Tandis que le prix du baril de brut ne cesse de croître et que le changement climatique appelle à une réaction, la marine marchande s’intéresse sérieusement aux carburants de demain aussi bien qu’aux propulsions « alternatives »  utilisant la force du vent… Tout est bon pour réduire les coûts et les émissions de gaz carbonique… tout en « verdissant » son image. Alors que projets et études foisonnent, les premiers essais grandeur nature démarrent, principalement avec des voiles-rotors dits « Flettner », une invention qui fêtera bientôt son centième anniversaire…

Par Nikolas Jumelle

Lyon, stade de Gerland, 3 juin 1997. À la vingt-deuxième minute du match opposant les équipes de football de la France et du Brésil, l’arbitre siffle un coup franc. À 35 mètres du but français, Roberto Carlos se positionne, prend son élan et tire de l’extérieur du pied gauche. Le ballon s’envole et passe nettement à côté du mur. Mais alors que le projectile, chronométré à 137 kilomètres par heure, semble parti pour manquer sa cible, sa trajectoire amorce un net virage vers la gauche pour finir dans le but. Le gardien français, incrédule, reste cloué sur sa ligne par ce coup classique magistralement exécuté. Le Brésil vient d’ouvrir le score tandis que des milliers de spectateurs ont observé sans le savoir un phénomène physique découvert deux siècles plus tôt : l’effet Magnus.

D’usage courant également au tennis, au ping-pong et autres jeux de balle, cet « effet » qui dévie la trajectoire attendue d’un projectile en rotation faisait déjà l’objet des investigations d’Isaac Newton au XVIIe siècle. Quelques décennies plus tard, au début du XIXe siècle, l’étude des trajectoires des balles, boulets de canon et autres obus, ou balistique, va produire une nouvelle série d’observation, à commencer par celles du savant britannique Benjamin Robins, qui décrit et identifie l’influence des frictions de l’air et leurs interactions sur le projectile lorsqu’il tourne sur lui-même ; on parle alors d’effet Robins.

L’ingénieur allemand Anton Flettner (1885- 1961) à son bureau à côté de la maquette de soufflerie du Buckau. Ce trois-mâts goélette transformé aux chantiers Krupp-Germania de Kiel est le premier navire marchand équipé de rotors en complément de son moteur à combustion. © SZ PHOTO/SCHERL/BRIDGEMAN IMAGES

Mais il faut attendre le milieu du même siècle et les travaux du physicien prussien Gustav Magnus (1802-1870) pour voir la mise en place d’un protocole expérimental. Magnus élabore une machine composée d’un cylindre de laiton monté entre deux roulements et entraîné par une ficelle, ledit cylindre étant fixé à un bras libre en rotation disposé dans le flux d’un ventilateur. Lorsqu’on tire la ficelle, le cylindre se met en rotation et celui-ci dévie alors vers le flux du ventilateur. Magnus entrera dans la postérité en donnant son nom au phénomène, sans toutefois mesurer son intensité, ni fournir de cadre mathématique à sa découverte.

Au début du XXe siècle, plusieurs chercheurs français et allemands, dont ceux du centre de recherches aérodynamiques de Göttingen, publient des articles sur ce que l’on nomme désormais l’effet Magnus, assimilant le cylindre en rotation à un plan incliné dans un flux d’air. Une première approximation qui ne trouve, pour l’heure, aucune application directe, même s’ils estiment que le potentiel du phénomène est supérieur aux plans inclinés testés en soufflerie.

Dans les années 1920, Franck Rizzo, chercheur à l’Agence de conseil pour l’aéronautique américaine (NACA), propose une analyse de l’effet Magnus à l’aide du théorème de Kutta-Joukovski, série d’équations qui permet de déterminer la portance d’un corps placé dans un flux d’air – un outil essentiel dans la conception des profils d’ailes d’avion, par exemple. L’effet Magnus est ainsi expliqué par la création d’une différence de pression de part et d’autre du cylindre en rotation se déplaçant dans un fluide : le fluide accélère sur une section du cylindre et ralentit de l’autre côté. Conformément au théorème de Bernoulli, qui a établi au XVIIIe siècle le lien entre la vitesse d’écoulement d’un fluide et sa pression (moindre quand il s’écoule plus vite, plus importante si il est ralenti), il en résulte une différence de pression de part et d’autre du cylindre – de même qu’entre les deux faces d’une voile classique ou d’une aile d’avion. Une force, nommée portance, est ainsi produite.

