Fonctionnement d’un Foil de Surf : nos explications illustrées

Le surf foil est apparu dans les années 2000 lorsque des watermen comme Laird Hamilton, Dave Kalama ou encore Paolo Rista ont imaginé cette manière de voler au dessus de l’eau en surf-tracté, au dessus de grandes ondes de houle. Remis au goût du jour en 2016 par Kai Lenny, cette discipline a rapidement conquis les surfeurs hawaïens, australiens, californiens et brésiliens chez qui le niveau monte très vite. La discipline commence doucement à se développer en france et en Europe et le Fonctionnement d’un Foil intrigue de plus en plus le grand public. le Surf Foil apporte des avantages indéniables à ses pratiquants en maximisant le nombre de sessions possibles et en offrant de nouvelles sensations mais aussi le nombre de spots praticables en surf foil qui ne le sont pas en surf classique. Nous expliquerons dans cet article le Fonctionnement d’un Foil de Surf avec ses différentes parties et nous détaillerons l’importance des caractéristiques de l’aile avant.

Cet article explique le Fonctionnement d’un Foil pour les sports suivants : Surf Foil , SUP Foil, Downwind SUP Foil et Tow-in Foil.

Tout d’abord, le Surf Foil et le Downwind Foil en images

Composition d’un Foil de Surf

Le Foil est composé des éléments suivants : mât, fuselage, aile avant et aile arrière (stabilisateur). 

Le mât est attaché perpendiculairement à la planche et au fuselage pour que celui-ci ainsi que les ailes soient parallèles à la planche afin de permettre un contrôle du Foil depuis la planche par la pression des pieds. Le mât et le fuselage sont des éléments de jonction du Foil à la planche.

L’aile avant a une partie supérieure bombée (extrados) et une partie inférieur plus plate (intrados). L’aile avant a un bord d’attaque arrondi qui prend rapidement de l’épaisseur puis s’affine vers un bord de fuite plus fin. On appelle “la corde” la largeur de l’aile avant (celle qui va du centre du bord d’attaque (point d’arrêt) au centre du bord de fuite) et “envergure” la longueur (l’extremité droite/gauche) de celle-ci.

Enfin, le stabilisateur possède une forme assez similaire à celle l’aile avant avec des propriétés égales (bord d’attaque rond et bord de fuite fin) mais une surface réduite et un profil différent.

Principes de Fonctionnement d’un Foil

Le principe de Fonctionnement d’un Foil de surf relève de la dynamique des fluides. L’aile avant est tirée vers le haut lorsqu’elle avance car les molécules d’eau qui passent sur l’extrados supérieur bombé de l’aile avant accélèrent pour rattraper les molécules d’eau passées sur l’intrados (qui est plus courte car plate). L’accélération des molécules sur la partie supérieure de l’aile crée une dépression et le ralentissement de celles sur la partie inférieure crée de la surpression avec pour conséquence un effet d’aspiration vers le haut. Plus la vitesse du Foil est élevée et plus le foil est “tiré” vers le haut (à profil et angle égal).

On peut aisément comparer le fonctionnement d’un Foil à celui d’un avion qui reprend sensiblement la même forme si on oublie le mât et la planche. La vitesse de déplacement  croit une portance et permet de décoller. La différence d’angle donné aux ailes d’un avion lui  permet de se stabiliser en l’air. La diminution de la vitesse de déplacement permet de diminuer la portance et donc de faire atterrie un avion ( A angle d’incidence constant). Enfin pour changer les angles d’incidence du foil, le rider peut par pression alternée sur le pied avant ou arrière faire monter ou descendre le foil ou le stabilité. Tout est question d’un dosage de pression sur les appuis. 

Pour décoller, la vitesse doit être suffisamment importante pour créer une force de portance sur l’aile avant. Cumulé à un angle d’incidence élevée (grâce à une pression sur le pied arrière) la planche décolle. pour se stabiliser, une pression sur la jambe avant  permet de diminuer l’angle d’incidence, donc la portance et d’accélérer.

