カテゴリー: F1マシン

F1チームは、2023年の空力開発に対して、独創的ではあるが議論の余地があるソリューションを考え出した。なぜFIAは、あるものは非合法とし、あるものは許可したのか？　F1テクニカルエキスパートのマーク・ヒューズが、Formula1.comでジョルジオ・ピオラのイラストを交えて解説した。

2022 年の急進的な新しい空力レギュレーションが成熟しつつある今、先行車の空力的な後流を後続車に与える影響を少なくすることで、サーキットでのレースの質を向上させるというレギュレーションの主旨に反するようなソリューションがマシンに見られるようになりつつある。

パフォーマンスを追求する際、チームは後続車への影響を考慮することはないだろう。パフォーマンスは、常にすべてに勝る。そのため、レギュレーションがその目的を達成するための効果が低下することは、常に予想されていた。

重要なのは、それが桁違いでないことだ。FIAは、風洞とサーキットの両方のデータから、チームが導入したさまざまな開発がどのような影響を及ぼすかをモニターしている。彼らは、まだどのような変更も軽微であることに満足している。
FIAのティム・ゴスは「後続車への気流がどの程度乱れているかを示す客観的なデータがある。そして、その結果、空力負荷がどのように変化するかを知ることができる。我々は、以前のクルマがどんなものだったかは知っているし、このクルマは、実際に設計される前に仕様化されたものなので、我々が到達したい方向はわかっていた」とコメント。

「彼らがこれらのクルマに取り組み、開発するうちに、それが少しずつ損なわれていくことは分かっていた。しかし、それでも以前とは比べものにならないほど良くなっている。1桁優れている」

では、次の後続車のエアフローの質を、わずかでも低下させることになったこれらの開発とはどのようなものなのだろうか？

カットアウェイ フロントウィングエンドプレート
これは昨年のマイアミでメルセデスが導入し、その後アルファロメオとレッドブルが採用した。

レギュレーションでは、ウィングエレメントからエンドプレートへの移行は連続した表面であることが規定されていた。これは、ウィング上の流れを保持し、ウィングを横切ってクルマの他の部分に移動しないようにするためのもので、エレメントからエンドプレートまでを均一に分離することをチームに義務づけるものと予想された。

エンドプレートはウィング自体のダウンフォースを向上させるが、チームは理想的にはそれをトレードオフして、サイドポッドの前の領域に追加の流れを向けたいと考えている。

メルセデスのソリューションは、トランジションの後部に切り欠きを設けることで、レギュレーションに準拠しながらも、ウィングのアウトボードエッジからエアフローを送り出すことを可能にした。このアウトウォッシュの増加は、後流の滑らかさにわずかな悪影響を及ぼす。

メルセデスは昨年のマイアミで、切り込みの入った新しいフロントウイングを導入した（上、丸印）。2022年シーズンの前戦（下）で使用した従来仕様のフロントウイングとの比較。

ロールド リアウィングエンドプレート
フロントウイングと同様に、このレギュレーションではリアウイングのエレメントとサイドの間に連続した面を設けることが規定されており、渦を誘発する角の尖ったエンドプレートは事実上禁止されていた。

しかし、アストンマーティンはこの文言を巧妙に解釈し、ウィングの外側の先端にロール面を導入することで、事実上ウィングを再導入することに成功した。このウイングはハンガリーで導入され、残りのシーズンで使用された。

これは昨年の残りの期間は許可されていましたが、2023年からはレギュレーションの適用方法が変更され、事実上、再び非合法となった。

FIAのシングルシーターディレクターであるニコラス・トンバジスは「レギュレーションが、合法か非合法かの境界線上にあることがある」と語る。

「そういった場合は、レギュレーションを解釈する基準を変えたり、基準を明確にすることができると感じている。特定の時期にそれを導入することがフェアだと感じる場合ある」

アストンマーティンは2022年のハンガリーでエンドプレートをロール状にしたリアウィングを導入した。

「来年に向けてと言うことだ。しかし、他のケースでは、我々は気に入らないが、法的には問題ないソリューションがあるかもしれない。そのような場合、我々は、それが法的ではない理由を作り出すことはできない」