Avec ses deux rotors, le Buckau traverse l’Atlantique en 1926

L’approche de Rizzo néglige la viscosité de l’air, laquelle implique la présence d’une couche limite – zone d’interaction entre le cylindre et le fluide – au voisinage de la paroi. Il en résulte des écarts entre ses calculs théoriques et les résultats expérimentaux des tests en soufflerie. C’est en 1961, enfin, que William Swanson, chercheur à l’université Washington de Saint-Louis, dans le Missouri, explique le mécanisme de l’effet Magnus, conséquence de l’asymétrie de l’écoulement du fluide autour du cylindre en rotation, et décrit l’influence de la couche limite sur la circulation du fluide, qui ne se sépare pas symétriquement de part et d’autre du cylindre. Ainsi, explique-t-il, c’est la friction du fluide sur la paroi en rotation qui, en provoquant un décollement asymétrique de la couche limite, est à l’origine de la portance.

Sans attendre ces explications, dans les années 1920, l’ingénieur allemand Anton Flettner est le premier à songer à remplacer les gréements conventionnels des cargos par un dispositif exploitant l’effet Magnus. Né en 1885 près de Francfort-sur-le-Main, il a mis au point peu auparavant un système de compensateur de vol pour les avions qui porte son nom : le volet Flettner, installé sur le bord de fuite de l’aileron, lui-même articulé à l’arrière de l’aile, permet de lui donner une double cambrure pour stabiliser l’avion en vol – à noter que les régulateurs d’allure des voiliers mis au point une vingtaine d’années plus tard ont recours à des ailerons semblables, fixés au safran du navire.

Dans les années 1920, les applications des rotors Flettner à l’aéronautique semblent prometteuses. Le prototype Plymouth A-A-2004, doté de trois rotors, est l’un des rares appareils à avoir décollé, pour quelques vols d’essai qui resteront néanmoins sans suite. © DROITS RÉSERVÉS

Anton Flettner a d’abord imaginé d’équiper un cargo de voiles rigides dotées des volets de son invention, mais il s’intéresse bientôt aux rotors cylindriques, après avoir pris connaissance des recherches en cours sur la force de Magnus et s’être rapproché du groupe de Göttingen, au sein duquel Jakob Ackeret poursuit ses études en soufflerie. Il a ainsi doté l’extrémité des cylindres de disques, sur une idée de Ludwig Prandtl, ce qui a pour effet de doubler l’efficacité du dispositif.

Flettner va concevoir deux rotors d’une quinzaine de mètres de hauteur dont il équipe la coque du Buckau, un ancien trois-mâts goélette construit en 1920. Les deux cylindres sont constitués d’une fine couche de zinc sur un châssis métallique monté sur des paliers lisses lubrifiés afin de limiter les frottements. Un moteur électrique entraîne chaque rotor.

Rebaptisé Baden-Baden, le navire expérimental – qui conserve toutefois une propulsion principale mécanique conventionnelle – traverse l’Atlantique en 1926 en direction des États-Unis afin de promouvoir et surtout de vendre l’invention à de potentiels investisseurs. La traversée est un succès : le navire, qui se contente d’un équipage réduit, fait route entre 20 et 30 degrés du vent apparent avec seulement 5 degrés de gîte, alors que la météo se montre parfois difficile. Pourtant, malgré cette expérience concluante, le succès commercial ne sera pas au rendez-vous.

