Une aile est une voile rigide qui pourrait s'apparenter à une aile d'avion posée à la verticale.

L'aile a été choisie pour l'AC72 car elle possède un coefficient de portance plus élevé, ce qui permet au bateau d'aller plus vite et de se lever sur ses foils.

Ce coefficient de portance est dû à la différence de pression entre l'extrados et l'intrados, selon le même principe que celui des foils, mais avec un fluide différent : l'air.

Avoir l'aile la plus performante est un point crucial pour les différentes équipes.

 

Il faut prendre en compte deux aspects influant pour la vitesse pour une aile : l'aspect aérodynamique et l'aspect structurel.

L'aspect aérodynamique va découler du profil de l'aile, c'est à dire du contour de la voilure, vu de dessus, pour une section donnée. Pour optimiser au maximum la force aérodynamique, il est important de réduire la trainée, force qui s'oppose au mouvement du bateau.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La traînée est dûe, entre autre, aux écoulements turbulents et tourbilllonnaires sur l'extrados : ces écoulements ont un coefficient de frottement cinq à dix fois plus élevé que celui d'un écoulement laminaire. Elle est aussi dûe à la répartition verticale du chargement aérodynamique, gérée par trois facteurs : l'angle du vent sur le profil , la cambrure du profil, et la longueur de corde du profil.

Il faut donc chercher un profil de l'aile qui minimise les écoulements turbulents pour favoriser les écoulements laminaires et un chargement local optimal.

C'est pourquoi l'aile d'un AC72 est composée de plusieurs parties : d'un élément principal et de un ou plusieurs volets, ce qui permet, associé à un système de contrôle, d'obtenir l'angle d'incidence et la cambrure du profil souhaitée en fonction des situations. L'angle d'incidence est l'angle entre la corde de l'aile et le vecteur représentant le vent.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour donner à l'aile son aspect solide et la forme aérodynamique voulue, on lui intègre une structure interne composée de membrures le long de l'aile (frames) qui ont la section aérodynamique idéale.

 

Ces frames reprennent la pré-tension du film imposée lors de la mise à chaud et reprennent la compression dûe aux forces aérodynamiques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La logique voudrait qu'on espace au maximum ces membrures, de façon à diminuer leur nombre, et donc le poids total. Mais si le film repose parfaitement sur les membrures, il a tendance à fléchir entre celles-ci lorsqu'il est soumis aux forces aérodynamiques. Cela donne alors une forme qui s'éloigne du profil aérodynamique idéal.

Pour remédier à cela, il faut augmenter la fréquence des membrures.

Il faut trouver le juste milieu entre ces deux contraintes . Les équipes ont ainsi un espacement quasi-identique.

 

Il faut également éviter le décrochage : la perte de portance de l'aile dûe à un angle d'incidence trop important. Ce décrochage est dû à un décollement de l'écoulement aérodynamique à l'extrados de l'aile.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On peut aussi inclure derrière l'élément principal et avant le grand volet un tout petit volet appelé « tab ».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lorsque l'angle de cambrure entre l'élément principal et les volets est trop important, il se produit un décollement de l'écoulement de l'air à l'extrados de l'aile. L'ajout de ce petit tab permet de retarder le décrochage en gardant une ouverture entre l'élément principal et le volet quasi constante.

Pour une section donnée et un même rapport élément principal/volet, on obtient également une meilleure portance grâce à ce petit volet.

 

Seul Oracle Team a choisi d'ajouter ce tab à l'aile car les gains apportés ne sont pas extrêmement importants et il ajoute à la complexité, au poids, au temps et au coût de fabrication.

 

 

Une augmentation du poids est problématique: on sait que l'énergie cinétique désigne la quantité d'énergie nécessaire pour accélérer un objet.

Elle est calculée par la relation :

 

 

 

L'énergie est exprimée en Joule, la masse m en kg et la vitesse v en m/s.

 

 

 

 

 

 

 

On en déduit que plus la masse de l'objet est importante, plus cet objet a besoin d'énergie pour se mettre en mouvement à la vitesse de 13 m/s.

Il faut donc rendre les AC72 les plus légers possibles pour que le bateau demande le moins d'énergie possible pour se mettre en mouvement. Un des poids importants pour l'AC72 est l'aile : son aspect structurel doit permettre de maintenir l'ensemble tout gardant une légereté primordiale.

C'est également un point stratégique très important, qui peut faire la différence entre les équipes.

 

Les frames doivent donc être les plus légers possibles. Elles adoptent donc une structure en « nids d'abeille », c'est à dire que ces membrures sont composées d'une armature en suite d'hexagones. Ceci convient particulièrement bien puisque cette disposition de la structure allie résistance, dont la capacité à supporter une forte poussée vélique, et surtout grande légèreté.

Ces frames doivent être faits avec un materiaux léger, c'est pourquoi les ingénieurs ont choisi la fibre de carbone. Grace à sa structure en colonne, ce matériau résiste à l'écrasement et aux chocs. On superpose plusieurs couches de fibres, les atomes de carbone étant "collés" ensemble dans des cristaux microscopiques qui sont plus ou moins alignés parallèlement à

l' axe longitudinal de la fibre.