「一方的にレギュレーションを変えることはできない。ガバナンスに従わなければならない。チームから十分な支持を得られない場合は、そのままのソリューションを受け入れるしかない」。

それゆえ、メルセデスのフロントウィングソリューションは許可されたままだが、アストンマーティンのリアウィングイノベーションは許可されていない。

2022年仕様のメルセデスのフロントウイングのイラスト。赤の矢印はボルテックス ジェネレーターと思われるもので、アウトウォッシュが前輪の周りに向けられるときに、より大きな力を発揮する。

エアロスロットギャップセパレーター
昨年のオースティンで、メルセデスは、スロットギャップセパレーターを備えたフロントウイングを導入した。これは、ウイングを横切る気流を整列させ、より強力なアウトウォッシュをもたらすものだった。

このウイングは、FIAの技術部門がコンポーネントの主目的に関する文言に合致していないと判断したため、レースには出走しなかった。

しかし、その後、この定義が非現実的であることが認められ、レギュレーションは寸法のみを規定するものに書き直された。したがって、空力効果のあるセパレーターは、新たに定義された寸法要件の範囲内で合法となり、フェラーリは今年のフロントウイングでこれを利用した。

フェラーリの2023年のフロントウイングには、これまで非合法とされていたスロットギャップセパレーターが含まれている。

プッシュロッド式サスペンションとプルロッド式サスペンションは、F1において、各チームのリアサスペンションとフロントサスペンションのレイアウトを表す言葉として、自由に使われている。しかし、プルロッドサスペンションとプッシュロッドサスペンションとは何なのか？この2つの違いは何なのか？また、どちらか一方が優れているのか？ Formula1.comが解説した。

サスペンション、そしてその重要性
F1ドライバーは、どんなドライバーでも、できるだけ多くのタイヤを路面に接触させたいと考えている。タイヤが路面に接していれば、グリップが上がる。つまり、より多くのパワーを得ることができ、より速く走ることができる。

F1サーキットの縁石など、路面に段差があると、タイヤが乗り上げ、タイヤとホイールに力が加わる。

サスペンションがなければ、車のシャーシは基本的にホイールにくっついているので、ホイールとシャーシに力が加わることになる。そのため、乗り心地が悪いだけでなく、縁石があると車体がバウンシングしてしまい、車輪もバウンドして路面とのグリップが失われる。

しかし、サスペンションは、段差の力と運動エネルギーをスプリングに蓄えさせ、スプリングを圧縮することで、段差から伝わるエネルギーを吸収し、4つのタイヤが路面をグリップすることを可能にする。ただし、下の画像のような「縁石に乗りすぎた」場合は別だが…。

サスペンションは、F1マシンのハンドリングや挙動に重要な役割を担っている

F1のサスペンションは、ロードカーのサスペンションとどう違うのか？
F1マシンの4つのホイールは、すべて「ダブルウィッシュボーン」設計を採用しているため、すべて独立したバネを備えている。そのため、車の各コーナーにかかる力に応じて、4つの車輪が独立して動く。一部のハイパフォーマンスロードカーやレーシングカーの中にも、このようなサスペンションを採用しているものがある。

しかし、F1マシンに使われるカーボンファイバーなどの素材は、一般的なロードカーに使われるものより軽くて丈夫で、値段も高い。

F1マシンは、縁石やデブリなど、コース上で遭遇するあらゆるものから受ける大きな力に対処しなければならないだけでなく、大多数のロードカーとは異なり、常にダウンフォースによって押し下げられ続けている。F1のサスペンションは、それに耐えうる強度を備えていなければならない。

オープンホイールカーでは、タイヤとサスペンションをつなぐエレメントがよく目につくが、F1も例外ではない。露出しているこれらの目に見える要素は、F1マシンで重要な空力的役割も果たしている。

