• 車種別
  • パーツ
  • 整備手帳
  • ブログ
  • みんカラ+

PP01Zのブログ一覧

2013年05月27日 イイね!

★グランドエフェクターの空力的効果の考察★

★グランドエフェクターの空力的効果の考察★
2014.7.26 改訂(人気記事なので)


←今回の主役、GE(改)くん











長ったらしいパーツ考察!


いつものように始めたいと思います(笑)


空力に関する余談まで書いた、
ほんとうに長文なので、
興味のある方だけご覧ください。


その昔から空力改善で注目されているのはボディ下面ですよね。


ボディの周りを流れる気流のうち、
実に3分の1はボディ下面を通過するからです。


ゆえに、この分野での開発が成功すると、
ちょちょいのちょいで、
車の性能が激変します(高速域)。


ただ、昔から注目されて注力したい分野なのは分かってはいますが、
ボディ下面への付加物はどうしても、
組立工場での作業工程の増加、開発費、部品点数の増加、
などのコストの絡みで、
ボツになったり敬遠されがちです。


何せ、ボディがリフトアップされた状態でないと、
コノ類は取り付けできませんから。


できればライン上での流れ作業で効率良く取り付けたいメーカー側にしてみれば、
高速域での空力性能は間違いなく上がるとはいえ、
法的に許されている最高速度が、
40~100km/hという低い速度域の日本という国で主力販売するのでは、
いくら総生産台数が多くても、
人的・物的コストと見合ったものにはならないので、
そう簡単に採用とはなりません。


素人が、走った瞬間、
こうしたパーツの効果(恩恵)を感じれるわけでもありませんから。


なので、こうしたパーツは、
一部のスポーツ系のクルマや、
「走り」の車造りを重視したメーカーのクルマに主に限られます。


話しズレタ…。



さて、その下面に取り付ける、パーツ……、


 『グランドエフェクター』。


さぁ、このパーツの実態はいかに!?




■■ 質量 ■■


 ボルト類&ステー……355g


 台座+スポイラ―(片側)……320g
      〃    (両側)……640g


 総質量……995g


 ボルト類とステーだけでもかなりの質量がありますね。
 軽量化という観点では、取り付けることはマイナスの要素です。
 ただし、ステーは鉄製で3mm厚という、かなり分厚い頑丈なものです。
 それゆえ重いのですが…。

 高速域の風圧に対して、しっかり台座とスポイラ―を保持し、
 機能性を低下させないという点では、この重みはプラスの要素ですね。



■■ スポイラ― ■■

 幅:300mm
 高さ:22mm
 奥行き:30mm
 角度:奥行き半分(15mm部分)で角度変化あり。

 
     前半15mm…約23°
 
     後半15mm…約57°


 両面テープと2ヶ所のリベット留めで固定されています。
 思っていたよりもかなり硬い素材。強化ゴムのようです。
 プラスチックに近いほど固めです。
 これならば、かなりの高速域でも風圧に耐えてくれそうですね。


 “角度”に関しては、2段階の変化です。
 まず走行風は緩い角度(約23°)に当たり、
 そのあと、きつめの角度(約57°)によって下部に流されます。
 これによって、空気流に対して “仕切り板”となってしまうスポイラ―。
 それが生じさせてしまう空気がぶつかる抵抗値(Cd値)を極力低減させつつ、
 空気流を変化させる狙いがあるのかもしれません。


 ただし、後述しますが、実際は…。



■■ 台座 ■■


 1mm厚のステンレス製ですね。
 これぐらいの硬さがあれば、風圧でたわんだりしないでしょう。
 
 ステンレス製で、錆びにくいのも床下パーツにとってプラス要素です。
 
 興味深いのは、台座の前後に“折り込み”が付いていることですね。


 台座『前』部分の折り込みは、高さ9mmで“上”向きに55°のものが。

 台座『後ろ』部分の折り込みは、高さ7mmで“下”向きに45°のものが。


 おそらく、曲げ強度を出すことが第一目的なのでしょうが、
 台座にも「小スポイラ―」効果を持たせようとしたのかもしれません。
 
 実際は効果は薄い…というか無いに等しいかもしれませんが。
 

 …しかし!
 