La houle comme source d’énergie

Si l’avion utilise la force d’aspiration des molécules d’air, le foil sollicite l’aspiration des molécules d’eau qui ont une densité bien plus élevées que celles de l’air. Cette densité va augmenter d’autant plus la portance (l’effet d’aspiration vers le haut) du foil avec la vitesse.

Nous parlons dans cet article de Surf Foil donc d’utilisation des mouvements d’eau (vague, houle, creux, sillages de bateau) pour voler. En opposition au vent qui permet en kite ou windfoil l’utilisation d’une force constante externe à l’eau, les mouvements d’eau des ondes telles que les vagues sont des forces variables avec des zones de portance précisément localisées sur le plan d’eau.

Il s’agit donc pour le pratiquant de Surf Foil de partir allongé sur la planche avec le foil en dessous et de ramer pour prendre une vague (en SUP Foil on part directement debout et on rame avec la pagaie pour prendre la vague). Une fois sur la vague, l’accumulation de la vitesse générée par la pente de celle-ci permet le décollage.

COMMENT VARIENT LES CARACTÉRISTIQUES DU FOIL

Lorsque l’on touche à la dynamique des fluides, le moindre détail ou changement apporté au Foil a son importance et influe sur ses caractéristiques. Nous nous sommes intéressés à 4 caractéristiques majeures d’un Surf Foil pour expliquer quels paramètres les influent (il y en a pleins d’autres mais nous ne les aborderons pas dans cet article).

Portance

La portance du Foil, ou l’effet d’aspiration vers le haut, varie principalement selon la taille de l’aile avant, son épaisseur, sa forme de profil et l’angle d’incidence de celui-ci. Plus la surface d’une aile est grande avec de l’épaisseur et plus elle génère de portance. Plus l’angle d’incidence est positivement élevé et plus celui-ci génère de portance mais freine le foil. En revanche, plus ces paramètres sont faibles, plus la portance est réduite. A surfaces, angles, épaisseurs égaux, deux profils différents entraineront des portances et vitesses différentes. La surface comme seul paramètre de référence n’est pas suffisante pour déterminer si un foil porte beaucoup ou non.

En effet, les spécificité du profil de l’aile avant vont jouer sur la portance générale du Foil. Il peut s’agir de la courbe supérieure de l’extrados ou encore de la courbe latérale à savoir celle qui va d’un côté à l’autre dans le sens de la longueur.

Enfin, d’autres éléments externes viennent jouer sur la portance générale du Foil tels que le poids du pratiquant, le poids et la taille de la planche ou encore évidemment la puissance des vagues.

Vitesse

Parallèlement à la portance du Foil, la vitesse de celui-ci dépend de la surface et de l’angle d’incidence de l’aile avant. Une aile avant avec une petite surface et/ou peu d’épaisseur offrira plus de vitesse, et une aile avant avec moins d’angle d’incidence sera également plus rapide.

Ensuite, les spécificité du shape de l’aile pour une même surface jouent sur la vitesse du Foil. Une aile avec moins de corde et donc plus d’envergure sera plus rapide. Par ailleurs le profil de l’aile (paramètres évoqués précédemment) est très influent sur la vitesse et sur la capacité à accélérer.

Enfin, comme évoqué précédemment : le poids du pratiquant, la taille et le poids de la planche mais aussi la puissance et la vitesse de la houle sont des facteurs externes qui conditionnent fortement la vitesse du Foil.

Stabilité

Un Foil relativement lent avec beaucoup de portance (donc grande surface, épaisseur d’aile et un peu d’angle d’incidence) sera plus stable qu’un foil moins portant et plus rapide.

Les principaux éléments permettant au Foil de gagner en stabilité sont la longueur (la corde) de l’aile avant, son épaisseur et la surface et envergure de l’aile arrière, également appelée stabilisateur.

L’aile arrière (stabilisateur) joue pleinement sont rôle pour stabiliser le Foil. Sa portance est inverse à celle de l’aile avant et permet ainsi de contrer légèrement la portance de l’aile avant en créant des forces opposées pour stabiliser l’ensemble du foil.

