Interview du concepteur français de l’aile de BMW-Oracle

On le sait peu, mais nombre de Français travaillent – et depuis longtemps – dans des secteurs de pointe de la Coupe de l’America : François et Virginie Nivelleau, Michel Marie, Dimitri Despierres (entre autres !) excellent en voilerie, électronique, architecture ou composites. Et aujourd’hui, certains travaillent chez Alinghi ou pour BMW-Oracle.
Ainsi, l’incroyable aile du challenger américain est-elle notamment due à Joseph Ozanne, 30 ans, ingénieur aéronautique. Interview exclusive quelques heures après la première navigation du trimaran ailé à San Diego !

voilesetvoiliers.com : L’aile de BMW-Oracle, si elle est bien entendu le résultat d’un travail d’équipe, doit beaucoup à quelques Français. Tu fais partie de ceux-là en tant que «lead designer». Pourrais-tu te présenter et retracer le parcours qui t’a amené au sein du défi américain ?
Joseph Ozanne : J’ai 30 ans, je suis ingénieur en aéronautique spécialisé dans la performance des voiliers de compétition – hydrodynamique, aérodynamique, VPP (*)(volr les définitions des termes techniques en pied d'article). Je travaille dans le milieu nautique depuis 2001, tout fraîchement sorti de Supaéro, à Toulouse. J’ai commencé comme stagiaire à Milan chez l’architecte Juan Kouyoumdjian (Maiden, K-Yote…), puis j’ai rencontré Mick Kermarec, avec qui je suis associé depuis.
Avec lui, on a travaillé sur de nombreux projets, notamment pour les trimarans de 60 pieds ORMA ou les monos 60 IMOCA. En 2004, je suis retourné comme consultant avec Juan pour les premiers mois du design d’ABN-Amro, futur vainqueur de la Volvo Ocean Race 2005-06.
Puis j’ai eu l’opportunité de rejoindre BMW-Oracle en avril 2004, pour y faire du design d’appendices et du VPP. Il s’agit donc de ma deuxième campagne chez les Américains. Mon rôle, cette fois, était un peu plus général, et je me suis trouvé rapidement en charge de ce que l’on pourrait appeler les… «projets spéciaux» ! J’ai d’abord développé un simulateur (VPP dynamique), puis je suis devenu responsable du design de l’aile. Mon passé aéronautique a sûrement pesé dans la balance... même si je n’ai jamais dessiné un avion de ma vie !

v&v.com : Fais-tu du bateau ?
J.O. : Comme beaucoup dans l’équipe américaine, je suis un passionné de voile, même si je ne navigue plus beaucoup à présent – le travail et la famille passent souvent d’abord ! J’ai beaucoup navigué pendant mes études (Tour de France à la voile, match-racing…), et je peux t’assurer que j’ai à chaque fois les yeux grands ouverts et le sourire jusqu’aux oreilles quand «ma journée au bureau» se passe sur ces machines hallucinantes !

v&v.com : Quand l’idée de cette aile est-elle née ? Qui en est à l’origine ?
J.O. : Depuis le début du projet, c’est une idée que nous avions en tête, notamment nous, les designers, mais sans vraiment la considérer sérieusement. C’est Mike Drummond, le chef de l’équipe architecturale, qui a mis le projet sur des rails. Il navigue en Classe A, des catamarans de sport solo très affûtés, et est passionné par les Classe C, catas ultra-perfectionnés qui courent la Petite Coupe de l’America et sont gréés avec des ailes rigides articulées. Pour tout te dire, au début, le projet n’a pas été vraiment considéré comme sérieux par de nombreux membres de l’équipe ! Mais, petit à petit, on a réussi à le faire accepter.
Il faut dire que des gens comme Russell Coutts et James Spithill étaient très emballés, et Larry Ellison, lui-même pilote d'avion, a été convaincu à vrai dire assez facilement. Et puis, le cadre de cette America’s Cup paraissait quand même idéal pour ce genre de projet, non ? Si on le ne fait pas là, quand le fait-on ?

v&v.com : Quels ont été les apports, les discussions avec les architectes du trimaran, Vincent Lauriot-Prévost et Marc Van Peteghem ?
J.O. : Sur ce projet de l’aile en particulier, les échanges ont été assez mineurs à vrai dire. Toute la conception du projet «wing» (*) a été prise en charge par un petit groupe, dont VP-LP ne faisait pas vraiment partie. Mais discuter avec Vincent est toujours très enrichissant, il a une vision globale du bateau qui aide beaucoup.