C’est essentiellement dans l’aéronautique, alors en plein essor, que les rotors Flettner vont stimuler la créativité des ingénieurs. De nombreux projets d’aéronefs dotés de rotors horizontaux en lieu et place d’ailes voient le jour, comme les étranges avions d’Ernst Zeuzem ou le biplan de Gerhard Wilke, qui combine une voilure conventionnelle et un rotor. Quelques-uns dépassent le stade de la planche à dessin, voire prennent leur envol, comme les prototypes Union Aircraft X772N ou Plymouth A-A-2004. Dans le courant des années 1970, la NASA s’intéressera à son tour au sujet dans le cadre d’un programme de recherche sur des avions à décollage et atterrissage courts. La voilure d’un prototype d’avion de reconnaissance Yov-10A sera ainsi modifiée, avec un rotor au milieu de chaque aile pour retarder le décrochage.

L’invention de cette propulsion singulière et plus complexe qu’il n’y paraît – l’allongement du rotor, l’effet de plaque des disques aux extrémités, l’état de surface, les vitesses de rotation ou encore les forces gyroscopiques dues à la rotation des cylindres sont autant d’éléments à prendre en compte – n’intervient pas dans n’importe quel contexte. En effet, les années 1920 voient les soubresauts des derniers grands voiliers de transport de la marine marchande et les prémices de l’hégémonie annoncée de la motorisation. Les enjeux de réduction d’équipage et la montée progressive, mais encore insuffisante, des puissances des moteurs constituent un environnement favorable à l’invention d’Anton Flettner. Mais elle va vite perdre de sa pertinence, dans un monde où le pétrole est abondant et peu onéreux.

La crise énergétique et climatique assure le retour en grâce du rotor

Un siècle plus tard, on voit venir le jour où se tariront ces flux d’or noir bon marché… Les problématiques énergétiques et environnementales sont aujourd’hui à l’origine d’un regain d’intérêt pour les solutions de propulsion et de traction utilisant le vent. L’organisation maritime internationale (IMO) a adopté depuis janvier 2013 un plan de gestion de l’efficacité énergétique des navires (SEEMP). Les mesures, qui s’imposent à toutes les nouvelles unités, entraînent un certain nombre d’exigences en termes de consommation pour différents types et tailles de bateaux, et encouragent l’utilisation d’équipements plus efficaces, moins polluants. La réduction du niveau d’émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère est une question centrale, à laquelle le coût toujours croissant du prix du pétrole encourage à s’attaquer. Les armateurs doivent répondre aux normes, réduire le coût de la consommation des navires, et ils entendent également, au passage, améliorer leur image pour répondre aux attentes de la société civile en termes d’écologie.

Les rotors Flettner reviennent en grâce dans les années 2010, avec la construction du E-Ship 1, navire de transport long de 130 mètres, construit par les chantiers Lindenau à Kiel et équipé dès son neuvage de quatre rotors.© STEKRUEBE
Le roulier de 87 mètres de longueur Annika Braren est préparé pour être équipé d’un rotor : le pont avant a été découpé afin que l’on puisse y insérer le soubassement, cylindrique, qui sera soudée au niveau des deux ponts supérieurs. © ECO FLETTNER

L’invention d’Anton Flettner retrouve alors sa pertinence. Quelques navires sont dotés de rotors, parmi lesquels le E-Ship 1, du fabricant d’éoliennes allemand Enercon. Construite par le chantier Lindenau à Kiel et lancée en 2010, cette unité de 130 mètres de long pour 22,50 mètres de large peut transporter des pales d’éoliennes en pontée, et un vaste garage accessible par une rampe arrière lui permet aussi d’être utilisée comme roulier. Ses quatre rotors Flettner – qui s’ajoutent aux deux moteurs diesel de 3,5 mégawatts chacun – sont entraînés par une turbine. Ils mesurent chacun 27 mètres de haut pour 4 mètres de diamètre et peuvent tourner jusqu’à 300 tours par minute selon la force et l’orientation du vent. À partir de force 7, au travers, les rotors assurent à eux seuls la propulsion du navire à sa vitesse de croisière – environ 13 nœuds. Enercon annonce une économie de coûts de 30 à 40 pour cent.