アストンマーティンのAMR23のフロントサスペンションを上から見た図。アッパーウィッシュボーン（緑）、プッシュロッド（黄）、ロアウィッシュボーン（赤）が見える。

現在のF1マシンでは、前輪とシャーシを接続するポイントがいくつかある。上下にあるのがウィッシュボーンだ。通常、上側のウィッシュボーンは下側のウィッシュボーンよりも短く、タイヤが静止しているときに斜めに傾く「ネガティブキャンバー」と呼ばれる状態になっている。F1では、ネガティブキャンバーによってタイヤと路面の接触がよくなり、タイヤの摩耗がより均一になる。

車のフロントとリアのウィッシュボーンの間にはサスペンションロッドがあり、ホイールアップライトの上端からサスペンションスプリングに繋がっている。F1マシンでは、このスプリングは水平に取り付けられていて、力が加わると「ねじれる」ようになっている。これは通常「トーションスプリング」と呼ばれている。

ロードカーでは、そのスプリングは一般的に縦に走っている。特にダブルウィッシュボーンのロードカーの場合、ホイールアーチから覗き込むとスプリングが見えることがある。

最後に、ロードカーと同様に、F1マシンには「ダンパー」があり、スプリングが上下に無秩序にバウンドするのを防いでいる。ダンパーにはガス（古いロードカーではオイルや液体）が入っていて、スプリングにかかる力の一部を分散させる。F1マシンでは、ほとんどすべてが快適性よりもパフォーマンスを重視しているため、チームはサーキットに応じてサスペンションやダンパーの剛性を調整する。モナコでは、さらに一歩進んで、ステアリングアングルを大きくするために新しいステアリングアームを装着することもある。

アッパーウィッシュボーンとプルロッドをそれぞれ緑と黄色で強調したフェラーリSF-23のリアサスペンション

プルロッドとプッシュロッド、何が違うの？
ホイールの上部とトーションスプリングをつなぐロッドは、「プルロッド」または「プッシュロッド」と呼ばれる。これは、ロッドが、そのバネを「引く」「押す」ために固定することができるからだ。

プルロッドの場合、ロッドはシャーシの低い位置からホイールアセンブリの高い位置まで、斜めに取り付けられている。タイヤが段差を乗り越えると、ホイールはプルロッドを介してトーションスプリングを引っ張り、ロッドをシャーシから上へ、そして外へと引っ張る。

プッシュロッドの場合は、その逆で、斜めの角度で取り付けられるが、シャーシの高い位置にあり、ホイールアセンブリの低い位置にある。タイヤが段差を乗り越えると、ホイールはプッシュロッドを介してトーションスプリングを押し、ロッドを上向きにシャシーに向けて押し上げる。

どちらが良いのか？
プッシュロッドとプルロッドのどちらが優れているか、一概に判断するのは簡単ではない。また、チームによって、フロントとリアのサスペンションの構成は異なる。

プッシュロッド式サスペンションは、スプリングやダンパーが高い位置に取り付けられているため、アクセスしやすいかもしれないが、その分、他のパーツにアクセスしにくくなるかもしれない。また、プッシュロッドは車体の高い位置に取り付けられるため、車体の重心が高くなる。チームは複雑さやコストも考慮するが、空力とパフォーマンスの向上が優先される。

F1マシンのあらゆる部品と同様に、サスペンションの構成を変更することは、他の部分の挙動に無数の影響を及ぼす。

F1チーム別サスペンション構成
レッドブル（フロント：プルロッド／リア：プッシュロッド）
アストンマーティン（フロント：プッシュロッド／リア：プルロッド）
メルセデス（フロント：プッシュロッド／リア：プルロッド）
フェラーリ（フロント：プッシュロッド／リア：プルロッド）
マクラーレン（フロント：プルロッド／リア：プルロッド）
アルピーヌ（フロント：プッシュロッド／リア：プッシュロッド）
ハース（フロント：プッシュロッド／リア：プルロッド）
アルファロメオ（フロント：プッシュロッド／リア：プッシュロッド）
アルファタウリ フロント：プッシュロッド／リア：プッシュロッド）
ウィリアムズ（フロント：プッシュロッド／リア：プルロッド）