NACAダクトのお勉強

こもりん.さんがダクトのアップデートを行っているのを見て，「そういえばダクトって，凹型と凸型はどっちが性能良いんだろう・・・？」と気になりました．

気になったら調べずにいられないのが性分なので（笑），早速調べてみると，凹型の代表格としてやはり「NACAダクト」が出てきたのですが，これに対する凸型の代表格は何だろ？と思ったら，「エアスクープ」でした．

「NACAダクト」というのは，こういう形状（↓）のダクトで，



NASAの前身である「National Advisory Committee for Aeronautic（アメリカ航空諮問委員会）」で開発されたダクトだから「NACAダクト」なのだそうです（ちなみに，私はコレを「ナ・カ・ダクト」と読んでいたのですが，正しくは「エヌ・エー・シー・エー・ダクト」と読むのだそうです）．

一方の「エアスクープ」は，こういうヤツ（↓）ですね．



両者の違いをざっくり言うと以下だそうです（↓）．

　　NACAダクト　 ・・・　空気抵抗（ドラッグ）が小さいが，流入量も少ない
　　エアスクープ　・・・　空気抵抗（ドラッグ）が大きいが，流入量は多い

そして，もう1つこんな特長もあるのだそうです（↓）．

　　NACAダクト　 ・・・　低速域では機能しない
　　エアスクープ　・・・　低速～高速まで安定して機能する

なので，低速域が中心で車速を問わず冷やしたいラリーカーでは「エアスクープ」，高速域が中心でドラッグを気にするル・マンカーでは「NACAダクト」を用いる事が多いのだそうです．


ふむふむ．なんとなくは分かりましたが，もう少し原理的な情報がないかなぁ～？と調べてみたところ，CFD（Computational Fluid Dynamics）で比較しているサイトを見つけました．これを意訳しつつ読み解いてみると，


（XPLR//CREATE：NACA Duct vs. Scoopより）

「エアスクープ」は多かれ少なかれ空気を開口部に「押し込む」のに対し，「NACAダクト」は独特の形状によって低圧域を作り出し，空気を「吸い込む」という違いがある．両者の風量を比較すると「エアスクープ」の方が吸入量は多い．


（XPLR//CREATE：NACA Duct vs. Scoopより）

つまり，「NACAダクト」は「エアスクープ」の約半分しか吸い込めないという事だが，これイコール「エアスクープが優れている」とはならない．「エアスクープ」はより多くの空気を押し込む事が出来るが，気流を乱し，ドラッグを発生させるからである．


（XPLR//CREATE：NACA Duct vs. Scoopより）

なるほど，なるほど．これでメカニズムは大分理解が進みました．やはり「エアスクープ」の方が「流入量は多いが，ドラッグも大きい」で間違いないようですね．まぁ，形状から想像すれば当たり前と言えば当たり前な気もするので，もう少し「NACAダクト」の方の理解を深めみようと調べてみたところ，こんな解説を見つけました（↓）．




「NACAダクト」は，元々「エアスクープのドラッグを減らしたい」というニーズから生まれたそうで，使いこなすには色々と制約条件があるそうです．

1つ目は，入口に段差を設けない事．



入口に段差があると，それで渦が出来てしまい，狙い通りに空気を吸いこめないのだそうです．


2つ目は，取り込み口の上部に丸みを持たせる事．



丸みをもたせず，単なる先の尖った開いたにすると，それで渦が出来てしまうのだそうです（↓）．




3つ目は，取り込み始めのサイド形状は切り立った形にする事．



これによって，下に引き込む渦を作り，真ん中部分で吸い込む流れを作れるためだそうです．


4つ目は，取り込み口の周辺は逆に形状を滑らかにする事．



これによって，取り込み口周辺は渦をなくし，気流がなるべく中央に集まるようにするのだそうです．


こういった機能を確実に発揮させるために，寸法に対しては以下のような注意点があるそうです．



　　・ダクトの開始点は，ダクトの横幅の2倍の距離を取る
　　・取り込み口はなるべく深くし，剥離が起きないようになだらかにする
　　・ダクトの深さは，ダクトの横幅の1/5は必要

なお，「NACAダクト」は吸入口としての用途以外に，排出口としても使う事ができ，ディフューザー下面等に使うと効果的なんだそうです（↓）．




以上，「NACAダクト」のお勉強でした．

昔のスポーツカーは「NACAダクト」をよく使っていましたが，最近は見ないなーと思ったら，こんな違いがあったのですね．きちんと使いこなすにはそれなりの知識が必要なようですが，上の画像のように現役のレーシングカーでも使われていますし，適材適所で使えば効果的なんでしょうね．