 ただの台座にする、というので満足せず、
 こういう細かいところまで気配りをしたその心意気と工夫は、
 安くはないお金を払って購入する消費者に対して、
 グッジョブな要素なのではないでしょうか。



■■ 取り付け位置 ■■


 まず最初に、前後の空力バランスというのも大事ですよね。
 “空力中心”をどこに置くか、というのも大切です。


 至極、端的にいえば、
 前が強ければ、挙動はオーバー方向に。
 後ろが強ければ、アンダー方向に。

 
 このDC/DBインテRも、設計は古いですが、
 ちゃんと空力バランスを考えて世に出されました。
 もちろん床下などはやっていません(笑)
 やっているのは前後のスポイラ―程度です。

 
 でも、それによって前後のCl値(揚力係数)をきちんと整えています。
 DC(3ドア)とDB(4ドア)。
 それぞれのリアスポイラ―形状をそれぞれ最適なものにするために、
 形が違う別の設計になっているのは有名な話ですね。
 コストで考えれば、車幅がほぼ一緒なので、
 同じものを使ってもよかったわけですが。
 空力バランスを考えて、
 それだけ真面目に風洞実験され、
 鈴鹿130Rや筑波で実走行でテストを重ねて煮つめられ、開発されたわけです。


 さて、このパーツは前後の位置で言うと運転者の足元ぐらいでしょうか。
 車体が長いDB8インテRでは、
 DC2より少し前気味の中央に設置されることになります。
 空力バランスは、やや前寄りにシフトしますが、
 中央付近に設置されるので、
 純正メーカが煮つめた本来の空力バランスをそれほど崩しません。
 これは良いことですね。
 

 ちなみに余談ですが、空力バランスは大事です。
 皆さんご存じのように下手に大型のリアウィングをつけると、
 高速域でフロントがリフトして、舵が効きにくくなったりします。
 ディフューザーを取り付けると、
 限界挙動がピーキーになったり、ポーパシングが生じる危険があります。

 
 ポーパシングというのは、
 車体のピッチング(車体の前部と後部が激しく上下に揺さぶられること)を
 グラウンド・エフェクト効果が増幅させてしまう現象のことです。
 加減速や路面の凹凸などで車体が上下に振動した際に、
 グラウンド・エフェクト効果が失われて車体が大きく跳ね、
 その直後に効果が回復して車体が強く路面に吸い付けられる場合がある。
 これが短いサイクルで激しく繰り返され、
 激しいピッチングを起こして止まらなくなってしまう現象のことです。
 しかもこれが瞬間的に起こってしまうのが怖い所です。
 ドライバーにはどうしようもできません。

 
 1999年のル・マン24時間レースに出場したメルセデスベンツ・CLRは、
 激しいポーパシングの末にコントロール不能となって宙を舞い、
 ぐるぐる空中で舞って大クラッシュを起こしたのは有名な話ですね。

 
 市販車でも、それほど酷いものではないとしても、この現象は起こりえます。
 硬いバネレートの、車重が軽い車が、かなりの高速走行中に、
 バンピーな路面に乗り上げてフロントが跳ね上がると、
 空力が反転して、挙動が予測不能の不安定な動きを起こすことが有ります。
 ポン付けパーツで中途半端にフロア下面のエアロ分野をイジると、
 高速域で痛い目に遭いますので、気をつけましょう。


 もちろん法定速度を守っていれば、
 軽いメリットの効果を感じる程度で、危険は極微小です。


 さてさて話を戻しまして。

 
 パーツの発揮する効果抜きで、
 取り付けの “位置” だけを考えるなら、
 このパーツの取り付け装着位置は “中央” に近いので、
 純正空力バランスをそれほど崩さない、
 もしくはフロント・リアの揚力をバランスよく低減できるというのはプラス要素ですね。



■■ このパーツに対しての個人的に感じる“問題点”■■


 この商品が謳うのは…、

 
 いわば前面から来る空気流に対して“仕切り”を設置し、
 横方向に空気流の方向をかえさせて
 その後部の空間に流れる空気量を減らし、
 それによって、その空間に負圧を生じやすくし、
 車体を下に引き寄せるDf、
 なんと “ダウンフォース”を発生させる!
 …というものです。
 

 自分がまず感じたのは、この小さなパーツで、
 Df値なんて望むのはもってのほか、
 しかも上向きのスポイラ―が付いているならまだしも、
 下向きのスポイラ―なんだから、
 逆にDf値を下げる(Cl値を上げる)方向性のものなのでは?
 と思いましたが…。
 まぁそれは置いておいて…。


 実際の空力は、商品の謳い文句のような、
 そんなに単純なものではないです。

 
 問題点は2つでございます!


 
 ●1……負圧がアダになる!


  もし商品説明にあるように、
  上手く空気流を仕切れて、
  理想的な負圧が生じた! と仮定します。


  しかし…。

 
  負圧が生じるということは?

  
  負圧なんてほどのものが生じてしまうと、
  NAエンジンの作動原理でおなじみですね。
  そこに空気が流れ込みやすくなってしまう、ということです。
 

  負圧によって車体も下方向に引っ張られるかもしれませんが、
  同様に空気も引っ張れるようにその空間の近くに引き寄せられるように流れ込みます。
  おそらく前後左右から空気が流入します。

  
  つまり、「乱流」が発生し、車体下の空気の流れがゴチャゴチャしだすと言うことです。
  空気がスムーズに流れなければ、下面の空気の流れが混雑するどころか、
  空気同士が「足を引っ張り合い」、抵抗値が増えます。
     

  おや?
  
