カテゴリー: F1マシン

2022年のF1レギュレーションへの対応として、F1チームは排気ガスやウェイストゲートガスでリアウイングのパフォーマンスを強化する傾向が再び強まっている。Formula1.comの技術専門家であるマーク・ヒューズは、それがF1フランスGPでのシャルル・ルクレール、F1ハンガリーGPでのマックス・フェルスタッペンのスピンの一因になっているのではないかと考察する。

F1マシンの空力で見落とされがちななのが、ディフューザー、ビームウイング、排気口、ウェイストゲートの相互関係だ。数年前、ビームウイングが禁止され、F1チームは排気の流れをリアウイングの下側に向けることで、大きなパフォーマンス向上を得ていた。

これは、リアウイング周りの気流を引き込むという効果もある。リアウイング下面への流れが多いほど、ウイングの上面と下面の気圧差が大きくなり、ダウンフォースが大きくなる。

そこで、FIA（国際自動車連盟）は、リアウイングに対して排気口を長くして排気口パイプの角度を最大にすることで、その影響を軽減させた。

これらの規制は、2022年に導入されたF1レギュレーションでもまだ残っている。しかし、ビームウイングが復活したので、再び排気による空力効果を高めることができるようになった。

レッドブルF1は、排気口、ビームウイング、ウェイストゲート、ディフューザーの配置。排気口の角度は最大限に上に向けており、その出口はビームウイングの下側とほぼ水平になっている。これはメインウイングの下側に向かって気流を引き込む効果があると思われる。

F1フランスGPでは、ビームウイングが小さくなり、車体幅が狭く、ビームウイング上部のエレメントが排気口の下に配置されている。上側の赤の矢印は、熱い空気が冷却口から出る場所、青の矢印は、よりエネルギーのある冷たい空気が出る場所を示しており、その空気はビームウイングエレメントの下側に作用する。ウェイストゲートはディフューザーの上部にある。

ドライバーがスロットルを戻すと、ウェイストゲートが気流を増加させる。アクセルを踏むと、ウェイストゲートは使われないので、ダウンフォースの変化は少ない。上図はF1ハンガリーGPのビームウイング。レッドブルはブダペストでハイダウンフォース仕様のビームウイングを使用。上部エレメントの角度が大きくなり、それ自体がダウンフォースを生成する。ウェイストゲートパイプの出口が見えるが、直径が小さいため、高速ではディフューザーの上にガスを導く。

興味深い詳細のは、ウェイストゲートのパイプがディフューザー上部に直接ガスを当てていることだ。これはウェイストゲート使用時のディフューザー性能の向上させる。しかし、ウェイストゲートはターボからの余分なガスを捨てるためのものであり、ドライバーがスロットルをオフにしたときにだけ使用される。

最近、レッドブルは、ビームウイングを再配置し、上部エレメントを排気口の上ではなく、下に配置した。これにより、排気口とウイングの角度が大きくなり、配置全体で空力パワーを強化した可能性がある。

F1イギリスGPでは、レッドブルの排気口の上向き角度、ビームウイングの下部エレメント上の気流との相互作用の可能性を示している。その後、チームは上部エレメントを排気口の下に配置した。

F1フランスGPでは、ターン11でシャルル・ルクレールがスピンしたが、そこでルクレールはアクセルを踏み始めている。F1ハンガリーGPでは、マックス・フェルスタッペンがターン13の立ち上がりでアクセルを強く踏んだ時にスピンした。

ウェストゲートで強化した空力の効果がありすぎるため、タイヤに完全に荷重がかかった瞬間にドライバーがアクセルを踏み込むと、ダウンフォースが一時的に大きく低下している可能性がある。

レッドブル・レーシングとスクーデリア・フェラーリの開発競争は続いており、両チームともF1フランスGPでフロア吸気口の配置を大幅に改良させてレースに臨んだ。

両チームともアンダーフロアトンネルの吸気口フェンス周囲に変更えた。F1チームは、外側の「バージボード」（事実上の第4のフェンスを形成する）に加えて、3つのフェンスが認められている。

