Les formes de voiles ont evolué suivant les techniques et la connaissance des phénomenes aérodynamiques. Cette évolution des formes de voiles à la recherche des meilleurs coefficients de portances et finesses nous à donné la forme de voile actuelle des voiliers. La finesse représente la capacité à remonter au vent donc la liberté d'évolution du voilier. A l'époque de la navigation à la voile, cette liberté d'évolution par rapport à la direction du vent etait essentielle au dévellopement du transport maritime car elle apportait:

• la sécurité lorque les vents contraires poussaient les voiliers vers la cote.
• l'agilité dans la manoeuvre du voilier, rendant accessible les passages ou accostages délicats et offrant la superiorité dans le combats naval.
• la possibilité de découvrir de nouvelles routes déviant de celle du vent .
• pour ne citer que les plus évidentes...

Loin d'etre achevée, l' évolution des voiles de bateau est proche de celle des ailes. La voile est une aile déformable. L'étude de l'aérodynamique des voiles sera donc proche de celle des ailes. Une étude des profils et des ailes est la premiere des étape pour comprendre les phénomenes aérodynamiques agissant sur les voiles..

Voici une polaire mettant en evidence les performances de diverses formes de voile. La qualité d'une voile en termes de performances, est déterminée par sa finesse. La finesse est le rapport du coefficient de portance sur le coefficient de trainee. Les polaires mettent en evidence ce rapport en fonction des angles de vent. On constate que l' allongement de voiles triangulaires augmente nettement les performances aux allures de Pres.

 

A surface égales et vitesse de vent apparent egales, les performances des voiles dépendent de facteurs multiples:

1. L' angle d'incidence avec lequel le vent entre dans la voile détermine les forces de trainée et de portance. le rapport de la portance sur la trainée donne la finesse de la voile. On recherche toujours l'angle d'incidence offrant la finesse la plus élevée.
2. La forme du profil: la finesse varie suivant la courbure du profil et le nombre de Reynolds. Il faut introduire ici le Nombre de Reynolds car il donne le type d'ecoulement pour toutes les dimensions de profils et vitesses de fluide: Re=((vitesse moyenne )x( longueur de référence))/(viscosité cinématique du fluide)
3. L'allongement de la voile: la portance d'une aile est produite par la dépression sur son extrados et la pression sur son intrados. En bout d'aile la zone de dépression aspire la zone de pression en produisant un tourbillon proportionel a la difference de pression. Ce phenomene diminue la portance au bout de l'aile. Pour limiter cette perte de performance, il faut eviter de concentrer la portance en bout de l'aile, en l'étalant sur une grande longueur d'aile. (pour en savoir plus: allongement des ailes)

d'autres facteurs comme le vrillage,la rugosité, l'interaction entre les voiles... sont déterminants. Mais concentrons nous déja sur la modelisation de voiles en tenant compte de ces 3 facteurs que sont l'incidence, la forme des profils et l'allongement:

• Video didacticiel de conception et modelisation d'une voile avec Heliciel:

Modeliser une voile mat aile dans heliciel