En huit jours, le cargo est équipé de sa propulsion éolienne

Plusieurs sociétés ont vu le jour depuis une dizaine d’années dans le but de développer et commercialiser les rotors, comme Eco-Flettner en Allemagne, Anemoi en Angleterre ou encore NorsePower en Finlande. Ces trois entreprises, les plus importantes dans ce domaine, ont déjà équipé plusieurs navires marchands dans un cadre de retrofitting (rénovation et ajout d’équipements sur des unités existantes). Eco-Flettner, associée à l’université d’Emden-Leer, équipe ainsi de petits vraquiers armés au cabotage. NorsePower a doté sept navires de rotors Flettner ; il s’agit de pétroliers, de ferrys, de vraquiers ou encore de rouliers. Les modèles de ces fabricants vont de 15 à 35 mètres de hauteur, pour des diamètres de 3 à 5 mètres. Leur fonctionnement est optimal entre le travers et le largue, de 90 à 110 degrés du vent apparent, mais ils sont utiles jusqu’à un peu plus de 20 degrés du vent – la force résultant de l’effet Magnus étant perpendiculaire à celui-ci, ils n’apportent aucun bénéfice en termes de propulsion par vent de face ou au vent arrière. Tous sont conçus comme une propulsion auxiliaire permettant de réaliser des économies, en aucun cas pour se substituer à la propulsion principale.

Qu’il s’agisse d’une installation au neuvage ou de l’équipement de navires déjà en exploitation, l’ajout d’un ou de plusieurs rotors soulève différents problèmes architecturaux. Le premier d’entre eux est le plus évident : où placer l’engin ? « Pour ne pas que l’implantation du rotor gêne l’exploitation du navire, on le place le plus souvent sur l’avant », explique Thomas Meyer-Stock, dont la société d’ingénierie Ingenieur-Technik collabore avec Eco-Flettner sur les projets de retrofitting. « Une ouverture circulaire est pratiquée dans les deux ponts supérieurs, et un tube en acier de 3 mètres de diamètre pour 30 millimètres d’épaisseur y est soudé en guise de fondation pour le rotor. Il est prolongé sur le pont par un mât, également en acier, qui reçoit le moteur et son réducteur, et porte les paliers sur lesquels le rotor sera ensuite installé. Le cylindre est fabriqué en modules composites de verre-polyester fabriqués sur place. Huit jours suffisent à l’installation de l’ensemble. »

Éclaté d’un rotor de l’équipementier allemand EcoFlettner : en jaune, la partie fixe intégrant le moteur et son réducteur (en vert foncé) ; en rose et indigo, l’arbre de transmission et les paliers, qui assurent la rotation et la transmission des efforts de poussée au navire. Les disques d’extrémité limitent les turbulences et la traînée, assurant un meilleur rendement au dispositif. ©ECO FLETTNER
Le rotor et son mécanisme interne sont grutés
pour être installés sur le soubassement. © WASP

L’emplacement du rotor doit également répondre aux exigences de visibilité depuis la passerelle, sans détériorer les performances du radar. Ces derniers points sont définis par la SOLAS, Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer, qui stipule que les superstructures ne peuvent occulter plus de 5 degrés du champ de vision depuis la passerelle. « Nous avons ainsi équipé le caboteur de 96 mètres Fehn Pollux d’un rotor en 2018. Il est implanté tout à l’avant, ce qui permet de conserver un excellent accès aux cales de chargement tout en restant dans les exigences de visibilité imposées, poursuit Thomas Meyer-Stock. Le secteur aveugle est de seulement 2 degrés depuis la passerelle, soit le même angle qu’on trouve sur des navires équipés de grues. C’est quand il y a plusieurs rotors que ça se complique : plus il y en a, plus les angles morts sont nombreux et importants. Cette contrainte, ajoutée aux problèmes de turbulences qui compliquent l’interaction entre plusieurs rotors trop rapprochés, explique que nous destinions en priorité les rotors à des navires de moindre tonnage. »

La formation des marins au maniement du rotor, largement automatisé, s’effectue à bord et sur simulateur, comme ici à l’université d’Emden-Leer. © ECO FLETTNER

Enfin, et pour citer une dernière contrainte sans toutefois prétendre à l’exhaustivité, les architectes et les ingénieurs doivent tenir compte de la prise au vent. Celle-ci compense souvent celle du château arrière quand le rotor est à l’avant. En outre, la poussée des rotors sur le nez du navire peut également engendrer un « couple de lacet », poussée qui tend à faire tourner le navire en lui appuyant sur l’avant. Si l’action du safran peut, dans une certaine limite, compenser cette force latérale, le navire doit néanmoins conserver une capacité de manœuvre, elle aussi réglementairement définie.

