空力性能は特に重要なファクター

レーシングカーにおいて最近はエンジンよりも重要視されているのが「空気力学」=空力の分野である。レーシングカーはみな一応にコンパクトで、流麗な美しいフォルムを持っているが、空気抵抗が少ないクルマほど速いことは皆さんもよくお分かりだろう。レーシングカーには余分な膨らみなどは必要なく、常にスーパーモデルのごとく完璧なシェイプであることが理想である。

空気抵抗を減らすことはまず大前提であるものの、それよりも大事なのは空気の流れを読むことだ。F1などのハイエンドなレーシングカーは高速で風を当てて空気の流れをコンピューターで読み取る「風洞」と呼ばれる実験施設で開発されている。24時間、風を当ててセンサーでデータを吸い上げ、空気の流れを研究している。今やこれは当たり前の作業で、常時その最適なフォルムを見出そうと実験が行われているのだ。
英国ブラックリーにある「メルセデスGP」の風洞実験施設を訪れたミハエル・シューマッハ(左)。実車の1/50以下の実験モデルに風を当てて空気の流れを測定する施設だ。
【写真提供:DAIMLER】
昔は長くレーシングカーデザイナーがその勘を頼りにマシンをデザインしてきたが、今はコンピューターからはじき出されるデータを解析してデザインを決めていくのが主流だ。しかし、風洞で得られたデータがいくら正確なものとは言え、実際にエンジンが生み出す強烈なパワーで凹凸のある路面を実際に走ってみなければ分からない部分がある。実験データと実戦データを照らし合わせ、勝利するためにはどれが必要でどれが無駄なものかを判断するのは結局人間の仕事。F1の「レッドブル」チームに所属するエイドリアン・ニューウェイ氏らベテランのマシンデザイナーたちが蓄積したノウハウに、コンピューターはまだ叶わない部分があるという。
空力の鬼才、エイドリアン・ニューウェイによるRED BULLのF1マシンRB5
【写真提供:Bridgestone Motorsport】

空気の力で下に押さえつけるダウンフォースの重要性

空気抵抗を減らしたいだけなら、マシンを痩せさせれば充分だ。なのに、どうして24時間も空気を当てデータを取るのであろうか。その理由はレーシングカー開発における空気力学最大の焦点「ダウンフォース」の向上のためだ。

レーシングカーはストレートで速いことはもちろん必要だが、それ以上にコーナーで速く走ることができなくてはならない。遠心力でコーナーの外側へ振られていくマシンをいかに安定させ、路面に食いつかせておくかがコーナーを速く回る鍵となる。そこで必要なものが「ダウンフォース」だ。
ダウンフォースの原理
「ダウンフォース」とはレーシングカーを押さえつける下向きの力のことで、F1などのフォーミュラカーでは主に前後に取り付けられている「ウイング」=翼でダウンフォースを得ている。「ウイング」に代表される空力パーツは進行方向から後方にかけてそりあがるような形状をしているが、このそりあがったパーツの上下面を通る空気の圧力差で、下向きの力が生じる。これが「ダウンフォース」である。

実はこれは飛行機とは逆の原理である。飛行機の翼は一見水平のように思えるが前から後ろにかけて下がる形状になっている。その圧力差でレーシングカーとは逆の「上向きの力(揚力)」を翼でもらい、飛行機は空中を飛んでいられるのだ。
飛行機の揚力の原理
この揚力は前に進むスピード=空気の流れるスピードによって変化する。速ければ速いほど揚力は大きくなるのだ。飛行機が着陸前(スピードが落ちる時)に翼を後ろに伸ばし、翼の面積を大きくするのは、少なくなった揚力をできる限り大きな面積で受け止めるためだ。つまり、エンジンによる推進力が弱くなれば、揚力は少なくなる。エンジンが両方とも停止すれば、飛行機は失速して、揚力がゼロに近づき、やがては墜落してしまうことになる。

飛行機の理屈と全く逆で、レーシングカーの得る「ダウンフォース」も低速ではあまり効果がなく、高速になればなるほど強くなる。「ダウンフォース」の効きを強くするためには飛行機の着陸時同様に翼を大きくすれば良いのだが、レースの場合は車両規定で翼の寸法は決められており、レース中に大きさを変化させることもできない。

また、クラッシュなどで翼が破損した場合は適正なダウンフォースを得ることができなくなる。すなわちマシンは安定せずに本来のスピードでコーナーを回れなくなってしまう。要は、翼が無くなれば飛行機も飛ぶことができず、レーシングカーも安定して走ることができないのである。

難しい話になってきたが、ダウンフォースの話はもう少し御紹介しよう。