Un navire qui glisse sur l'eau frotte constamment contre elle, comme une paume contre une surface rugueuse. Ce frottement consomme du carburant et ralentit la progression. L'un des moyens de le réduire est d'injecter de l'air sous la coque : l'eau cesse d'adhérer à la coque et la résistance diminue. Mais l'air se comporte de manière capricieuse : parfois il aide, parfois il gêne.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont fait circuler un modèle de navire dans un bassin tout en mesurant la force de frottement et en filmant ce qui se passait sous la coque. Ils ont fait varier la vitesse du flux et le débit d'air. À faible vitesse, les grosses bulles se rassemblaient en une seule couche et, au contraire, augmentaient la résistance — comme si, sous la paume, il n'y avait pas des gouttes mais un film collant. Mais dès que l'eau accélérait, les bulles se fragmentaient, se répartissaient en profondeur, et le frottement commençait à diminuer.
Avec un débit d'air encore plus important, une piste d'air continue se formait sous la coque. À basse vitesse, elle était épaisse et lisse, et la résistance diminuait nettement. À haute vitesse, la différence était moindre, mais toujours bénéfique. Les chercheurs ont trouvé une règle simple qui prédit la quantité d'air à injecter pour obtenir un film continu : il faut tenir compte de la vitesse de sortie de l'air, de la vitesse de l'eau près du film et de la profondeur. Si la profondeur est grande, la piste d'air se referme en cavité — une bulle-cavité qui reste sous la coque et ne s'échappe pas vers l'arrière.
Ces recherches aident à construire des navires qui consomment moins de carburant et font moins de bruit. L'air, que l'on a l'habitude de considérer comme du vide, s'avère être un excellent lubrifiant — il suffit d'apprendre à le maîtriser.
Lorsque la résistance diminue de 60%, les bulles individuelles fusionnent en un film d'air continu — comme si l'on déroulait un tapis volant sous le navire.
Dans le roman de Jules Verne « Vingt mille lieues sous les mers », le « Nautilus » glisse presque sans frottement — peut-être que le capitaine Nemo connaissait le secret de la lubrification par air.