« Les marins se prennent au jeu, ils veulent faire de la voile ! »

Si les navires doivent s’adapter aux rotors, c’est aussi le cas de… l’équipage, même si les machines sont automatisées. « L’entreprise Eco-Flettner et l’université d’Emden-Leer ont développé un programme de formation, à bord et sur simulateur, poursuit Thomas Meyer-Stock. Et on constate que les marins se prennent au jeu : ils veulent faire de la voile, et cherchent naturellement la meilleure route en fonction du vent afin d’obtenir de meilleures performances. » Sur le Fehn Pollux, Eco-Flettner annonce une économie de carburant de l’ordre de 10 à 20 pour cent, selon les vitesses. L’investissement aurait ainsi été amorti en deux années d’exploitation.

Du côté de chez NorsePower, les marins semblent avoir adopté très rapidement le nouveau système. Lors d’un test à bord du roulier SC Connector, navire de la compagnie de transport Sea-Cargo affecté à ses lignes en mer du Nord et équipé de deux rotors finnois, le commandant Artur Sylwestrzak confiait avec enthousiasme : « Lorsque les rotors sont en marche par un vent de 30 nœuds et que je les coupe pour vérifier la différence, je vois la vitesse du bateau chuter de 18 à 15 nœuds environs et dans le même temps, la consommation de fuel grimper, et le roulis augmente aussi. Je n’ai absolument aucun doute sur l’efficacité de cette technologie. » Pour tirer profit de la récente installation des rotors à bord, Artur Sylwestrzak n’hésite pas à abattre de 10 degrés quand cela permet d’optimiser la vitesse et de soulager les moteurs.

Si les armateurs recherchent avant tout des économies de carburant, leur choix s’inscrit aussi dans une logique d’exploitation du navire : il ne faudrait pas dégrader ses capacités, ni augmenter les temps à quai lors des opérations portuaires en compliquant la manutention. Des systèmes de rotors basculants ont été mis au point pour faciliter le passage de certains ponts, comme sur le SC Connector. Sur les vraquiers, les rotors peuvent être installés sur des rails permettant de les dégager du passage pour libérer l’accès aux cales et permettre la manœuvre des grues.

Le roulier SC Connector assure des lignes régulières entre Pays-Bas, Danemark, Norvège et Royaume-Uni. Les lignes qu’il assure supposent qu’il puisse passer sous le pont de Karmsund, non loin de Bergen. L’équipementier NorsePower a développé pour l’occasion un système innovant et spectaculaire de rotors inclinables. © ARTUR SYLERSTRZAK/SC CONNECTOR

Les navires dont le pont est large et bien dégagé se prêtent le mieux à l’installation de rotors : vraquiers, rouliers, mais aussi pétroliers, à condition de se plier aux exigences réglementaires contraignantes spécifiques, en particulier en matière de prévention des incendies. Leur vitesse de croisière relativement lente est aussi un gage d’efficacité des rotors, contrairement aux navires rapides, qui naviguent trop souvent contre leur vent apparent.

Sur les porte-conteneurs, l’implantation des rotors nécessiterait de sacrifier un important volume de chargement, sans compter l’espace nécessaire à son bon fonctionnement aérodynamique. Idem sur les ferrys, dont les importantes superstructures ne sont guère favorables au rendement du rotor… Le Copenhagen de l’armement Scandlines, équipé par le Finnois Norsepower, fait ici figure d’exception. « Pour résumer, le meilleur rendement sera obtenu sur de petits navires lents avec un rotor de bonne taille, à l’image du Fehn Pollux»,conclut Thomas Meyer-Stock.