全般的に、フェンスは、ベンチュリトンネルに向かう空気を加速させ、マシンのアンダーボディのダウンフォースを生成するために機能する。気流に誘導される空気が速ければ速いほど、ダウンフォースは大きくなる。

トンネルと地面の隙間が最も小さくなる「チョークポイント」の周囲でそれはピークに達する。

ダウンフォースには、トンネルの吸引効果によって生じるものと、前方のフロアが露出した上面と下面の空気の相互作用によって局所的に生じるものがある。エアロダイナミシストは、マシンのフロントとリアの間の空力バランスを変化させるために、どちらか一方を他方に対して妥協している。

空力バランスは、空力の重量配分的な意味合いを持っている。すなわり、全体のダウンフォースを前後の車軸にどのように配分するかとなる。

一般的に、低速サーキットでは方向転換で鋭いレスポンスを得るために、前寄りの空力配分が望ましい。

一方、ポール・リカール・サーキットような高速で長いコーナーを回るためには、安定性を求めて全体的に後ろ寄りが望ましい。

圧力の中心を後方に移動させる最も簡単な方法は、大きなリアウイングを搭載することである。しかし、それでは直線スピードが犠牲にする。特にレッドブル・レーシングは直線スピードを優先して、ポール・リカールにローダウンフォースのウィングを持ち込んだ。

したがって、それを補うためにアンダーボディで圧力の中心を後方にすることがより重要になった。そして、直線スピードと、圧力の中心を後方に移動して高速コーナーで安定させるという相反する目標をフェンスの再配置によって解決した。

レッドブル・レーシング
レッドブル・レーシングはトンネル前方のフェンスの配置を利用して、サーキットごとに空力学的配分を変えているように見える。彼らは今年すでにさまざまな配置で走らせており、これがRB18の重要な精巧さかもしれない。

レッドブル・レーシングのポール・リカール用フロア吸気口。ポール・リカールでは、空力学的バランスを後方寄りにするために、一番外側のベーンをさらに遠くに移動させた。

では、フェンスの配置は空力バランスにどのような影響を与えるのか？ その手がかりは、レッドブル・レーシングがポール・リカールでFIA（国際自動車連盟）へ提出した新しいフェンスの説明の中にある。

変更理由：パフォーマンス – 局部的な荷重
相違点：フロアエッジまで延長したフェンス形状の変更
説明：気流の安定性を維持しつつ、負荷を改善するため、局部的な圧力を再配分するようにフェンスのレイアウトを変更した。

「局部的な荷重」とは、トンネル後方で生じるダウンフォースに対して、フロア前方で生じるダウンフォースの大きさを指す。ウイングと同じように、フロアの露出上面と下面の圧力差を利用して、ボディワークのその部分に直接ダウンフォースを発生させることができる。その際、最も外側にあるフェンスがそのほとんどを担い、最も内側にあるチャネルを通る空気はベンチュリトンネルに直接向かう。

F1フランスGPまでは、外側の2つのフェンスを極端に近づけて後方に向かって収束させており、おそらくその相互作用でトンネルから外側に流される空気を加速させていたと思われる。その場合、フロアの上面と下面には圧力差が生じる。これはマシンの前寄りにあるため、空力バランスを前方に持っていこうとする傾向がある。そのため、トンネル内に導かれない気流を利用し、前寄りのバランスをさらに強化することができる。

フランスGPでは、その外側のふたつのフェンスが離れていた。これは空力バランスを後方へ移動させ、トンネルに供給される気流の比率を増やし、フロア前方部分への荷重を減らすことを狙ったのだと考えられる。これは、直線スピードを高めるために必要な小さいリアウイングの使用と一致する。

また、圧力の中心を後方に移動することで、フロントタイヤのサーマルデグラデーションを最小限に抑えることができる。タイヤのサーマルデグラデーションは、路面温度が高温となったポール・リカールでは全員にとって非常に問題だった。