v&v.com : A ce sujet, justement, comment recalculer notamment tout ce qui concerne le moment de redressement du bateau, l’efficacité et la tenue d’une telle aile ?
J.O. : On utilise des outils classiques de design, ceux que l’on utilise tous les jours sur des projets plus standard. Je ne m’occupe pas du tout du côté structure, donc ne me demande pas comment ça tient ! En revanche, sur le côté aéronautique, il faut voir ça comme une façon différente de réaliser le «package aéro» du bateau. Sur le papier, je dirais que c’est plutôt plus facile de travailler sur une aile rigide, dans la mesure où les «soft sails» (*), les voiles non-rigides, elles, se déforment sous la charge aérodynamique. On a utilisé un logiciel de simulation des fluides dynamiques propre à Oracle, CFD (Computational Fluid Dynamics), qui est assez fiable sur ce genre de géométries. Et la taille n’est finalement qu’une «conséquence» sur un bateau de toute façon un peu démesuré dès le départ...

v&v.com : Les travaux déjà effectués sur les Classe C (Stars and Stripes, Cogito…) dont tu parlais tout à l’heure ont-ils été utiles ? Et l’expérience de Glenn Ashby ou Mike Drummond pour les multis légers de performance a-t-elle apporté quelque chose ?
J.O. : Oui bien sûr ! On a eu la chance d’aller à Toronto, au printemps dernier, pour naviguer en Classe C avec les Canadiens. Et on a pu effectivement échanger sur nos idées – et nos doutes ! Par ailleurs, dès le début de ce projet, nous avons racheté l’unique aile de Classe A qui existe. Pour un designer, les retours de tests à deux bateaux, un Classe A «wing» contre un Classe A «soft-sail», lorsque les deux barreurs s’appellent James Spithill et Glenn Ashby, constituent une mine d’informations unique ! Ces deux marins ont sûrement contribué à nous éloigner de la base un peu plus «course au large» de laquelle nous étions partis.

v&v.com : Si ces chiffres sont publics, peux-tu donner les mensurations, la surface et le poids de l’aile ?
J.O. : L’aile mesure 57 mètres d’envergure (190 pieds). J’ai évidemment tous les chiffres à ma disposition, mais, pour l’instant, on ne veut pas communiquer grand-chose. Le poids est bien évidemment un facteur-clé dans la performance. Je peux juste te dire qu’il est compétitif par rapport à un ensemble classique, sinon, on n’aurait pas construit cette aile !

v&v.com : Et le rapport d’allongement et de finesse de cette aile, qui semble très mince ?
J.O. : L’aile paraît effectivement très fine sur les premières photos que tu as pu voir, mais l’épaisseur évolue tout au long de l’envergure, et elle n’est pas aussi «fine» sur toute sa longueur : l'épaisseur maximale est d'environ deux mètres vers le premier tiers inférieur, et d'une vingtaine de centimètres seulement tout en haut. C’est un compromis entre le poids, l’aérodynamique, la façon dont on tient l’aile sur la plate-forme et la manœuvrabilité. La corde, elle (la largeur de l'aile, ndlr), varie de 14 mètres au point le plus large à  deux mètres tout en haut. L’allongement (le rapport entre la longueur et la largeur de l'aile, ndlr) est donc en effet assez élevé, notamment lorsque l’on navigue sous aile seule, ça permet de réduire la traînée induite de l’aile.

v&v.com : «Lorsqu’on navigue sous aile seule», dis-tu… Ce qui me conduit à cette question : allez-vous utiliser des voiles d’avant d’appoint, gennaker ou autre, à certaines allures et/ou forces de vent ?
J.O. : Oui, c’est une option possible ! Pour l’instant, je ne peux rien dire d’autre.

v&v.com : Revenons à l’aile. Quels sont les matériaux utilisés ?
J.O. : Les parties noires sont en carbone, ainsi que l'armature intérieure, que l’on peut deviner sur les photos. Les bords d’attaque de l’élément principal et des volets sont en Kevlar. Les parties blanches sont une toile aéronautique tendue, que l’on met en place en la chauffant.

v&v.com : Comment faire tenir une telle aile pivotante sur le pont ?
J.O. : Ça, je ne l’ai jamais vraiment compris ! Ce n’est pas vraiment mon rayon et il y a des gars heureusement très compétents qui se sont occupés de cette partie.

v&v.com : Peut-on estimer le gain en termes de performances d’une telle par rapport à un gréement classique équivalent ? Russell Coutts parle d’un plan porteur deux à trois fois plus puissant. Les réglages d’une telle aile sont-ils plus fins, plus nombreux, qu’un gréement classique équivalent ?
J.O. : Le gain en performance vient du fait que l’on peut maîtriser très précisément la forme, et notamment lui donner une forme qui n’est pas toujours réalisable avec une voile classique.
Les réglages ne sont pas forcément plus nombreux, mais très fins (Coutts affirme que ce sera une «corvée» pour les régleurs ! ndlr) ; par ailleurs, ils se font sans induire des efforts énormes. Une voile classique doit trouver sa forme par l’intermédiaire de trois points seulement (écoute, drisse, amure), ce qui n’est pas idéal pour atteindre le meilleur rendement aérodynamique ! L’aile permet d’avoir à tout moment et partout, sur toute sa hauteur, la forme que l’on juge optimale, et permet notamment d’atteindre des coefficients de portance bien supérieurs.