  おかしいですね。
  狙いとは違い、整流させるどころではありません
 

  しかも、車は当然加速すればするほど、前から次々に押し寄せる“風圧”によって、
  空気はさらに下面に流れ込んできます。

  
  こんなのでは、かえって……、
  揚力…発生しちゃうんじゃない?

  
  ありゃりゃ…。
  こんなことになるなら、付けなかったほうが良かった、的なことに…。


  足回りで例えるなら、「ダウンサスだけ変えた状態」の様なものです。
  これだけのパーツだと、不自然な「乱流」が生じ、
  かえってドラッグ&揚力の要因になるからです。


  グランドエフェクターの後部からリアバンパーにかけても、
  空力パーツを幾つか追加して仮面の空気の流れをきちんと調整することが必要です。


  「負圧(マイナスリフト)」発生とは言わず、
  「下面の空気の流れを変える」程度の謳い文句に留めておいたほうが…。



 ●2……高さが足りないぞっっ!



  え~、はっきり言うのは大変恐縮ですが、
  この吊るしの状態の仕切り板では、空気流は「横」には流れてくれません。


  スポイラ―の “高さ”が足りません。
  空気流の仕切り板として活躍してくれるためには、
  地面ギリギリまでスポイラ―がのびている必要があります。
  (そこまですると地面の凸凹にヒットして擦ってしまうので、
   走行不可になってしまいますが。)
  

  22mm程度の高さでは、
  空気流はこの仕切りを軽く“乗り越えて”しまうのです。
  それはそうです。
  空気の性質は、『重さ』もあれば、『粘性』もあるからです。


  高速域では、わずかに流れが変わるかもしれませんが、
  負圧を生じさせるほど空気流を防げるパーツではない、ということです。


  さらに致命的なことに、角度が付いているのは仕切り板としてはNGです。
  揚力低減を考えてのことだと思うのですが、仕切りとするためには、
  地面に対して垂直に仕切られているほうが良いです。


  そもそもこれを別として、
  グランドエフェクトを発生させるために不可欠で重要な、
  サイドスカートの高さが足りません。
  本当に下面でグランドエフェクトなるものを発生させるためには、
  まずシャーシ下面と一般流を隔離することが必要です。
  両側サイドスカートを伸ばし、地面とシーリングしないといけません。
  そうでなければ、
  ボディ下面を“縦”に仕切るものが両サイドに必要です。
  


……問題点を総括して判断すると、


  負圧と風圧の問題、さらに様々な高さが足りないことから、
  前方からの空気流はスポイラ―に沿ってすべてが横方向に曲がってはくれない。
   よって、残念ながらグランドエフェクト、Dfは発生しない!?。
  かえって、スポイラ―がリフトを生む乱流という害悪を発生させているのでは?!
  ということですね。




■■ このパーツに実績ある効果の真髄とは!? ■■


 んじゃぁ、
 このパーツを取り付けると本当はどうなっているのか!?

 
 実際に起きている現象は商品説明とは違うものなのに、
 多くの方が効果を体感できています。

 
 ということは、このパーツ装着によって、
 “別の何か”が起きているので、
 体感できるほどの効果が生まれていることになります。

 
 わたしは科学者ではなく素人なので、間違っているかもしれませんが、
 手元にある権威ある空力に関する数冊の本を参考に、仮説をたててみましょう。

 
 本当のところはどうなっているのか?
 


―― 仮説 ――

 
 
 “空気流の脈動”と関係があると睨んでいます。


 空気流は “渦” をまくのは承知の事実ですが、
 実は、空気流は物体表面に沿って一定に流れるのではなく、
 “脈動”しています。
 “振動”し……。
 “非定常” な流れであり……。
 “振幅” を生じさせます。
 当然、“上下”にも。それ以外の方向にも。
 人間の血管を思い浮かべるとイメージし易いかもしれません。
 『ドックン…。ドックン…。』
 と脈打つ、あれでございますね。
 空気流も脈打つわけです。


 良くカタログや雑誌に、
 風洞実験の空気の流れをスモークによって可視化したものがあります。
 あれだけを見るとスマートに流れているように見えますが、
 実際は、そんなに単純なものではないです。
 かなりあちこち複雑に振動、つまり脈動しながら流れています。

 
 この状態を分かりやすく日常の何かで試して可視化するとすれば、
 

 ブラックのコーヒーに、ミルクを上から円を描くように注いだ後、
 フォークで軽く四方八方にかき混ぜてください。
 ミルクのスジがグルグルと複雑で細かいマーブル模様になると思います。
 あれです。


 空気流の脈動によって、
 移動する車体の周りでも空気の3次元マーブル模様現象が生じているわけです。
 単純な規則性があるならよいのですが、
 3次元に脈動するので、複雑に正圧と負圧を生じさせます。
 ホント厄介ですね~。
 大胆に言うと2度と同じ空気流は生じない。
 とも言えるかもしれません。
 

 これが車体に悪さをしているんですね。
 揚力と抵抗の増加を招いている、
 まぁ厄介な現象なわけです。


 床下でも、空気の脈動が生じています。


 ここからが仮説ですが。

 
 おそらく、この“空気流の脈動”を、
 前述したあの無意味なスポイラ―によってではなく…。

 
 
  “台座” 


 ……によって整流させているのではないでしょうか。

 
 おっと!?

