トンネルフロアを攻略する事は、空力エンジニアにとって大きな挑戦となっています。
私自身、ここまでの多様性を生み出すとは思っておらず、レギュレーションでマシン差を無くそうとする根底を覆すものでした。
2022年規定に先立ってマシン差は減少します、なんて言った事を深くお詫び申し上げます。
あまりにも自由度がありすぎました（笑）
それに関わる、フロアサイドエッジについての考察です。
トンネルフロアの負圧とポーパシング
フロアの最大の負圧発生ポイントは、ディフューザーが始まる一番低いところです。
路面との空間が狭く空気の速度が高まり最大負圧を発生します。
しかし、その空間が車高ダウンと共に狭くなりすぎると、空気が溜まり流れにくくなります。
赤色のところでの空気は正圧に近くなると考えていいでしょう。
ダウンフォースが減少⇒サスペンションが伸びる⇒流れが速くなり負圧が復活⇒ダウンフォースが増加⇒サスペンションが縮む⇒流れにくくなり正圧、以後繰り返しでポーパシングとなります。
この流れにくくなる現象を抑えようと、様々なフロアサイドエッジのデザインが生まれています。
フロアサイドエッジのデザイン
ポーパシング（ポーポイズ現象）を抑えるためには、車高を上げて空気の流れを妨げないようにする必要があります。
やりすぎれば負圧量が減りダウンフォースが減ります。
車高を上げても負圧が逃げないようにするデザイン
https://www.auto-motor-und-sport.de/
フロアエッジが速度の上昇と共に路面側に引き寄せられ負圧漏れを防ぐ。
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フェラーリはマクラーレンのソリューションを真似た。
空気が溜まる手前でフロアサイドに排出するデザイン
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アルピーヌは突貫工事でフロアをざっくりカットしていたが、綺麗な流線形デザインになっています。
空気が溜まらないように前で排出するデザイン
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フェンスの裏でトンネルから空気を多く排出している。
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フェンスで発生する負圧は増加するが、後ろ側へ流れる空気は大幅に減少してしまうだろう。
リアでの負圧発生量が減りすぎると共に、トンネルフロア全体の流れにとって良いとは思えない。（フロア全体のエネルギーが減少する）
空気を逃がしたくないメルセデス
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フロアの最大負圧にこだわっているメルセデスですが、ほんの少しだけカットして排出ポイントをつくっている。
フロアダウンフォースと車高とサスペンションの関係性
| フロアダウンフォース | 大 | 小 |
|---|---|---|
| 流入空気量 | 多い | 少ない |
| 車高 | 低い | 高い |
| メカニカルグリップ | 大 | 小 |
| サスペンション | 柔らかい | 硬い |
| ↓ | ↓ | |
| 車高 | 高く | 低く |
・サスペンションが柔らかい⇒メカニカルグリップが増える⇒ダウンフォースで縮む⇒車高を高く⇒フロアダウンフォースが減少
まとめ
フロアで負圧を多く発生させる事は、ドラッグを伴わないダウンフォースを作る事とイコールです。
車高を上げてポーパシングを抑えると、フロアダウンフォースは大幅に減ります。
足りない分をウィングで稼ぐとドラッグが増えます。
車高アップでドラッグが増加、ウィングでもドラッグが増加、2重苦となっているチームが多数存在します。
しかし、クイックラップではないレースラップなら、フロアダウンフォースが強い方が楽になるので、予選を捨ててレースペース重視にするメルセデスの戦略も理にかなった事でしょう。
アストンマーチンは、当初の想定よりも40mm高いセットアップを余儀なくされているそうです。
それによって失うダウンフォースはリアだけでなく、フロア前方のダウンフォースにも影響を与えます。
トンネルフロアへ入れる空気量が多く、ディフューザーで抜きだす空気量が多ければ全体的なダウンフォースは高まるでしょう。
しかし、それに耐えられるサスペンションは存在しません。（リジットならいける・・・）
今年からのマシンは、柔らかめのサスペンションが必要です。
低中速域でのメカニカルグリップが重要となる、そのサスペンションに対するフロアのダウンフォース、そして車高のコントロールとなります。
今のところ、その最高のバランスを見つけられているのがフェラーリ、次にレッドブルとなっています。
コメント Comments
コメント一覧
じゅんた がコメント
2022-04-19 08:18
初年度なので、最もオーソドックスなトンネルフロアの定義が今の段階では難しいですが、ある程度の実績が積み重ねられて行くと、オーソドックスなトンネルフロアをベースに、サイドエッジでサーキット毎の調整を行うような感じになっていきそうですね。
