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これまで『宙返り走行をする際には車両の速度は関係ない』という話をしてきましたが、速度依存で宙返り走行をする方法があります。
それは、ダウンフォースを使う案です。

ダウンフォースとは、空気の力で車両を路面に押し付ける力の事。
細かい説明は省略しますが、飛行機の翼が機体を持ち上げる力を作るのに対し、それを逆方向に取り付けて、車両を押さえつける様にするイメージです。
レーシングカーのサスペンションは非常に硬いのでダウンフォースを受けても車体自体が路面に当たる事は無く、タイヤを路面に押し付ける力として作用します。
これに因りタイヤのグリップが向上して速く走れるようになるという訳です。

速度に応じて増加するダウンフォースを説明する過程で、『ある程度の速度以上になれば理論上では背面走行も可能』というのがお決まりのネタみたいなものでして、それを具体的に計算した例がありました。
2011年2月にLeicester大学のT. Glossop, S. Jinks, R.Hoptonによって書かれた『Can anF1car drive upside down?(F1は逆さま走行出来るか？)』
前後ウィングの面積や迎え角、車両重量等を基に計算すると、180km/h程度で車両重量の2倍相当のダウンフォースが得られるとの計算です。
リヤウィングが3段で迎え角も最大前提との事ですから、モナコ仕様みたいなハイダウンフォース仕様でしょうか。


実際に風洞実験した動画がありました。
インディーカーの40%モデルを天井から逆さまに吊るして前方から100mph(160km/h)相当の風を与えると、ダウンフォースが重力に打ち勝つ事でモデルが天井側に持ち上がっています。



ただし、これらの結果から安易に背面走行が可能と判断する事は出来ません。

　【肯定側要素】
　　・レーシングカーのダウンフォースは、前後の羽だけでなく
　　　グランドエフェクトと呼ばれる車体底面と路面の間を流れる
　　　空気に因っても得られます。
　　　上式や風洞実験ではそれが考慮されていませんので、
　　　実際のダウンフォースはもっと大きい筈です。
　　　全盛期のGr.Cではトータルで車両の4.3倍程度のダウンフォースを
　　　発生させていたとも言われています。


　【否定側要素】
　　・先記Gr.Cのダウンフォースが車両の4.3倍な事を前提として、
　　　タイヤが路面に押し付けられる力は、下記の様になります。
　　　　　通常時：ダウンフォース＋重力＝車両重量の5.3倍
　　　　　背面時：ダウンフォースー重力＝車両重量の3.3倍
　　　背面時はタイヤが路面に押し付けられる力が不足して
　　　必要なグリップが得られない⇒タイヤが空転　となる事が考えられ、
　　　結果としてその速度に到達できないという可能性も有ります

先のSLS AMGで遠心力を使った時に背面時にかかる荷重が10G程度なのに対し、ダウンフォースだけを使った時の荷重は最大で3G程度と限定的。
となると、ダウンフォースは補助的に使う程度にしかならないのかも知れませんね。

前回の続き　というかおまけです。

車で宙返りをしてみたというもう一つの動画を見つけました。
イギリスBBCの人気番組『Top Gear』で2009年12月に放送されたものの様で、下水管を使っての宙返りを試みています。
ちなみに、使用されたTwingo133(日本ではTwingo RS)のエンジンは H4Mと呼ばれる直列4気筒の1.6Lですが、基本設計は我がマイクラC+Cに搭載のHR16DEと同じものです。
って事は、マイクラでも出来るって事？？？？(絶対にやらんけど)


結果は見ての通り、天井付近では車両が内壁から離れた状態となった上での宙返りとなりました。
遠心力が足らんかった　という事ですね。

動画から寸法関係を推測すると、内壁は直径3.5m程度かと思います。
この内径にトレッド幅1.4m程度の車を置くと、車両中心の車高は0.15m程高くなる計算になります。
マイクラの重心高さ0.57mに先の車高分を足して0.72m。
マイクラはグラスルーフになっていて頭が重い事を考慮して、Twingoの重心高を内壁から0.70mと仮定しました。


前回の計算式で頂点での重力を0G(無重力)とすると、回転速度は2.06秒/回転となります。
前回同様にフレーム数から実際の回転速度を求めると、正面から見て6時から3時への90度で15フレームですので1.98秒/回転となり、概ね計算結果と一致します。
回りきれなかったのは、回転が進むにつれてタイヤの接地圧が低下し、回転速度を維持できなかった為でしょうかね。