 
 完全に脇役だった台座に、
 いま、スポットライトがっ!

 
 どういうことかと言うと。

 
 ディフューザーがない車の場合、
 空気はエンジン下部とサスペンション部品などがある、
 モノが複雑に立体交差した空間を通ります。
 それで、
 空気が前方からボディ後方に向かおうとする時、
 かなり大きく混沌とした空気脈動が発生していることでしょう。

 
 その空気流が、

 
 “大きく” 脈動する前に、

 
 “早い段階”で、

 
 この台座が水平後方に立ちはだかることで、
 とくに “上部” に膨らまないよう整流し抑えてくれ、
 空気の渦が本来よりも “縮小”します。
 “小さい脈動”になるんですね。

 
 これで流速を落とす邪魔な乱流がサイズダウンしつつ。
 なるべく真っすぐ後方に向かいます。
 

 これによってダウンフォース発生!
 …とまではいかないですが…(笑)


 大きな乱流になるのを防いで、
 “後方” で発生する不必要なリフト要素をかなり抑えられる理屈になります。

  
 特に速度が上がれば上がるほど、床下に流れ込む空気流も増加します。
 当然、床下の空気の脈動も速度に比例して大きくなるので、
 速度が上がれば上がるほど、この台座が担う整流効果が大きな役割を果たします。


 ですから台座にくっ付いている小さく高さのないスポイラ―よりは、
 十分存在意義があります。
 当たり前の話、ゼロリフトは無理でも、
 何もないノーマル状態よりリフトを低減することはできるはずです。

 
 ここまででスポイラ―を役立たずのように言いましたが、
 スポイラ―はスポイラ―で、
 『より後方に渦を発生させる。』
 という点では、良い働きをしていると思います。

 
 と、いうわけで。
 この空気流の脈動の抑制効果によって揚力が低減し、
 車体の浮き上がり現象が抑えられる結果として。
 

 タイヤにかかっている荷重グリップが、
 
 “増す” (ダウンフォース発生がする)のではなく、
 
 “抜けにくく” (リフトしにくく)なる。
 

 特に旧車は、床下整流パーツなんて採用していないので、
 高速域では大きく乱れた空気流脈動によってリフトして、
 そして接地荷重が減り、
 ステアリングが軽くなるものなので、
 その元凶のリフトが減って、
 ステアリングが重くなるように感じた、とか。
 ふらつかず安定感が増した。
 など、多くのインプレにあるような“体感”をできているのではないでしょうか。
 
 
 やはり操縦性の安定に効果があるわけですね。
 そして床下整流していない旧車に効く!

 
  『“台座”による空気流の脈動の拡大抑制』


 これがこのパーツの効果があるといわれる由縁ではないでしょうか!


 実験データや数値なんて出していない、当てずっぽう理論ですが(苦笑)



■■ 最後に ■■

 
このグランドエフェクターというパーツが世に出て、
かなり時間が経っていますが、
似たようなパーツを自動車メーカーが純正採用しているか?
というと、「?」ですよね。
本当に効果のある良いものなら、
採用してもいいはずです。


ただ、


 ●製造コスト・取り付け人件費のコストの絡み。
 ●最低地上高に対しての陸運局によって解釈の違う車検の絡み。
 ●さまざまな路面走行に関しての安全性・耐久性。
 ●抵抗パーツであり、さらに本来は速めなければいけない下面の流速を落とす方向のものゆえ。


いろいろな問題から採用していないだけなのかもしれません。


よーく調べると、
ランエボ10では似たような純正パーツがありますが、
やはり上記の理由と絡んでなのか、
「オプション」扱いです。


まぁ、こういう、ちまちまパーツより、


広くフラットに覆えるディフューザーを、
ドンっ! と付けちゃったほうが空力効果は高い!


