1Gの先の世界、ダウンフォースの発生について考える

梅雨あけましたね。。。寝苦しくて寝不足のATSUです。
相変わらず普通の人は置いてけぼり趣味全開な考察ブログです（笑）


ライバルより「速い」走りをするにはどうすれば良いか・・・ドライバーを鍛えることが一番ですが、普通の人間なので無理です（ぁ
人間以外の部分で言うと、車の性能に掛かってきます。ここで言う性能はアームのジオメトリー設計、重心位置やボディ剛性など根本的な車の設計が大部分を占めます。つまり車重すべてを、1Gをいかにして無駄なく使い切るかが勝負なワケです。




そして車の動きに関係なく、速度を出せば得られる力こそ「空力」。この空力によってF1などでは大きな差がつくのはご存知の通り。一般車のように1Gではなく3Gぐらいタイヤに掛けることが出来るので速いコーナリングが可能な訳ですね。
1Gの先の世界へようこそ。








でもジムカーナにおいてはどうだろうか？




空力は以前議論したようにジムカの速度域が低すぎること、車高が高すぎるためほとんど頼ることが出来ないとなると、車の基本的な性能だけで勝負が決まります。
だからこそ全日本選手権レベルになると、ドライバーの腕の差が少ないのに車の性能差があっては勝負にならないため、そのクラスに出場している車種がみんな一緒になる（一部例外アリ）わけですね。

ということで基本性能を上げていくことが今後弄っていく上で重要なファクターですし、ジムカーナだとみんなそこをどうやってレベルアップさせて1Gを使い切るかに躍起になるわけです。勿論自分も更なる変更をしていく予定です。







では基本性能だけで本当に空力に頼ることが出来ないのか？








それこそジムカにおいて他人がやっていないこのダウンフォースを味方に出来れば大きなアドバンテージになるはず。
では低速からダウンフォースを得るにはどうすれば良いのか？


ここで話は戻りますが、そもそもダウンフォースはどうやって発生するのか？



ダウンフォースとは逆に揚力の話ですがwikiによれば

＞揚力は、物体が流れを変えた事で生じた圧力差により、その反作用として生じる。 上図のように、平板が流れに対して斜めに存在する場合、流体は平板に沿って流れる。平板の下面においては流れと平板が衝突する事によって、平板の上面ではコアンダ効果によって流れが平板に引き寄せられる事によって、流れの方向が斜め下向きに変えられる。流れが上下非対称になり、平板の下面より上面の方が圧力が低くなる。（上図において、流線の間隔が詰まっていると圧力が大きく、開いていると圧力が小さい事を示している。但し、流線の密度が常に圧力を表しているわけではない。）その圧力差によって揚力が生じる。


らしい。つまり物体を挟んで上下の圧力差を作って、圧力の低いほうにその物体が引き寄せられるという物。
F1のウイングなどではこの作用を利用し、ボディ下面ではグランドエフェクトを得ています。
グランドエフェクトとは、調べると連続の方程式（断面積が狭ければ流体の速度は上がる）とベルヌーイの定理（流体の速度が上がれば圧力は下がる）によって発生するものらしい。
だからGTカーなどは車高を低くして断面積を狭くし、流速を上げてボディ下面の圧力を下げてやることによってダウンフォースを得ることが出来るみたいです。



でもこれは上にも書きましたが、あくまで車高が低くて速度が速くなければ圧力を低くすることは難しいのです。



じゃあここで発想を転換。強制的にボディ下面の圧力を低くしてあげたらどうなるか？
実は自分のこの疑問を実行している人達がいました。それは
「もしこの世にレギュレーションなど存在せず、サーキットにおいて最速の車を作るとしたらどうなるのか？」という考えのもとつくられたのがこの車。



レッドブル X2010-X2011


これはGT5（ゲームです）の架空世界の車ですが、現在の最先端のテクノロジーを結集して出来た車だそうです。
この車は以前話したように乱気流を発生させるタイヤにはカバーをしたりウイングを可能な限りバランスを見ながら大きくして、レギュレーションに縛られずセオリー通りの事をとことんやっています。（ちなみにニュルブルクリンクでF1より20～30秒速いそうです!!）

中でも自分の疑問に対する答えが



コレ。一昔前にはファンカーと呼ばれて出場した試合ではあまりにラップライムが速すぎて即座に出場停止となった仕掛け。ちなみに2010年モデルから2011年モデルではより効率の良いファンへ変更しています。
何をしているのかというと、このファンによって強制的に下面の流速を上げ、かつ空気を抜き取り圧力を下げることが出来るので走っていなくてもグランドエフェクトを発生させることが出来ます。これによってこのマシンは理論上スペースシャトルの離陸を遥かに凌ぐ8.25Gのコーナリングができるらしい！？
実際にあったらドライバーの気力が持ちませんね（笑）

結局言いたかったことはこのような反則ワザを駆使すると


低速においても空力を味方につけることが出来ます！



なので自分が思っていたボディ底面の圧力を下げてやるのはジムカにおいても効果がありそうです。
しかしこんな感じのファンにエンジンの動力を伝える構造は個人レベルだと製作不可能です・・・重くなりそうだし。でも流速までは上げられなくても圧力を低くすることは出来そうです。

そのうちやってみるかなぁ？やっても車高高いから結局あんまり意味無いような・・・（爆）


それでも少しでも効果があるのであればアドバンテージになるはず！！
前面投影面積を広げてまでやる意味あるならやってみようかな？


効果がある・・・そう信じたいです（笑）


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。