrides, l’option radicale conduite par le pugnace Alain Thébault, maître d’œuvre du projet Hydroptère, est d’une tout autre nature. Depuis plus de vingt ans, ce Bigouden s’obstine à faire voler son bateau en vue de disputer la suprématie des multicoques classiques sur les grandes courses océaniques. Adoubé par Éric Tabarly, Alain Thébault réalise en 1988 une maquette au tiers de son futur Hydroptère de 60 pieds. Malgré une douzaine de chavirages, cet engin de 6 m de long et 8 m d’envergure affiche des performances prometteuses. Il va deux fois plus vite que le vent : 24 nœuds par 12 nœuds de vent. Exposé au salon du Bourget en 1991, l’oiseau blanc séduit un partenaire de poids : Serge Dassault. Alain de Bergh en tête, les ingénieurs maison replanchent sur leur vieux rêve et contribuent à la réalisation de l’Hydroptère en vraie grandeur. Celui-ci réalise son premier vol le 1er octobre 1994 et enregistre une pointe à 28 nœuds. Un an plus tard, le bras de liaison cède et le bateau se désagrège, première d’une longue série de casses.

Un deuxième prototype est lancé en 1997. Las ! l’un de ses deux foils se pulvérise. Dassault Aviation se retire ; l’Aérospatiale prend le relais. Un troisième Hydroptère est lancé, mais se casse le bras une fois encore. Malgré les progrès technologiques considérables dont il bénéficie, l’Hydroptère doit encaisser des forces auxquelles aucune structure, fût-elle en carbone, ne semble pouvoir résister. Aux grands maux, les grands remèdes : les ailes sont équipées d’amortisseurs – on dit “écrêteurs” – inspirés des trains d’atterrissage des avions. Au fil des milles et des avaries, le trimaran bourré d’électronique est affûté. Les deux flotteurs, qui servent aussi de ballasts, sont remodelés avec un redan pour mieux repousser l’eau. Les foils sont remplacés par des ailes plus longues (6,50 m) à incidence réglable. Leur profil est désormais hérissé d’ailettes – appelées “fences” – destinées à combattre la “ventilation”, c’est-à-dire l’effet de succion qui s’oppose au principe sustentateur.

Ainsi armé, avec ses 18 m de long, son envergure portée à 24 m et son mât culminant à 27 m, l’Hydroptère ne pèse plus que 5 tonnes. Un poids plume pour un athlète aux nerfs de titane impatient d’en découdre. Et cette fois il décroche la timbale. Le 9 février 2005, le trimaran traverse la Manche entre Douvres et Calais à 33,3 nœuds de moyenne, soit 19 milles en 34 minutes. Glissant sur ses ailes marines sous la seule impulsion du vent, l’Hydroptère va plus vite que l’avion de Louis Blériot qui avait franchi le détroit en 37 minutes, le 25 juillet 1909. “Un premier pas après tant d’années à espérer”, souligne Alain Thébault. Par la suite, le racer confirme sa forme olympique en améliorant graduellement sa vitesse. Enfin, en 2009, il passe la barre symbolique des 50 nœuds et décroche le record mondial de vitesse moyenne sur un mille, à 50,17 nœuds.

Reste maintenant à passer à la seconde étape : construire un “appareil” capable d’affronter les océans. Le programme est déjà lancé. Ce printemps, l’Hydroptère.ch – la Suisse est partenaire –  doit prendre son envol. Il s’agit d’un prototype-laboratoire de 35 pieds destiné à valider les options qui seront prises lors de la construction de l’Hydroptère maxi, un catamaran de 30 m de long et 32 m d’envergure, avec des ailes relevables, pour rester performant dans les calmes du Pot au Noir. Le lancement est prévu en 2014 en vue du Trophée Jules-Verne. Un défi majeur après le récent exploit de Franck Cammas dont le trimaran Groupama a fait le tour du monde en seulement 48 jours, 7 heures, 44 minutes et 52 secondes.

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Pari tenu : l’Hydroptère est le voilier le plus rapide du monde ! © Guilain Grenier/Hydroptère

Tandis qu’Alain Thébault rêve de vol autour du monde, voilà que Claude Tisserand, le pionnier français du foiler, revient sur la scène après plus de deux décennies d’éclipse. À partir des idées et maquettes de son frère Gérard, il réalise un prototype de catamaran de 4,70 m de long baptisé Tétrafoiler car juché sur quatre foils placés aux extrémités des deux coques. Pour maîtriser ce voilier en toutes circonstances, les frères Tisserand ont inventé un système sophistiqué de contrôle de l’immersion, dont ils présentent ainsi le fonctionnement :

“Ce contrôle est assuré par les foils avant, eux-mêmes asservis par un système de palpeurs verticaux qui sont insensibles aux irrégularités de la surface et sont autoamortis car ils agissent en fonction du volume d’eau traversé. Une fois les réglages faits, on ne s’en occupe plus, mais « l’altitude de vol » peut être ajustée en fonction des conditions de mer. Du fait de cette disposition, il y a peu ou pas de porte-à-faux, et une largeur normale du catamaran, donc des efforts raisonnables permettant une bonne solidité pour un faible coût.” Dans l’esprit de Williwaw, ce catamaran serait un foiler hauturier polyvalent d’un coût d’autant plus raisonnable que les foils pourraient s’adapter à un bateau déjà existant. Il offrirait en outre une grande liberté de manœuvre : “Si le temps le permet, on fonce sur les foils ; si ce n’est plus possible, on neutralise les foils, et le cata redevient « normal ». En cas d’avarie grave – foil arraché par exemple –, le bateau peut encore naviguer et rejoindre un port.”

Le Moth, bipède aussi véloce qu’un kangourou

Le virus du foil est envahissant. Même les petits dériveurs des séries internationales sont contaminés, à l’image du Moth, récemment métamorphosé en un futuriste bifoiler. Cela commence dès 1972, quand l’Australien Frank Raisin fait décoller son Moth Renegade

 – champion du Queensland 1969 – grâce à trois foils amovibles en bois. L’idée est reprise en 2000 par son compatriote Brett Burvill, dont le Moth s’envole grâce à un safran en T à l’envers et deux plans porteurs fixés aux angles avant des plates-formes de rappel. Deux ans plus tard, toujours en Australie, John et Garth Il et radicalisent encore la formule en passant du trifoiler au bifoiler, leur Moth glissant cette fois sur deux T inversés en lieu et place du safran et de la dérive. Le contrôle de l’assiette longitudinale est assuré par un fletner articulé sur le foil avant et actionné par un “palpeur” fixé à l’étrave. Les performances ébouriffantes du bipède conduisent à la naissance, en 2007, d’un Moth à foils de série, le Bladerider, craquante petite bombe à chavirer le cœur de tous les fondus de glisse. Un millier d’unités ont déjà été construites dont une quarantaine pour la France. Décidément, les voiliers n’ont pas fini de voler !

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Comme une libellule, le Moth à foils de type Bladerider vole au-dessus de l’eau grâce aux deux plans porteurs fixés sous la dérive et le safran. Un “palpeur” (la tige fixée à l’étrave) contrôle l’assiette longitudinale. © Andrea Francolini/DPPI

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