ですし、
組立ラインで付けれるのに、わざとオプション扱いにして、
ディーラー工場での取り付けにして、
作業点数(工賃)をより多く余分に稼ぎたい、
というのもあるかもしれません。


コストカットしてメーカーは利益を上げ、
オプション装着させる下請けのディーラーも儲けられる。
上手く商売が回りますね(笑)


…というのが現実なのかもしれないですが。


しかし、
また事実なのは、
このパーツを装着された多くの方が、


  『これは良い!』


  『買いです!』


と、太鼓判を押されていることです。



実際私も、このパーツを装着した、
S2000・エボ・FD・ロードスター乗りの方に、


  「高速コーナーが “楽しくなる”。」


と、強くお奨めされたので装着しました。


 「速くなる」より、

 「楽しくなる」という言葉弱いもので(笑)


そしてわたくしも実際に効果を如実に体感できたわけです。



グランドエフェクター。


本来の役割的には、
命名するなら、


 『アンダー・フロア・ストレーキ(もしくはスパッツ)』


だったんじゃね?
と個人的には思います。


当然車種によってボディ下面が違うので、効果も違うでしょう。
よって、体感できるかは人それぞれ。車それぞれ。
というのもありますが。


ここまで長々やってきて失礼な話ですが、


“理屈” のなかで、


  効く!


  いや効かない!


そんな、うんぬんは置いておいて。
市販パーツは自己満足の世界ですので。
また、『“やってみなければ”分からない』世界でもありますので。


  興味があるなら付ければよし。

  興味がないならそれでよし。

  その人が体感できればそれでよし。

  体感できなければ、外せばよし。


何といってもこれは返品できるんだし。
どっちが正しいとか良いとか悪いもないですしね。



しかし個人的には、


  一般的なエアロパーツのようにエクステリア・デザインを変えずに済む。

というのと、

  オイル交換やパーツ脱着の点で、 
  とても整備性の悪い大がかりなディフューザーを付けるのよりも手軽。


でも体感できる!


ということで、
興味のある方。


 「お試しあれ!」


というパーツですね。







文…長すぎや…w
Posted at 2013/05/27 19:06:11 | コメント(0) | トラックバック(0) | 考察 | 日記
2013年05月25日 イイね!

★★純正ミラーとGT2ミラーの空気抵抗値と損失馬力の比較考察★★

★★純正ミラーとGT2ミラーの空気抵抗値と損失馬力の比較考察★★空気抵抗値と損失馬力の比較考察◇











■■■■■■■■■■■■■■■■■

今回、GT2ミラーへ変える狙い。

① サイドの視界確保(死角の縮小)
② 軽量化
③ 風切り音の低下
④ 空気抵抗の低減

■■■■■■■■■■■■■■■■■


■■サイドの視界確保■■

社外シートレールで着座位置を下げた結果、
交差点で、特に“右折”する時、
ドアミラーに横断歩道がすっぽり入り、
歩行者が全く見えなくなりました(笑)

『ドアミラー、邪魔っ!』

何度そう思ったか。

夜間走行時は特に恐ろしいので、
『人いないかなぁ…』
と徐行していました。
安全で良いことなんですが(笑)

『ん~、もどかしいっ!』

そこで、そのドアミラーの死角を少しでも減らしたい!
というのがこのGT2ミラー装着の最大の理由です。

効果はと言うと。
かなりドアミラーが小さくなってくれたのと、
ステーがとても細いおかげで、
死角が激減し、安心して街乗りできます。

しかし思っていたよりサイズが大きかったですね。
確かに小さくはなっているのですが、
どこかの軽自動車の純正で付いてそうなサイズです。

F1タイプのもっと小型GTミラーにすれば良かったかなぁ…。

逆にいえば、
ミラーに映る“後方”の視界性は、
純正と比べてほとんど落ちていないので、
良いと言えばよいのですが。

何が心配って、
楽しみにしていた、
空気抵抗の低減面で効果が出るか、
ちょっと不安…。


■■デザイン■■

デザインは好きですね。
実物を見ると写真よりも、
素直にかっこいい。
空力的に機能美な良い感じの形してます。

ただ、カーボン調は3流の造りです(笑)
もっと何とかなっただろう的な仕上がりです。
遠めからはいいけど、
寄って見ると、
思いのほか、ダサい。


なので、皆さんにお奨めしたいのは、
カラーは『ブラック』で注文して、
そのまま装着して、渋くキメるか。
自分で質の高いカーボン調シートを張るか。
ボディ同色に塗ったほうがいいです。

これを付けている、みんカラ先輩方によると、
色あせるみたいなんで、
そしたらボディ同色にしようかなぁ。

■■軽量化■■

純正ミラーは、1190g。
両側合わせて、2380g。
角度調整が電動式のミラーは重いんですよね。

GT2ミラーは、350g。
ん~、軽い! 
両側合わせて、700g。

-1680gの軽量化です。

もともとドアミラーは重心より高い位置にあるのと、
端っこに付いているものなので、
この軽量化は対遠心力に効果的です。

体感は…、まぁ難しいですね(笑)