Seuls le Barbara équipé par Anton Flettner dans les années 1920 et l’E-Ship 1, conçu en 2010, ont intégré des rotors dès leur neuvage, tandis que tous les autres navires équipés ont fait l’objet d’un retrofitting. Cette propulsion auxiliaire ne serait-elle qu’une solution de transition dans le contexte actuel ? Pas selon Thomas Meyer-Stock : « Nous travaillons aujourd’hui sur une nouvelle génération de navires marchands intégrant dès la conception les rotors comme propulsion auxiliaire. Cela permet une meilleure intégration des fondations dans le pont principal, une interaction améliorée avec les grues, et une optimisation de l’aérodynamisme, à commencer par les formes de l’avant. On mène des études de mécaniques des fluides en simulation numérique (Computational fluid dynamics, cfd) pour tester les différentes options. » Alors… le règne de Flettner durera-t-il ? L’avenir le dira, mais à ce jour, il s’agit en tout état de cause de la technologie éolienne la plus mûre dans le monde de la marine marchande.

EN SAVOIR PLUS

Barbara, un cargo pionnier

Mesurant 89,50 mètres de long pour 13,20 mètres de large et 2 830 tonnes de déplacement,construit en 1926 pour le compte de l’armateur Rob. M. Sloman, Barbara est un des rares cargos intégrant des rotors Flettner dès son neuvage. Ses trois cylindres étaient très proches de ceux du Buckau d’Anton Flettner, mais avec des paliers repensés et équipés de roulement à billes pour limiter les frottements. Pour réduire leur poids, les cylindres étaient en alliage d’aluminium au lieu du zinc utilisé sur le Buckau. Le navire, à l’instar de son prédécesseur, conserve en revanche une propulsion conventionnelle avec deux moteurs diesel de 530 chevaux chacun.

© AKG-IMAGES/ARKIVI

Après ses essais en mer du Nord, le Barbara est envoyé en Méditerranée où il assure, six années durant, des lignes régulières de transport de marchandises. Selon les sources qui nous sont parvenues, ses trois rotors pouvaient développer une puissance de 600 chevaux à partir de force 6, permettant d’augmenter la vitesse de 3 nœuds pour une consommation supplémentaire de 3 litres de carburant par heure seulement.

Mais le très faible coût du pétrole en ce début de XXe siècle jouera en défaveur du développement de cette technologie, les économies réalisées n’étant pas suffisantes en regard de la durée nécessaire à leur amortissement et de la gêne occasionnée par l’implantation des rotors sur le pont. Le Barbara sera désarmé en 1931 sans que l’expérience soit renouvelée, du moins jusque dans les années 2010.

Les avions à ailes cylindriques

La transatlantique du Buckau ayant validé les performances du rotor Flettner, des ingénieurs imaginent de l’adapter aux avions, en tirant parti de sa capacité à créer une portance importante à faible vitesse.

Dans les années 1930, le Plymouth A-A-2004 est conçu aux États-Unis pour le compte d’un certain Zaparka, dépositaire de multiples brevets, notamment sur les commandes de vols. Les ailes de l’appareil sont remplacées par trois cylindres – deux latéraux et un central – entraînés par un moteur dédié. Le Plymouth se distingue également par une paire de dérives juste en arrière de l’hélice, à l’avant, certainement pour contrôler le roulis, en l’absence des ailerons équipant à cette fin les ailes conventionnelles.

© Deutsches Museum Archiv

Malheureusement, les forces gyroscopiques générées par la rotation des cylindres empêchaient les virages de l’appareil, par ailleurs fragilisé par les vibrations des rotors.

D’autres engins comparables, ou du moins des projets, se multiplient durant l’Entre-deux-guerres. Ces inventeurs avaient-ils compris que leurs engins étaient extrêmement dangereux, la portance provenant exclusivement de la rotation des rotors ? Si les moteurs s’étaient arrêtés, ces appareils auraient plané aussi bien qu’une pierre…

Engin à quatre rotors conçu par Ernst Zeuzem, non réalisé, comme nombre de projets d’avions à rotors. Les disques inférieurs devaient servir de trains d’atterrissage, et le fuselage profilé, participer de la portance.