Les facteurs externes influant sur la stabilité du Foil sont forcément le poids du pratiquant et ses aptitudes techniques mais aussi le type de plan d’eau sur lequel le Surf Foil est pratiqué. Un plan d’eau agité avec du courant, des remous (backwash) et des déferlements sera plus instables car ces éléments perturbent les dépressions et surpressions qui génèrent l’attraction vers le haut du Foil (comme une perturbation aérienne quand on est en avion).

Maniabilité

Si un Foil avec peu de portance (donc peu de surface, d’angle d’incidence et d’épaisseur) est plus rapide et indirectement plus maniable, ce n’est pas le seul paramètre qui intervient sur sa maniabilité. 

L’élément majeur concernant la maniabilité reste la forme de l’aile avant, à savoir notamment la courbe latérale, qui accentuée permet de tourner plus facilement avec le Foil. Une courbe latérale élevée donnera un foil plus maniable mais plus lent car pour la même surface de portance (ombre portée au sol) la surface totale sera plus importante et freinera. A l’inverse une courbe latérale plus aplatie tournera moins mais sera plus rapide.

EN RÉSUMÉ :

La forme générale et les dimensions du Foil font varier ces quatre caractéristiques

  • Plus une aile est grande, épaisse avec de l’angle d’incidence = plus elle porte et moins elle va vite
  • Plus une aile est petite, avec peu d’épaisseur, peu d’angle et peu de corde par rapport à son envergure = plus elle est rapide
  • Plus une aile est grande et épaisse avec de la longueur de corde = plus elle est stable
  • Plus une aile est petite, peu épaisse avec de la courbe = plus elle est maniable

NOS CHOIX DE DÉVELOPPEMENT DU  S-FOIL

Lorsque nous avons mis au point notre S-Foil, nous avons cherché au cours de plusieurs mois de R&D et de tests à obtenir le meilleur compromis d’accessibilité, de polyvalence et de performance.

Accessibilité

Notre vision est celle de la démocratisation des sports de glisse autant par l’offre de produits faciles pour apprendre et progresser que par leur prix accessible sur le marché tout en ayant d’excellente performance générale. Nous avons particulièrement travaillé notre S-Foil avec un profil d’aile facile, tolérant aux erreurs et stable pour accompagner chaque pratiquant le plus facilement possible.

Pour cela, nous avons augmenté la surface, la corde, l’envergure et l’épaisseur de l’aile avant par rapport à nos anciens modèles pour gagner en portance et en stabilité. Nous avons aussi retravaillé le stabilisateur en ajoutant de la surface, de la courbe latérale et une meilleure courbe d’épaisseur en surface pour maximiser la glisse.

POLYVALENCE

Face à l’afflux de matériel que l’on peut trouver de nos jours, le choix de la polyvalence s’est fait naturellement. Polyvalence en termes de type de pratique (Wake, Wing, Surf, Kite, etc..) mais également en termes de conditions (plages de vent larges et tous types de vagues). 

C’est en sollicitant nos athlètes et en combinant nos efforts de R&D que nous avons pu tester le S-Foil pour plus de 6 pratiques dans des conditions très différentes avec des utilisateurs qui n’ont pas le même gabarit. Avec 4 tailles d’aile avant interchangeables (M 1250, L 1500, XL 1750 et XXL 2000) nous avons mis au point un foil hyper polyvalent qui s’adapte : à la pratique et aux conditions mais aussi au gabarit et au niveau de chacun.

Performance

Si le choix de l’accessibilité et de la polyvalence ne va pas toujours dans le sens de la performance, nous avons travaillé le profil de nos aile sur les détails qui font la différence afin d’obtenir des qualités de performances exceptionnelles pour chaque taille d’aile avant.

Pour gagner en vitesse et en maniabilité nous avons choisi des profils rapides, efficaces et très stables et nous avons fait attention à tous les détails pour diminuer la trainée et le frottement en affinant les bords de fuite et en reculant le maitre-beau…Nous avons vrillé le profil de courbure de nos ailes pour gagner à la fois en stabilité et en vitesse. Enfin, nous avons validé nos différentes tailles (surfaces) d’ailes avant pour gagner en vitesse et en performance dès lors que les conditions de pratique et le niveau de chaque utilisateur permettent de passer sur une taille inférieure.