でも軽量フェチの方には、たまらないですよね。

■■空気抵抗■■

さて、これが、メインと言っちゃぁ、メインです。
今回は、この空気抵抗に関する考察がなかなか面白いものになったので載せたいと思います。

長文です(笑)。
なので、興味がある方だけ読んでください。
遊び半分。本気半分です。
素人なので、つきつめた計算はしていません。
間違いがあれば、大目に見ていただくか、訂正を教えてください。

さて、オープンカーに乗っている方は、
この空気抵抗を感じることがあると思いますが、普通その機会はありません。
日常生活では、乗り物でとなると、チャリンコに乗っている時ぐらいでしょうかね。
しかし知らないところで、車は常に空気抵抗と猛烈な格闘をしてます。

ドアミラーは、ボディに比べれば小さいパーツとはいえ、
気流に対して突起物として取り付けられますし、
後方に大きな剥離領域が存在する形状を有してます。
このため、ドアミラーは自動車の『抗力』(抵抗)を増加させ、
高速走行時には風切り音が発生します。

空気抵抗を少なくするには、
抵抗を受ける面積を減らす(前方投影面積を減らす)。
気流を上手く受け流す形にする(空気抵抗係数(CD) を減らす)。
そのどちらかが有効です。

空気抵抗が少ないと、
駆動力のロスが減り、同じ条件ならばより少ない燃料で走ることができます。
同じエンジンであれば、より速度を出すこともできます。

GT2ミラーのように小型のアフターパーツは、それを狙っているわけです。

空気抵抗と、特にそれによる騒音の発生に関して、
ドアミラーというのは考慮すべき箇所で、
空力騒音に関してはドライバーに部品が近いがゆえに、顕著です。
しかも、0.5mmの段差でも、騒音発生の原因になります。マジな話。

ですから自動車メーカーもドアミラーのデザインと加工精度には、
モデルチェンジのたびに、開発段階から力を割き、
騒音の出にくい、抵抗の少ない造形へと試行錯誤して洗練させてきます。


とは言いましても、
正直なところミラーを変えたところで、

「そんなに変わらないだろ~」

と思っていました。
…が、計算すると面白い結果が出ました。


空気抵抗は下の式で定義されます。

D= Cd × 1/2 × p × uの2乗×A

D:空気抵抗(N)
Cd:抵抗係数(無次元)
p:空気の密度(kg/㎥)
u:流体と車との相対速度(m/s)
A:全面投影面積(㎡)

この式に実際の値を代入していくわけですが、
下記の条件下での数字上の仮定とします。

■ボディと干渉した空気は考えないこととする。
 ドアミラー単体でのもの。

■無風。

■晴れた日。

■平地。

■空気の密度は四季によって違うが、ここでは一律1.1Kgf/㎥とする。

■純正ミラーは『立方体』形状。
 GT2ミラーは『半球』形状としてのCd値を設定する。よって、

 純正ミラー… 1.1。
(実際は完全な立方体ではないのですが、わかりやすくするため、この一般値にします。)
 
 GT2ミラー… 0.4。
(実際は半球よりもCd値的に優れた形状をしているのですが、
 半球がいちばん近いと思われるため、この値にします。)
 
 ※ちなみにイルカは0.06です。すげぇ~。

■ステー部を含めた純正ミラーの『前面投影面積』は大体の実寸値のとおり下記の値とする。

 ミラー部分…0.2m(横)×0.13m(たて)= 0.026㎡
 ステー部分…0.04m(横)×0.05m(たて)= 0.002㎡

 0.026+0.002= 0.028
 0.028×2(ミラー2個分)= 0.056㎡


■GT2ミラーの前面投影面積は大体の実寸値のとおり下記の値とする。

 ミラー部分…0.125m(上辺)+0.17m(下辺)×0.085(たて)÷2= 0.0125㎡
 (台形型)
 
 ステー部分はほぼ面積がないので0とする。

 0.0125×2(ミラー2個分)= 0.025㎡

■時速は、下記の理由により、その数値に設定。

 ●60km/h走行時……街中の最高速度。
 ●100 km/h走行時…高速道路の最高速度。
 ●180 km/h走行時…リミッタ―作動速度。
 ●230 km/h走行時…DC/DBインテのサーキットでの最高速度として仮設定。(実際はもっと出るかも)
 ●300 km/h走行時…F1スピードレンジでの考察のため。

 時速を秒速に直す必要があるので…。

  60 km/h= 16.7m/s
  100 km/h= 27.8 m/s
  180 km/h= 50m/s
  230 km/h= 63.9 m/s
  300 km/h= 83.3 m/s



★さて、代入の例でございます。(例:純正ミラーで60km/h時)

