Fダクトの原理


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マクラーレンが最初に搭載したことで、現在F1界の最もホットなテクニカルテーマとなっている「Fダクト」。名称はストールウィングだったり、リヤウィング・ス トール・デバイスなど呼ばれることもあるけれど、いろんなF1情報を読んでみてるとどうやら「Fダクト」という名前で定着してしまいそうな勢いですね。

Fダクトとは、ストレートでリヤウィングのダウンフォースを減らし、トップスピードを稼ぐという装置。そのダウンフォースを減らすために、ストールという流体現象が利用されています。

ストールとは?

ストールという流体現象は日本語では失速と呼ばれている現象のことで、航空業界においても翼を設計するときに大変重要となる現象。

翼の迎角を大きくしていく、つまりモータースポーツ用語で言うと、ウィングを立てていくと、ある角度までは揚力(ダウンフォース)が増えていきます。F1マシンでもコーナーが多いテクニカルなコースでダウンフォースがたくさん必要な場合はウィングを立てて、逆にストレートがたくさんあるコースではウィングを寝かせたりします。

ただ、ウィングを立てすぎてしまうと、ある角度で急にウィングの低圧側の後端より前方で空気の流れがウィングからはがれてしまい渦が発生し始めてきます。 この現象のことをストール(失速)といい、ある物体の表面を流れている空気がその物体からはがれてしまうことを剥離と言います。こうなってしまうと、揚力 は大きく減ってしまいます。

下の動画は、翼の迎角を変化させた時の、空気の流速と圧力そして渦の強さをシミュレーションした時の動画です。これを見ると『ストール』という流体現象がどのような現象かがよくわかると思います。

F1マシンのリヤウィングは2エレメント(ウィングを上と下に2枚並べた構造)で構成されていますが、これは迎角を大きくしてもストールしにくいようにする技の一種です。というように、ストールは翼の設計では大変嫌われている現象。ところが、マクラーレンのFダクトは、このストールをうまく利用して、ダウンフォースが減る現象をコースのストレートだけに働くようにしたものです。言葉で言うのは簡単だけど、思いついて実現させたのは正直言ってすごい。

空気の吹き出し

ストールは翼の迎角を大きくすることで発生しますが、マクラーレンが実現した方法はそれではありません。マクラーレンはウィングの低圧側に空気を吹き出すことによってストールさせているようです。

空気を吹き出して流体を制御する方法は世の中では良く使われていて、F1マシンのリヤウィングが2エレメントになっている構造もある意味、空気吹き出しの効果を狙った流体制御の一種です。マルチエレメント化は、迎角を大きくしてもストールしない効果があるけれど、マクラーレンのストールウィングの効果は、マルチエレメントとは全く逆の効果を生みだすように空気がウィングから吹き出されています。そうすることで、別にウィング自体が動いているわけではないので、レギュレーション上も問題はないと解釈されたのだと思います。

どうやってストレートだけ空気を吹き出すのか?

わざとストールさせて、ダウンフォースを減らしているという理屈は理解できます。問題は、それはストレートでしか働かないよう にしないといけないということ。コーナーでもウィングをストールさせて、ダウンフォースを減らしても意味はない。

各チームはFダクトのスイッチを用意しているわけだけど、これがかなり単純でおもしろいことになってる。Fダクトのスイッチとしては、コックピット内に穴が開いていて、それをドライバーが肘なり足で蓋をすることによってFダクトが機能しているようです・・・・・・・。F1マシンだったら、ステアリングのボタンを押したら作動するみたいなイメージもありましたが、こういうアナログチックな部分が多いのもレーシングマシンのおもしろいところです。

と、おもしろいシステムではありましたが、2011年からはリヤウィングに可変ウィングが適用されることになり、Fダクトの使用は禁止されるそうです。