L’INFLUENCE DE LA PLANCHE SUR LE COMPORTEMENT DU FOIL

Longueur

La longueur de la planche va influer de deux manières sur votre pratique du Surf Foil. Une planche plus longue avec du volume permet de prendre plus facilement les vagues pour décoller. Cependant, une planche longue diminue la portance du foil par une fois en l’air par rapport à une planche courte à cause du surplus de poids à l’avant.

Largeur

La largeur de la planche peut, tout comme la longueur, faciliter la prise de vagues à la rame pour le décollage. En revanche une fois en vol, les rails d’une planche trop large risquent de toucher la surface de l’eau dans les virages et de ralentir le pratiquant.

Poids et Volume

Le poids de la planche influe négativement sur la portance de la planche. Plus la planche est lourde, plus la portance du foil sera contrée (force qui s’oppose). En revanche un gain de volume permet de mieux partir sur les vagues pour décoller.

Forme

On peut imaginer à juste titre que le shape de la planche importe peu une fois en l’air, mais plusieurs détails permettent d’améliorer l’expérience de vol : le rocker à l’avant et le biseau à l’arrière et sur les côtés pour ne pas toucher l’eau une fois en vol. Par ailleurs d’autres paramètres tels que la forme arrondi du nose et le concave sur le pont et sous la carène permettent de gagner en confort de rame et d’être plus efficace dans la prise de vague.

NOS CHOIX DE PLANCHES DE SURF/SUP FOIL

Planche de Surf Foil FastFlyer 4’6×21

Dernière-née de la gamme et disponible en pré-commande, la FastFlyer est conçue pour permettre une pratique facile et performante du Surf Foil. Nous avons opté pour des dimensions confortable de 4’6 (140cm) de long par 21” (55cm) de large. Avec un nose arrondi, et un volume générale compact, c’est le parfait compromis de taille pour apprendre, progresser et performer en toutes conditions.

Pour faciliter la rame, nous avons légèrement creusé le pont pour plus de confort avec un rocker progressif sur le nose. Nous avons travaillé la carène avec un double concave pour maximiser la glisse à basse vitesse afin de partir sur des vagues qui n’ont pas encore déferlé. Le pont entier de la planche est revêtu de pads pour plus de confort et de résistance. Une fois en vol, les rails biseautés et le tail coupé permettent de ne pas toucher la surface lors des virage et lorsque l’utilisateur pompe. Sa longueur réduite lui permet d’être très réactive et stable dans les courbes.

Planche Hybrid Surf/Kite 5’2×20

Fort de notre succès en Kitesurf et Kite Foil, nous avons développé une planche hybride permettant de pratiquer à la fois le Kite Foil et le Surf Foil. Cette 5’2×20 a un bon compromis de longueur, largeur et de volume pour prendre des vagues et décoller facilement.

Nous avons travaillé la carène avec un double concave. Les rails biseautés permettent également de ne pas toucher l’eau une fois en vol. Enfin, le rocker progressif et le pont légèrement creusé à l’avant (sous le thorax) permettent de ramer confortablement et efficacement. C’est une planche qui part vite sur les vagues et qui se manie bien une fois en l’air.

Gamme SUP Foil SKY RIDER

Nous avons développé la gamme SKY RIDER dans l’optique d’apporter encore davantage de polyvalence et d’accessibilité. Notre 7’8×30 est une planche couteau-suisse permettant de pratiquer jusqu’à 6 sports de glisse à partir de la même planche : SUP Foil, Wing Foil, Paddle Surf, Windfoil, Windsurf et Wake Foil.  Les dimensions généreuses de la planche et son volume de 120 L permettent à des pratiquants de tous les niveaux de s’initier au Foil facilement quelle que soit la pratique envisagée et de tenir debout sur la planche sans déséquilibre.

Pour 2020, nous avons développé deux nouvelles tailles de SKY RIDER dédiées au WING Foil et au SUP Foil : la 6’3 x 29″ (120 L) idéale pour s’initier et progresser rapidement, et la 5’9 x 26″ (90 L) pour performer et atteindre le plus haut niveau.

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