 1.1×1/2×1.1×278.89(16.7の2乗の値)×0.056= 9.448N


――さて、
面倒くさい途中の計算は省いて、
結果だけを見てみましょう(笑)
空気抵抗値のNだけではイメージしにくいので、
別に『損失馬力』も算出してみました。


■■■純正ミラーの場合■■■

―『空気抵抗』― 

※ 1kgf=9.8N 

※()内はkgfの値。

●60km/h走行時…… 9.448N (0.96kgf)
●100 km/h走行時… 26.184N (2.68kgf)
●180 km/h走行時… 84.7N (8.64kgf)
●230 km/h走行時… 138.34N (14.12kgf)
●300 km/h走行時… 235.088N (23.98kgf)

―『損失馬力』―

※()内は左右ミラーにおける損失の値。

●60km/h走行時…… 0.107馬力 (0.214馬力)
●100 km/h走行時… 0.495馬力 (0.99馬力)
●180 km/h走行時… 2.881馬力 (5.762馬力)
●230 km/h走行時… 6.013馬力 (12.026馬力)
●300 km/h走行時… 13.322馬力 (26.644馬力)

……純正ドアミラーの、この結果、面白いですね~。

『抵抗』という点では、
100km/hで約3kgf分の抵抗が車にかかり、
車の運動の足を“引っ張る”わけです。
3kgって何気に結構重いですよね。

180km/hでは約9kgf!
これを物理的に乱暴に例えると、
お米10kgの1袋分にちかいです!
ということは…、
またもや少し乱暴に考えると、
せっかくボンネットをCFRPなどの軽量タイプに交換しても、
180km/h付近では、純正ドアミラーの抵抗で、
簡単にチャラになってしまう計算になってしまいます。
ちょっと力の見方が違うかな?
まぁいいや。

『馬力』ということでは、
100 km/hでは1馬力の損失です。
230 km/hでは12馬力も損失しています。
タイプRの吸排気パーツは新品購入だとけっこう高額ですが、
頑張って買って吸排気パーツ交換して、
アップした馬力も…。
この純正ドアミラーの存在によって、
230 km/hでは帳消しにされてしまいます(笑)

300 km/hにおいては、約27馬力も!
まぁ、普通のインテRちゃんでは、
こんなに速度は出せないですが。

ただし!
これは“無風”状態での話です。
強風や台風の時など、
特に正面から向かい風が吹いている日は、
さらに抵抗が増え、損失馬力も増すでしょう。

ちなみに、損失を『仕事率(W)』で考えると、1馬力=約735Wなので…。
300km/hでは、50Wの電球を392個つけられるエネルギーを損失してます。
ん~…イメージわかない。
小さな商店街の道路を左右で196個づつ1m間隔で配置すれば、
200mちかく通りを照らせる損失エネルギーです。
100km/hでは約1馬力の損失なんで、
50Wの電球が14個は付きます。

はい、話がそれましたね(笑)

要するに、
ドアミラーとはいえ、
大きな空気抵抗、
大きな損失馬力、
つまり駆動力のロスになりうるわけです。
チューニングパーツとして、
なめてはいけないパーツだったんですね~。


さてさて、GT2ミラーはどうでしょうか。


■■■GT2ミラーの場合■■■


―『空気抵抗』―

●60km/h走行時…… 1.534N (0.157kgf)
●100 km/h走行時… 4.25N (0.434kgf)
●180 km/h走行時… 13.75N (1.403kgf)
●230 km/h走行時… 22.458N (2.292kgf)
●300 km/h走行時… 38.164N (3.894kgf)

―『損失馬力』―

●60km/h走行時…… 0.0349馬力 (0.0698馬力)
●100 km/h走行時… 0.161馬力 (0.322馬力)
●180 km/h走行時… 0.935馬力 (1.87馬力)
●230 km/h走行時… 1.952馬力 (3.904馬力)
●300 km/h走行時… 4.325馬力 (8.65馬力)


……おぉ~。だいぶ効果があるようです。

純正ミラー比で、

空気抵抗は、“ 83.8% ”の低減。

損失馬力は、“ 67.5% ”低減されています。

ん~。
すごい。

『抵抗』という点では、
純正と比べると、純正では100km/hですでに約3kgf分あった抵抗が、
GT2ミラーでは、300km/hでようやく約3kgf分の抵抗がかかります。
なかなかいいぞぉ。

『馬力』ということでは、
180 km/hで1馬力の損失しかありません。
つまるところ、日本の交通事情では、
ドアミラーによる損失馬力は、
限りなく0に近くなったということですね。
足を引っ張る存在ではなくなりました。

その損失をまたもや仕事率(W)で考えてみましょう(笑)。
300km/hでは、50Wの電球を127個つけられるエネルギーを損失してます。
純正は300km/hで392個だったので、50w電球265個分もエコです!