さて、動画内では『トンネルの直径や車の重心等、全ての事を考慮した結果、必要な速度は17.5m/s(63km/h, 37MPH)であると判った。』と発言してます。
前回も説明した通り、力学的に考えると車が前進する速度は直接的には関係なしの筈です。

私の計算式から回転速度を2秒/回転とすると、その間に車が進む距離は35m。
内壁の周長は10.1mですので、ざっと16.8度程ステアリングを切る事になります。
車線幅3.5mの高速道路を100km/hで走行している時、わずか0.44秒で車線変更を完了する場合に相当する計算になります。
かなり急激な車線変更のイメージですが、これが車の動力性能限界あたりなのでしょうかねぇ？？？

先日にみん友さんが挙げられたブログで、メルセデス SLS AMGがトンネルの内壁を伝って宙返り走行する動画を紹介されていました。
CGでは無く実写との事です。


　遠心力で車が内壁に押さえつけられているからだろう
　その為には、相当の速度で走る必要があるだろう

と考えていて、あれっ？　と思いました。

速度、直接的には関係ないじゃん。



まず、遠心力について。
1972年生まれの私に遠心力を教えてくれたのは、加藤茶さんと志村けんさんでした。
ヒゲダンスで水が入ったバケツを回すネタ。
回し続けている間は水がこぼれないですが、カラのバケツを頂点で止める志村さんを見て、加藤さんも頂点で止めて水を被るというやつです。


バケツが頂点に有る場合、遠心力と重力は反対方向になります。
遠心力＞重力の場合は水はこぼれず、遠心力＜重力の場合にはこぼれます。
頂点で水にかかる力をGとして、それを可能とする回転速度 T[秒/回転]とすると、黄色で示した式になります。
遠心力＝重力が境目の条件になる訳ですが、この時の水は無重力状態(0G)。
T≒1.8秒/回転となります。
実際の動画を見ると約1.3秒/回転となっていて、頂点付近では遠心力が重力の2倍程度になっている計算になります。


トンネルでの宙返りに話を戻します。
下図で車は画面奥から手前に走って来る訳ですが、遠心力を作るのは回転方向の速度。
ですので、冒頭に記載したように車の速度そのものは直接的には関係有りません。


各寸法は推測値です。
トンネルの寸法は国交省の設計要領から標準的なサイズを、車両の重心高さは以前にマイクラの重心高さを調べた結果や、こちらの情報を元にしています。

遠心力を作り出す回転方向の速度となる旋回時間を、動画のフレーム数から算出します。
半周するのに20フレーム要しています。
Youtubeは0.033秒/フレームだそうですので、旋回時間 T = 0.033 X 20 X 2 = 1.32秒/回転　となります。


先の計算式を変換して頂点付近でのG値を計算すると、G ≒10.2となります。
つまり、体重の10倍近い力で押されているという事。
戦闘機が急旋回したりする時にかかる力と同等です。


ちなみに、素人が3.5G程度の力を受けた時の模様を見ると、Gによって体内の血流が脚の方に偏り、脳内の血流不足にて意識を失っています。



ということで、トンネル内で宙返り走行するには10G以上の荷重に耐えうる事が必要な事が判りました。
わずか1.33秒程度とはいえ、その荷重を受けながら正確に車を操作するのは、流石は元F1チャンピオンです。
また、車も同様に10G以上の荷重を受けている訳ですが、サスペンションが底付きしたり、タイヤがバーストしたりする事無く走行するのは、普通の車では実現不能でしょうね。

先日に偶然見つけた広告。
MIRAIを丸一日貸し出すですと？！
まぁ、当たらんよねと思いながらエントリーをポチリ。


数日後、


えぇーーーっ　当選ですと！！！！
いやぁ、びっくりしましたよ。

ここでMIRAIの基本情報を。(私も当選してから調べました・・・・・)

1997年12月に、「21世紀に間に合いました。」のキャッチコピーでデビューした「量産ハイブリッド自動車」のPrius。
当初は異端児的存在だったハイブリッド車が普通の車になり、世界的な脱炭素社会へ向けた自動車のEV化が進む昨今、こちらの記事にもある様に、TOYOTAが向かうのは水素社会。