En guise d’hélice ou de safran

Si notre rotor a propulsé navires et avions – au moins sur la table à dessins – on le retrouve également dans d’autres usages pour le moins originaux. On peut ainsi évoquer un safran à effet Magnus, ainsi qu’un système de tuyère où l’arbre de transmission fait tourner trois rotors disposés en étoile, comme les pales d’une hélice… Nombre de ces inventions, comme une éolienne à effet Magnus, ont fait l’objet d’une compilation en 1986 dans un rapport de l’US Navy, librement disponible sur Internet (voir bibliographie ci-dessous).

Propulseur à trois rotors en tuyère, couplé à un safran à effet Magnus. © DEPARTMENT OF THE NAVY

Certaines d’entre elles ont même connu la postérité, à l’image des rotors stabilisateurs de roulis pour yacht, aujourd’hui commercialisés, ou encore le Voith Turbo Fin. Sur le bord d’attaque de cet aileron avant massif, un rotor à effet Magnus est ajouté pour contrôler le décollement des filets d’eau. Le constructeur annonce des gains de performances de 25 pour cent.

Chacune de ces applications permet d’obtenir une portance, comme un profil classique, mais avec une traînée bien plus faible, ou de retarder le plus possible le décrochage. Mais la complexité de la mise en œuvre de ces mécanismes et leurs coûts expliquent sans nul doute leur rareté.

Ceci n’est pas un rotor

Dans les années 1980, le commandant Jacques-Yves Cousteau, le professeur Lucien Malavard et l’ingénieur Bertrand Charrier mettaient au point la Turbovoile pour équiper leur nouveau bateau expérimental, l’Alcyone.

Présentation officielle de la maquette de l’Alcyone à La Rochelle. © Dominique Jullian/Sud-Ouest

Cette voile d’un nouveau genre était composée d’un long tube métallique orientable, de section ovoïde, muni d’un aileron mobile sur sa partie arrière. Elle fonctionne comme une voile épaisse rendue asymétrique par l’orientation du tube et de l’aileron en fonction de la direction du vent. Toutefois, quand l’angle d’incidence devient trop grand, au-delà de 20 degrés environ, les filets d’air sur l’extrados décrochent, créant de fortes turbulences. Dès lors, la portance s’écroule et la traînée augmente ; c’est le décrochage. Pour retarder au maximum ce moment, les ingénieurs ont imaginé un système d’aspiration sur l’extrados de l’aile. Des ouvertures grillagées pouvant être obstruées sont pratiquées sur le corps du tube, juste avant l’aileron. Selon l’orientation du vent et de l’aile, les percements côté extrados sont ouverts afin de permettre l’aspiration des filets d’air turbulents grâce un extracteur situé au sommet de l’aile. Les filets « recollent » alors à la paroi et la Turbovoile recouvre sa portance. Le point fort de ce dispositif est de pouvoir exploiter une voile rigide à de grands angles d’incidence sans être pénalisé par le décrochage. On est donc loin de la technologie du rotor Flettner…

À lire:

Jost Seifert, « A review of the Magnus effect in aeronautics », Progress in Aerospace Sciences, n° 55, Elsevier, Amsterdam, 2012 ;

Michael Vahs, « Retrofitting of Flettner Rotors – results from sea trials of the general cargo ship Fehn Pollux », Trans RINA, vol 162, Royal Institution of Naval Architects, Londres, 2020 ;

David Pearson, « The use of Flettner rotors in efficient ship design », Influence of EEDI on ship design, Royal Institution of Naval Architects, Londres, 2014 ;

Groupe de travail Borg/Luther, Magnus Effect – An overview of its past and future pratical applications, NAVAL SEA SYSTEMS COMMAND, DEPARTMENT OF THE NAVY, WASHINGTON, 1986.

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