フェラーリF640シリーズ がコメント
2022-04-19 10:21
昔のウイングカーで必需品だった？サイドスカートをエアーカーテンで再現してる事ですね。
このエアーシール技術は、ハイレーキマシン時代からレッドブルが
最も得意としている。
来年には車高を低くしてもポーポイズ現象を無くしたマシン現れる。どのチームが最もスムージングなマシンなのかが楽しみです？
フェラーリが、数年(～2024年)ベンチマークになるような気がする？
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2022-04-20 02:42
オーストラリアでのレッドブルとフェラーリの関係が非常に面白い事になっています。
ストレートはほぼ互角でした。
レッドブルはリアウィングが大きく、フェラーリは中ぐらい、同じようなドラッグレベルになった。
レッドブルはフロアストールしなかった、フェラーリはフロアストールした。
フェラーリF640シリーズ がコメント
2022-04-20 03:12
マクラーレンとフェラーリのフロア画像で、
両チームともフロアエッジにC型フックみたいな金具(マクラーレンは３個、フェラーリは５個)で、フロアパネルとは別体のプレートをぶら下げた格好で取り付けられていますね？
角度調整出来る様にアジャストするのでしょうか？
このC型金具は、フロントウイングの複数フラップエレメントを接続している箇所で見た事あります。
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2022-04-20 03:45
このフック部分が下に曲がります。
フロントウィングが曲がるのと一緒ですね。
調整では無く、空力で曲がる。
フロアサイドエッジが、2.5cmの稼働が許されるので、それを利用しています。
フェラーリF640シリーズ がコメント
2022-04-22 22:48
↕️2.5cmまで認められているのですね。
アルファタウリの画像でフロアエッジをワイヤーでサポートしていますが、サイドポッドカウルカバーに長い貫通穴(逃げ穴)が設けられているのが分かります(カウルカバーで固定していない)
同じワイヤーでサポートするにもチームによって取り付け方法や場所が違いますね。
マクラーレン、ウィリアムズ、アルピーヌのマシンにはワイヤーが無いですが、今後のレースで使われるかも知れない？
ハイドロニューマチックのハイドロ抜き がコメント
2022-04-20 02:55
新車発表される前、フェラーリが真っ先にフロントサスペンションにプルロッドを採用すると思っていたのが見事にハズレました。笑
結局プルロッド採用したのはレッドブルとマクラーレンだけ。
フェラーリPUにもセパレート式を採用しなかった？
フェラーリは、危ぶない冒険せずに確実に安定した性能を発揮出来るマシンを出す事が出来ました。
プルロッド化は数シーズン先になるかなぁ？
がコメント
2022-04-20 11:23
ホイールサイズアップによる(13インチ→18インチ)タイヤ扁平化で、
ロール剛性も上がったので(タイヤたわみ変形が少なくなったので)
車体の左右傾きも少なくなるので、
サスペンションを柔らかくしてメカニカルグリップ重視の方向に？
メルセデスW13も
がコメント
2022-04-20 11:56
途中で途切れて申し訳ありません。
メルセデスW13も昨年まで使っていたフロントサスペンションにロールロックしたモノショック式やめて、左右独立のツイン式に変更しているのでは無いかと。
その方がメルセデスが苦手とするタイヤの熱入れにも効果ある？
メルセデスW13のフロントサスペンションが気になりました。
がコメント
2022-04-21 09:29
ウィリアムズとかがとっているフロアの手法は、下手すると、フロアから空気を排出するどころか、フロアに外から入り込んじゃいそうな気もします…
ゴロ猫 がコメント
2022-06-03 04:26
安全性向上のためにグランドエフェクトを大幅低減するために、1983年からフラットボトムになり、更に低減するために1995年からステップドボトムが採用されました。
ずっと疑問に思っているのが、グランドエフェクトカーにして安全性は問題ないのかと？
昔使われていたサイドスカートはないため、強烈なグランドエフェクト効果は無いから問題ないのか？モノコックが大幅に安全になっているから大丈夫なのか？？
よく判っておりません。何か判りますでしょうか？
Jin(F1モタスポGP管理人) がコメント
2022-06-03 06:11
フロアだけが、安全性に対する回答なのでしょうか？
そういう考えに至る経緯が私には理解できません。
82年まで使われていたウィングカーはどのぐらい剛性があったのでしょうか？
今のマシンとの差は？
今までF1が行ってきた安全対策は、フロアが変わるだけで崩れるものでしょうか？
今現在走っているマシンは吹っ飛んでいるのでしょうか？
ウィングカーが吹っ飛んだ動画は見ているのでしょうか？
本当にF1を見ているのでしょうか？
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