一つの活用法が、水素を燃料としたエンジン。
これまでもMAZDAやBMW等、比較的エンジンに強いこだわりを持った企業が研究を続けてきた歴史があります。
TOYOTAは先日行われたスーパー耐久第3戦・富士24時間レースに、豊田章男社長自もらステアリングを握って参戦した事を耳にされた方も多いかと。


もう一つの活用法であるのが燃料電池。
燃料電池は水の電気分解の逆反応で、水素と酸素の化学反応により電気を発生する装置。
ジェミニ宇宙計画にて固体高分子形が実用化され、その後のアポロ計画やスペースシャトル等ではアルカリ形が使用されました。
元々ロケットの燃料が水素で、発電後の生成物である水は飲料等に活用できる事もあって、宇宙船で使用するには非常に都合が良いという物です。
エネファームと呼ばれる家庭用燃料電池は固体酸化物形で、作動温度が高い事を利用して発電と同時にお湯を沸かす様になっています。
MIRAIで使用されるのは固体高分子形。
作動温度が低いので車載には適していますが、発電効率も低いです。


世界初の量産型燃料電池自動車(FCV)である初代(JPD10)は2014年に発売され、価格は7,236,000円。
価格について、本当はゼロ一個足らないんじゃないのとも言われたとか・・・・


なかなか特殊な車ですが、ビックリしたのが総販売台数。
全世界で1.1万台、日本でも3700台も販売されたとか。(出典)
おいおい、日本の台数だけでも我がMICRA C+Cの2倍以上じゃないですか。
感覚的には、MICRAの方が圧倒的に街中で目にする気がするし、そもそもMIRAIを見た記憶も無いのだが・・・・

2代目(JPD20)は2020年12月に発売。
プラットフォームをCROWNやLexus LC等と同じGA-Lプラットフォームに変更。
燃料電池システムは小型化と効率化だけでなく、コストも初代の約70%減に至ったとの事。(出典)
トヨタとしては、早期に3万台/年レベルでの生産まで引き上げたい様です。


プラットフォームが同じCROWNとの比較。
MIRAIには補助金で140万程減額されるので、CROWNの3.5HEVと同等程度で購入出来る様です。


ホイルベースは同じですが、フロントオーバハングはMIRAIが長くてボンネットの高さも高め。
これは燃料電池ユニットが小型化されたとは言え、まだまだV6エンジンよりは大きいという事に因ると思います。
床下やセンタトンネル等に水素タンクを収める為に、タイヤの大径化して最低地上高を確保しています。
タイヤの大径化とフロントオーバハング長により、取り回し性は厳しいですね。

余談ですが、このCROWNとMIRAI共通のボディーカラーはエモーショナルレッドⅡ(3u5)で、我がMICRAはエモーションレッド(A32)です。
ニテイルヨウダガ、チトチガウ



ランニングコストの比較です。水素の価格は政策的要素含みではありますが、まぁ普通に使えるレベルになっています。
普通の内燃機関車並みの航続距離も有りますので普段使いには問題無いですが、やはり水素ステーションの数次第ですね。


水素ステーションは全国に150か所余りある様ですが、かなりの地域差があります。
設置コストが2億以上とも言われていますし、まぁ致し方ないところかと。
因みに給水時間は5分以内との事なので、ガソリン給油と遜色ありません。


１DAYモニタ当日、指定のディーラに赴いてMIRAIとご対面。
車両は19インチタイヤを履くG A Package。


1h程かけて諸手続きや車両の説明等を受けた後、早速試乗に出発です。

最初に気になったのは、見切りの悪さ。
ボンネットもメータナセルもかなり高く、かなりの高めのシートポジションにしないと前が見えません。
試しにシートリフタを最下にしたところ、目線の先はメータ中央よりも下になる程でした。
Aピラーの傾斜もかなりきついので、特に右前の視認性は良くないですね。
まぁ、マイクラも右前は相当に見づらいですけど・・・・


シートは非常に良いです。
当然ながら一通りの調整機能が付いていて、的確なポジションを取る事が出来ますし、座面の面圧分布も適度に分散されていています。
特に肩甲骨の辺りを優しく且つ確実にホールドしてくれる形状なので、運転中に体がぶれる事も無く、長時間の運転でも疲れ知らずです。
肩甲骨付近のホールド性は後席も同じでした。
もっとも、後席中央は座面が高い&フロアトンネルが高いので、大人がまともに座れるものではありませんが。