なんとこのGT2ミラーは地球にやさしいパーツでもあったのです(笑)。
ただし300km/h走行時ですが。
だからそんなにスピード出ないって。

物理に詳しい人が見たら、がっかりしそうな考察だなぁ(苦)

■■“結論”■■

やはり、
純正ミラーよりも、GT2ミラーのほうが、
空気抵抗面で優れていることが計算上実証されました。
たかがミラー。
されどミラー。
その交換効果は侮りがたしです。

ただ、この効果が“体感”できるか?
という話になると、
よほどの高速域でないと分からないでしょう。

はっきり言って、
街乗りでは、まずこのパーツ交換による恩恵にはわずかしか、あずかれません(笑)
高速道路で…どうかな?
って、ところでしょうか。
180 km/h走行時には純正比で約『7kgf』も抵抗が減りますから。
ただ、人様の迷惑になるのと、覆面P様にお世話になるのでヤメましょう。

ただ、高速時の“風切り音”は、かなり減ります。
気になる人には良いかも。

空域抵抗の減少による燃費の向上?
最高速度のアップ?
いやいや。
このパーツが活躍する舞台はサーキットですね。はい。
街乗りではいまいちでも、
検証のとおり、
サーキットなら、間違いなく『見えない』効果が期待できます。
230km/h出せるところなら、
9~10馬力も損失が減ります。
逆にいえば、ドアミラーの交換だけで、
その速度領域では9~10馬力UPするということです。

立派な空力パーツ!

と言ってもいいのではないでしょうか。


さらに。
後方視界の縮小さえ気にしなければ、
と言っても、そんなに悪くはならないのですが。
またデザインで好みに問題がなければ、エアロミラーより、
前面投影面積が小さく、Cd値の低い『GT』タイプのミラー交換のほうが、
運動性能への貢献効果が高いかもしれません。

先に触れましたが、
このGT2ミラーは、一般的なGTタイプのミラーよりも少し大きいです。
なのでS2000オーナーさんなどがよく付けておられる市販GTミラーは、
このGT2ミラーより空力効率がさらに良いと思われます。
さらに上を求める方は、F1タイプのGTミラーをお求めください。



■■おまけ■■


ここまで読まれて、
まだ、イメージがわかない方は、
ドアミラーのサイズに近い前面投影面積を持つ、
『手のひら』を実験に使ってください。
やりかたとしては、
走行中に窓を開けて、
指を閉じた状態の手のひらを出して、
手のひらの壁ってみてください。
100km/hでは、けっこうな抵抗を感じると思いますよ~。

下記にその数字的データを記載しておきますね~。

■■■手のひらを窓から出した場合(笑)■■■

(一般的な男の人の手のサイズでの前面投影面積……0.2m×0.09m=0.018㎡)

―『空気抵抗』―

●60km/h走行時…… 3.037N (0.31kgf)
●100 km/h走行時… 8.416N (0.86kgf)
●180 km/h走行時… 1.852N (2.78kgf)
●230 km/h走行時… 3.866N (4.54kgf)
●300 km/h走行時… 8.564N (7.71kgf)

―『損失馬力』―

●60km/h走行時…… 0.069馬力
●100 km/h走行時… 0.318馬力
●180 km/h走行時… 1.852馬力
●230 km/h走行時… 3.866馬力
●300 km/h走行時… 8.564馬力

手のひらが片手分しかないのに、
GT2ミラー2個分と数値が変わらないのは、Cd値が原因です。
手のひらは、1.1。
空気抵抗的に不利な形状のため。
GT2ミラーは、0.4だからです。
空気抵抗的に有利な形状のためだからですね。

しかし、おもしろい!
もしF1ドライバーが、
300 km/h走行時に手のひらをコックピットから外に出したら、
それだけで、約8馬力失われる(笑)!
厚めのレーシンググローブをしているから、
実際にはもうちっと上かも。
Posted at 2013/05/25 11:25:37 | コメント(0) | トラックバック(0) | 考察 | クルマ

プロフィール

Simplicity is the ultimate sophistication.
みんカラ新規会員登録

ユーザー内検索

<< 2013/5 >>

   1234
567891011
12131415161718
192021222324 25
26 2728293031 

愛車一覧

ホンダ S2000 どS2先生 (ホンダ S2000)
【盆栽カーに転身済み】 血が沸騰するクルマ。 ガチ・峠専用なので内容は公開しません。
ホンダ インテグラタイプR ホンダ インテグラタイプR
意のままに反応してくれる良いクルマ☆ まさにFFフォーミュラー。
マツダ アテンザスポーツ アテくん (マツダ アテンザスポーツ)
【手放し済み】  “鞍上人なく、鞍下馬なし”    “ver.2018仕様”
ダイハツ ミラココア ココちゃん (ダイハツ ミラココア)
新しく我が家に来た可愛いヤツ。 肩肘はらず、ゆるく乗るのにちょうど良さげ。 内装も ...

過去のブログ

2021年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2020年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2018年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2017年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2016年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2015年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2014年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
2013年
01月02月03月04月05月06月
07月08月09月10月11月12月
ヘルプ利用規約サイトマップ
© LY Corporation