Influence et role de l'aileron dérive de surf.

La planche est une extension du corps du surfeur, les ailerons ou dérives du surf sont ses nageoires plongées dans l’eau qui le guide et le propulse en déviant la trajectoire du flux. Le rôle des ailerons est d’une importance qui est parfois sous-estimée par les surfeurs, c’est pourtant un élément déterminant pour la manœuvrabilité et l’accélération de la planche de surf. Un aileron est une aile qui vole dans l’eau. Il génère des forces de portance et de trainée qui agissent sur l’équilibre de la planche, lorsque le surfeur commence à ressentir cette nageoire active sous sa planche il accède à un niveau supérieur de connexion avec l’eau, qui amplifie son intuitivité de trajectoire.

Vous trouverez sur ce site :une brève histoire de l’aileron dans la pratique du surf , il est fortement conseiller de la parcourir... Les Forces hydrodynamiques produites par l’aileron sont la trainée et la portance. Ces deux forces sont dépendantes de la forme du profil, de la surface et de la vitesse relative du flux. une méthodes de calcul de ces forces hydrodynamiques est détaillé sur ce site

profil derive surf hydrodynamiqueProfil aileron surf

• L= Force de portance perpendiculaire au déplacement du fluide exprimée en newtons (Lift en anglais)

• D= Force de trainée résistante parallèle au déplacement du fluide exprimée en newtons (Drag en anglais)

• α=Angle d'attaque ou incidence

• A= Bord d'attaque

• C =Longueur de la corde de référence

• B= Bord de fuite

 

Trois phénomènes génèrent une chute brutale de l’accroche, mais leurs causes diffèrent :

• Décrochage : Perte de portance résultant d’un angle d’incidence trop élevé. La couche limite décolle de l’extrados du fait de la variation de trajectoire trop importante imposée par l’incidence excessive. Des recirculations viennent combler la dépres-sion génératrice de portance.

• Cavitation : ébullition, vaporisation de l’eau au niveau de l’extrados générant une baisse de pression du liquide au-dessous de son seuil de pression de vapeur saturante. Les vitesses du surf ne permettent pas de générer ce type de perte de por-tance par vaporisation.

• Ventilation : Aspiration de la surface au niveau de l’extrados de l’aileron. Lorsque l’aileron est trop proche de la surface, la dépression de l’extrados aspire de l’air et fait chuter la portance.

 

LES PARAMETRES ACTIFS DE L’AILERON :

• La surface : Certainement le facteur le plus important en termes d’accroche. Une grande surface génère une grande force anti-dérive. La force anti dérive (portance), est proportionnelle à la surface, mais elle évolue avec le carré de la vitesse. Commes les voiles, la surface d'une dérive doit etre adaptée a la vitesse du fluide. surface et vitesse fluideUne voile est proportionnée a la vitesse du vent, une dérive de surf doit etre adpatée suivant la vitesse du surf.

Ceci implique que la surface de l’aileron doit être pensée pour une vitesse donnée.

surface aileron gun Les planches pour rapides comme les Guns, utilisent des ailerons à voilures réduites,

surface aileron longboard alors que les vagues à faible vitesse et faible pente, pratiquées en longboard par exemple, nécessitent de grandes surfaces de voilure pour offrir une portance efficace. La comparaison aux surfaces de voiles que l’on modifie sur un voilier en fonction de la vitesse du vent donne une image de l’adaptation en fonction de la vitesse du fluide. Pour obtenir un aileron favorisant le slide, il suffit de diminuer sa surface jusqu’à ce qu’il n’accroche plus aux basses vitesses, atteintes dans les figures avec freinage de planche, on pourra pousser le jeu jusqu’au Finless. Une géométrie variable régulant la force de portance suivant la vitesse est une optimisation qui sera discutée au chapitre optimisations.

• La forme en plan, (aspect ratio) : La répartition de la surface de l’aileron modifie le centre d’application de la portance. « Base » « Rake », « Height », influent sur le caractère global de l’aileron.

definition rake aspect ratio surf aileron

  • La longueur de la base procure de la stabilité de direction mais aussi de la rigidité de trajectoire, plus elle sera grande et plus le surf sera « directionel » (tendance de la planche à imposer la trajectoire et agrandir les rayons de courbure des virages, c’est l’inverse de la manœuvrabilité). Nous verrons comment l’articulation de cette base peut etre source d’optimisations utilisant la stabilité d’une large base sans perdre de manoeuvrabilité.
  • La hauteur (height) permet de plonger profondément l’aileron dans l’eau. Souvenons nous que Simmons avait proposé le twin pour placer les ailerons proche du rail afin d’eviter la perte d’accroche dans les virages ou verticalités de vagues tendant a faire sortir la partie centrale de la planche hors de l’eau (Ventilation). Grace aux nouveaux materiaux composites permettant des plus forts allongements que le bois, Greenought recentre l’aileron sur l’axe de la planche et allonge la hauteur pour s’assurer que l’aileron ne ventile plus. Le fait de recentrer l’aileron diminue le devers (voir implantation), mais un centre de portance trop bas augmente le devers et ralentit le passage d’un rail à l’autre par effet de levier.

force devers aileron surfforce derive surfaxe roulis surf

Le bon compromis entre effet de devers, freinage du mouvement de roll et ventilation est dans le choix de la bonne hauteur. Dans les vagues de longboard, (faible pente et courbure) inutile d’aller chercher de la profondeur, il est préférable de conserver la manœuvrabilité induite par un bon enfoncement de rail, et pour les manœuvres radicales ventilant la zone centrale on pourra utiliser des ailerons latéraux sous diverses option d’implantations (voir implantation et configurations ailerons surf).

• Le Flex : Nous avons vu qu’en allongeant les formes et donnant du Rake à ses ailerons, Greenought amena le Flex aux ailerons. Les manœuvres sont assouplies et les chocs déséquilibrants sont diminués par cet amortisseur qui stabilise la trajectoire dans les grosses vagues. Le Flex est aussi utilisé par les surfeurs puissants pour emmagasiner de l’énergie en exagérant l’effort de manœuvre afin de récupérer la détente du ressort en sortie de virage.

• Le profil : Si on coupe une tranche d’aileron, on a une forme de poisson, c’est son profil hydrodynamique. Les ailerons sont des profils a extrados actif, car ils sont entièrement plongés dans le fluide, nous rencontrons 3 types de profils :

o Profils symétriques : profil aileron surf symetriqueCe type de profil est utilisé pour les ailerons devant travailler des deux côtés de manière identique, la dérive centrale et construite suivant ce type de profil

o Profils plats : profil aileron surf platCe type de profil est plus simple à construire en injection, une seule moitié de moule suffit à produire la pièce.il est utili-sé pour produire des ailerons latéraux à faibles couts

o Profils cambrés : profil aileron surf cambréUn profil cambré génère de meilleur performances (la performance d’un profil est sa portance / sa trainée, on appelle cela la finesse hydrodynamique du profil), à condition que son extrados (bosse du profil) soit coté ou l’on veut accrocher. Ceci impose l’utilisation de profils avec des extrados opposée de part et autre. Si vous désirez approfondir votre connaissance des profils hydrodynamiques, voir : Hydrodynamique des profils a extrados actifs.