ペダルレイアウトも良いですね。
アクセルは下側支点のオルガン型で、この支点位置に右脚踵をセットした状態で、ブレーキへの踏みかえが非常に自然且つ楽です。
また、左脚踵をフットレスト下端にセットした状態からの左脚ブレーキも非常にやりやすい。


電動車ですからブレーキは回生と油圧の統合制御になりますが、ストロークと制動力の関係は非常にリニアで違和感は無し。
ストロークの遊びも非常に少なく、当然ブレーキオーバライド制御になっています。
アクセル操作に対する動力のツキの良さや息継ぎ感の無い加速は、電動車ならではのもので、非常に気持ちいい走りを楽しめます。
フルスロットルにすると、2t近いボディが信じられない程の加速をします。
が、日産のワンペダル程の演出感は無く、従来の内燃機関車からの違和感が少ない様な制御になっている様に感じました。
エンジンブレーキのように使えるBrモードを選択しても効きは弱く、峠道の下りではブレーキペダル操作が必須になりますので、効き具合を2,3段階変化させる機能を持たせるのもアリかと。
これが気になるのは、私がMT乗りだからかも知れませんが・・・・

車内は非常に静かで、空調やオーディオを切った状態だとステアリング上を手が滑る際の音が耳に付く程です。
降雨時に屋根に雨粒が当たる音が気になりましたが、これはマイクラの屋根が吸音性の高いガラス製だという事の弊害でしょう。
30km/h付近を境にモータ音が変わるのが感じられましたが、何が効いているのか判らず終いでした。

高度駐車支援システム「Advanced Park」も試してみました。
大柄なボディで小回り性も悪いので、こういった機能は非常に便利なんだと思いますが、まだまだ車に全権を委ねる勇気がありません。
特に何処まで後退するのかはドキドキで、最初に作動させた時には途中でブレーキを踏んでしまい、機能を途中停止させてしまいました。


車幅が広いので致し方なしですが、左側は完全に白線踏んでました。
隣に車が有る状態で使うのは、まだおっかない感じですね。


試乗したグレードには、一定条件下でのハンズフリー走行などを実現する高度運転支援技術「Advanced Drive」は搭載されていませんが、「レーントレーシングアシスト」や「レーダークルーズコントロール」は搭載されていました。
気になったのは「レーントレーシングアシスト」。
この道(写真はGoogle Mapより)は右側の黄線とポールの距離が非常に近い為、自身の感覚では前走車の様にやや左側に寄せて走りたいところです。
が、車は車線の真ん中を走ろうと右側にステアする様な介入をして来るので、常に車と私の攻防戦が繰り広げられる事となりました。
これもどこまで車を信頼するか次第なんですがねぇ・・・・


フォースブルーマルティプルレイヤーズ〈8Y7〉という青いボディカラーは、新緑に映えますね。
お気に入りの撮影ポイントにて。












富士山と箱根をぐるっと1周し、合計240km弱走りました。
標高差が1000m近くあり、市街地・ワインディング・自動車専用道と一通りの道路状態があるので、私のドライブルートの一つになっています。
走行ルート近くにある御殿場の水素ステーションが休業日でしたので、給水作業の経験は出来ずでした。
チト残念。


最後にエコから戦士として気になる燃費特性を。
走行開始時にリセットし、返却時の表示では105km/kgでした。
WLTCモード値が152km/kgですので、カタログ燃費達成率は69.1%。
これだとエコから杯ではスカム君には至らずとも相当に下位レベルですね。
お恥ずかしや・・・・・・


なんて事書いていたら、海外からこんなニュースが。


使用された車両は、私が試乗したのと同じ19インチ仕様。
『平均の水素消費量は0.55kg/100km。カタログ数値の水素消費量の0.79kg/100kmを上回った。』とあるので、カタログ燃費達成率は143.6%ですか！
日本のWLTC値の152km/kgを欧州表記にすると0.66kg/100kmなので、これ基準にすると120.0%
いずれにしても私の実走行記録の2倍近い差。
いやぁ、参りました。

という事で、貴重な体験が出来た非常に満足度の高い一日を過ごす事が出来ました。
このような機会を与えて頂いた、トヨタユナイテッド静岡　販促・ブランド戦略Gの皆様、当日対応頂いたディーラの皆様に感謝申し上げます。

って、私のこんな稚拙で閲覧者が少ないブログ、果たして販促の役に立つんですかね？？？？