空力について考える

バイトでカブトムシや熱帯魚の世話しながらも常に車の動きについて考えているアホなATSUです。





本日は前回に引き続き魅惑の成分、「空力」について考えていました。
ただ本で調べたわけではなくネット上をちょろっと調べて思ったことなど。ネットなので正しい情報かは分かりませんが理論に則った記事を見ていたつもりです。。。例によって数式は省いたメモ書きみたいなものなので以下無視して頂いても(ry

空力は目に見えないし本当に効いているかどうかもアヤシイ代物。でもF1では車全体に派手なウイングが付いていて、2トン以上のダウンフォースを獲得しているんだからスバラシイ。ちなみにタイヤを支えるアームの断面まで翼形状しているんだから恐れ入ります。






でもハコ車では、そうは問屋が卸してくれないようです（泣）






それではハコ車の代表格であるGTカーではどうしているのか？

コレだ☟




風の流れ






ポルシェ　カレラ ＧＴ のアンダー。コレだけやると330km/hにて290kgfのダウンフォースを発生!?　

走る実験室様より


もちろん主にフラットなのですが所々に凹みや膨らみがあります。
特に注目したのが2枚目の画像の①の部分。フロントタイヤの前の部分。

車において一番(?)空気を乱すのがタイヤだったりするみたいです。カレラのアンダーカバーを見ると、シャーシ側からもタイヤハウスの空気を抜こうと努力している痕が見られます・・・・。

よくフロントにカナードをつけて走っている車を見ますがあれはあそこでダウンフォースを生むのではなく、カナードで横に空気をそらさせて流速をつけて、その負圧でもってタイヤハウス内の乱気流を抜き取ることがメインみたいです。
ちなみにS15の純正オプションバンパーにあるあの穴



この穴。
バンパーに入ってきた空気を積極的に横に抜くことでひょっとしたらタイヤハウス内を負圧に導いているのかも？流石純正！！
でも後ろにあるインナーフェンダーが純正インタークーラーの熱を逃がすために、すだれ状の穴が開いていて空気が通過できてしまうのでダメですね。その内インナーフェンダー加工します（ぁ




とか何とか言ってますが、ツッコミませんでしたけど330km/hで290kgfですよ？
富士の本コース、ストレートでも出ませんって（笑）

さらに前オーテックさんのブログを紹介しましたが、メーカーがあれだけ頑張って解析して車体に合わせたボディワークをして120km/h走行時でフロント7kg、リア16kgのダウンフォース・・・。
確かに高速サーキットでの安定性は良くなりそうですし、メーカーが頑張っているんだから意味はあります。もちろん純正状態から車高を落とせば落とすほど車底流速が上がって負圧がかかり、ダウンフォースはもっと増えると思いますが。J9FDさんも仰っていましたが結局車高は低くないと効果は薄いみたいです。

さらにこのダウンフォースを得るためにS15でアンダーパネルを製作となると重量は何kg重たくなるのか？という問題が生じてきます。
特に自分が行っているジムカーナでは速度が出ないし、車高は高い（約10cm)し、何より軽い事が正義なので下手にパネルを増加させない方が良いのではないかと考えています。ちなみに言うとパネルで塞ぐとミッション降ろしなどの整備性ににも欠けるので、素早く脱着出来るものにしたいというワガママな要求も満たせれば満点です。






でも「ダウンフォース」という走る上でプラスの力は発生させられなくても、ダウンフォースとは逆に車を浮かせようとする「揚力」だけを押さえることは出来ないだろうか？しかも重量増えず手軽に。





S15に限らず一昔前の車はシャーシ裏が凸凹しています。この凹凸によって乱気流が発生して走行抵抗になるばかりか揚力が発生してしまい、フラフラします。
実際高速で飛ばせば飛ばすほどフラフラしてくるのはコイツの仕業です。
燃費にも影響しているのは良く知られていますね。最近の車はこんな事をしています。



マツダのデミオの下回り模式図。
こいつはダウンフォースを求めているわけではなくて整流してやる事で風による抵抗を抑えて燃費を改善してやろうというもの。パネルは真似すると重くなるのでやりませんがタイヤディフレクターなるものがあります。最近の車にはみんな付いてますよね？




タイヤの前にいるこんなヤツ。

コレつけることによって上でも述べたようにタイヤハウス内に巻き込む空気の量を減らして抵抗を下げようというもの。コレぐらいだったら重量増やさずに燃費と揚力を抑える事ができそうです。ちなみにこのアテンザのディフレクター形状がイケてるのでそのうちS15に採用します（笑）

そしてタイヤから出てきた乱れた空気をできるだけ車底にとどめておきたくないのでとっとと出て行ってもらうには？



グランドエフェクターGE-FORCE４

タイヤ後ろにこんなの付ければ良いのかな？

まあこのようなディフレクターをいくつか付ける位なら手軽に、しかも重量も増えずに揚力を抑えつつCd値を改善して燃費も良くなりそうです。


ちなみに豆知識として最近流行のトヨタのアクア。こいつの屋根は


パゴタルーフと呼ばれるかもめ形状にすることで空気抵抗を減らせるらしい。
その他アクアや86はエアロスタビライジングフィンなどのイケてる技術が詰め込まれておりCd値を下げているらしい。詳しくはclicccar様にて。その他三菱が研究しているボルテックスジェネレーターも気になる存在です。

もしもドライカーボンでボンネットをワンオフする時はパゴタな感じにするといいのかも？




どの道ジムカーナにおいて空力はほとんど意味をなさなそうなので次は他のことを考えてみようかな・・・とかいいつつ懲りずに続きを考えてみたり？



2018.9.10
空力関連で、最近プリウス等で採用されているグリルシャッターと空力についてまとめました。