v&v.com : Combien faut-il de vent et de degrés d’incidence pour qu’une telle aile commence à créer de la portance ?
J.O. : C’est immédiat ! Les profils épais créent de la portance dès qu’ils sont mis en incidence. Et lorsque les volets sont braqués, les angles d’incidence en navigation sont très faibles. Cet avantage a son importance pour la manœuvrabilité du bateau, qui peut tourner sur lui-même et virer ou empanner très rapidement.

v&v.com : Sortir du port et revenir au ponton avec «ça» sur le pont semble assez délicat. Une mise en drapeau est-elle efficace ? Faut-il coucher l’aile en mer ? Que se passe-t-il en cas de montée rapide du vent ?
J.O. : Evidemment, je pense qu’on n’ira pas naviguer par 30 noeuds de vent avec l’aile, mais s’il y a trop de vent, on peut toujours choquer !
Pour la logistique, la solution envisagée est de laisser le bateau au mouillage, soit avec l’aile en l’air si la météo le permet, soit avec l’aile à l’horizontale (il y a une sorte de mât de charge, de potence, qui se fixe sur le côté du trimaran pour permettre de chavirer l’aile sur le côté, ndlr). Le Stars & Stripes de la Petite Coupe de l’America 1988 est resté des années au mouillage sur un lac au Mexique avec son aile debout, sans avoir jamais eu aucun problème !
Nous avons mis en place une équipe tournante qui reste à bord en permanence pour surveiller que tout va bien, en contact avec une autre équipe à terre prête à agir en cas de pépin. La manœuvre de ce matin (la première manutention de l’aile et sa pose sur la coque centrale du trimaran, ndlr) était évidemment un saut dans l’inconnu, mais elle s’est très bien passée.

v&v.com : Quel est le «range» (*), la plage d’utilisation de cette aile ?
J.O. : C’est une question à laquelle je ne peux pas encore répondre. Tout dépend aussi de ce que l’on appelle «plage d’utilisation» : est-ce le «range» pour rester performant face aux gréements classiques, ou le «range de survie» ? Les semaines qui vont suivre nous apporteront la réponse. Mais je suis confiant : cette plage sera plus large que ce que la taille nous laisse imaginer…

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Quelques anglicismes techniques expliqués

(*) VPP, ou Velocity Prediction Program : ce sont des logiciels et des calculs qui permettent aux architectes navals et aux designers de déterminer la vitesse optimale d’un voilier en fonction de sa carène, de son gréement, des voiles utilisées et de la force du vent. L’idéal, une fois sur l’eau, est d’essayer d’atteindre ces chiffres théoriques optimum («vitesses-cibles», ou «targets» en anglais).

(*) Soft-sail : littéralement «voile douce, voile molle», autrement dit «non-rigide». Même une voile moderne en matériau bloqué comme le 3DL est considérée comme «soft» par les aéros qui travaillent sur les ailes rigides !

(*) Wing : littéralement «aile», ou voile rigide. Rigide, mais articulée, bien sûr, avec des volets mobiles indépendants tout au long de l’envergure. Ceci permet d’adapter parfaitement le profil, la cambrure et le creux de l’aile à la variation du vent – en force et en direction –, à mesure qu’on s’élève dans les airs et que la friction due à la mer diminue.
En clair, plus on s’élève, plus le vent adonne et forcit : il faut donc vriller le plan porteur.
Sachez que l’on considère généralement qu’à 20 mètres de haut, le vent est deux fois plus fort que près de la surface de l’eau. Et que sur un cata de Classe C, une aile permet de naviguer à trois ou quatre fois la vitesse du vent !
Enfin, vous noterez que les avions, et depuis longtemps, ont abandonné les ailes de toile tendue utilisés par les pionniers du début du XXe siècle pour adopter des profils épais dotés de volets !

(*) Range : ce mot désigne généralement la plage d’utilisation idéale d’une voile (grand-voile, solent, génois, gennaker, spi asymétrique, spi symétrique, code 0…) en fonction de la force du vent et de l’allure suivie (notamment au portant : largue, grand-largue, vent arrière). Un spi pourra ainsi avoir un range d’utilisation différent au grand-largue (vent faible possible) et au vent arrière (vent plus fort nécessaire pour qu’il porte efficacement).