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Comment fonctionne un Hydrofoil ?
Mais comment hydrofoil un hydrofoil ?
La plupart des gens décriraient un hydrofoil un avion sous l’eau. Un foil dans l’eau obéit en effet aux mêmes lois qu’une voile dans le vent. L’eau ayant une densité supérieure à celle de l’air, même des profils beaucoup plus petits génèrent des forces considérables.
Que signifie « portance » ?
Toute aile possède un bord d'attaque (point A) et un bord de fuite (point B). Sur la face supérieure de l’aile, la distance entre le point A et le point B est plus grande que sur la face inférieure. Comme la distance est plus grande sur la face supérieure, pour que le fluide atteigne le bord de fuite en même temps sur les deux faces de l’aile, le fluide circulant le long de la face supérieure doit se déplacer plus vite que celui circulant le long de la face inférieure. Au XVIIIe siècle, Daniel Bernoulli a découvert que lorsque la vitesse d’un fluide augmente, sa pression diminue (principe deBernoulli ).
Comme le fluide se déplace plus rapidement sur la face supérieure de hydrofoil, conformément au principe de Bernoulli, cela entraînerait une basse pression au-dessus de l’aile et une haute pression en dessous, ce qui générerait une portance. Malheureusement, cette théorie n’explique pas pourquoi les avions peuvent voler à l’envers ni pourquoi une aile plate génère de la portance. Une autre théorie expliquant la portance repose sur la troisième loi de Newton, qui stipule que toute action entraîne une réaction égale et opposée. Cette théorie de la cinétique des particules affirme que les molécules entrantes sont déviées vers le bas par le fluide et que, par conséquent, l’aile subit une force vers le haut.
Cependant, cette théorie ne correspond pas à la réalité, car elle ne tient pas compte de l’interaction entre les molécules elles-mêmes et n’explique pas les différences de pression des deux côtés de l’aile. La troisième théorie s’appuie sur ce qu’on appelle l’effet Venturi, selon lequel lorsque l’écoulement d’un fluide est rétréci, celui-ci s’accélère. D’après le principe de Bernoulli, on sait que si un fluide se déplace plus vite, il produit une basse pression et, en raison de la différence de pression entre le dessus et le dessous, il génère une portance.
À l’instar de la théorie précédente, celle-ci n’explique pas comment les avions peuvent voler à l’envers ni comment une aile plate peut générer une portance. Néanmoins, la plupart des scientifiques s’accordent sur l’explication suivante. La portance est une force de réaction subie par l’aile du fait qu’elle dévie le flux vers le bas. Tout objet, tel qu’un hydrofoil, doit disposer d’une force poussant le fluide hors de son chemin, par exemple l’impulsion ou des moteurs. Si la quantité de fluide poussée vers le bas par cet objet (tel qu’un hydrofoil est supérieure à celle poussée vers le haut hydrofoil la différence hydrofoil est appelée portance.
Résumé :
Qu'il s'agisseHydrofoil d'une aile d'avion, la portance provient de la déviation du flux vers le bas : l'aile induit une courbure du flux autour d'elle, ce qui crée des zones de haute et de basse pression. Il en résulte une vitesse moyenne plus élevée du fluide sur la face supérieure de l'aile, conformément au principe de Bernoulli. Selon les recherches, les hydroptères sont les plus efficaces lorsque l'angle d'attaque est compris entre trois et quatre degrés, avec un rapport portance/traînée d'environ 20 à 25 pour un. Si l’angle d’attaque est supérieur à 15 degrés, un décrochage peut se produire selon la conception de l’aile. Globalement, par rapport aux ailes d’avion, les hydrofoils utilisent un angle d’attaque plus faible en raison de la densité et de la viscosité accrues de l’eau.