レッドブル・レーシングは、ポール・リカールで外側のフェンス2つを分離。黄色の破線は、以前のフェンスが「バージボード」のすぐ近くまで来ていたことを示している（円図参照）。2つのフェンスの内側をバージボードから車体側にさらに移動させることで、小さいリアウイングにもかかわらず、空力バランスを後方へ移動させることができた。

スクーデリア・フェラーリ
フェラーリのフロアの変更は、レッドブルのようなサーキット特有のものではなく、一般的な開発の一環として導入された。

スクーデリア・フェラーリは、車体側のトンネル吸気口部分の高さを上げて、外側部分は従来と同じ高さを保つようにボディワークに段差をつけた。また、外側の「バージボード」をさらに前方に延長した。

車体側の吸気口の高さを上げることで、トンネルにより多くの流量を送り込める。レッドブルの変更と同様、これは空力バランスを後方に移動させるためと思われるが、総ダウンフォースも増加させる可能性がある。それがフェラーリの狙いのようであり、ポール・リカールにおけるFIAへのマシン変更の説明でもそれが確認できる。

この新しいフロアは、標準的な開発サイクルの一環である。マシンの全体的な空力パフォーマンスの改善を目指したものであり、ポール・リカールのサーキットのレイアウトに特化したものではない。

車体側トンネル吸気口（Shellのロゴに隣接したカーボンブラック部分）の高さを上げ、底部吸気口までのボディワークセクションに段差をつけた。

F1は、2030年までにネットゼロカーボンを実現するという計画の一環として、2026年から100％持続可能な燃料を導入。燃料はF1マシンだけでなく、世界中のほとんどのロードカーで利用できる『ドロップイン』燃料を開拓するものとなる。

2030年まで世界中の公道には20億台近くの自動車があり、純粋なバッテリー式電気自動車（BEVS）は8％にすぎないと予想されている。つまり、炭素排出量を削減するには他の解決策が必要となる。

F1の最高技術責任者であるパット・シモンズは、この革新的な燃料の開発に焦点を当てたチームを率いており、2026年に向けて最高品質の製品を生み出すために何ヶ月も研究に費やしてきた。

「魅力的な挑戦だった」とパット・シモンズは語る。

「私が最初にこれについて人々に話をしていたとき、だれも私が何について話しているのか分かっていなかった。正直に言って、私も実際には確信できていなかったし、それについて非常に多くの研究を行った。我々はFIAと緊密に協力してきた。FIAには非常に優れた燃料スペシャリストが2人おり、パートナーのARAMCOから多くの支援を受けている」

燃料革命はすでに始まっており、今年は新世代F1マシンは『E10燃料（90％の燃料と10％の再生可能エタノールの混合物）』で走っている。

「我々が現在投入しているエタノールの10％は完全に持続可能だ」とパット・シモンズは語る。

「品質の異なるさまざまな種類のエタノールがたくさんあるが、これは真のグリーンエタノールであり、完全に持続可能だ」

F1が3年強で使用するE10燃料は、ユニークにラボで開発された。

「E燃料はそのような素晴らしい機会を提供する」とF1のモータースポーツマネージングディレクターであるロス・ブラウンは語る。

「我々はカーボンサークルが完全にニュートラルであるE燃料に取り組んでおり、その燃料を生成するために利用される炭素は、内燃機関から放出される炭素と同じ量だ。これは、エンジンが大気中の二酸化炭素に何も追加しないことを意味する」

「このソリューションが見つかったときの大きな魅力は、エンジンに変更を加えることなく、ロードカーで使用できることだ。地球上には20億近くの内燃機関があり、どんな電気ソリューションを見つけても、どんな水素ソリューションを見つけても、まだ20億台の車がある。世界にはそれらの車が電気に変わらない一部がある」

「環境への影響がはるかに少ない燃料をそれらの車に入れることができれば、それはポジティブな変化であり、それが実行可能な方法であるという強いメッセージを送ることになるだろう。F1で働くすべての石油会社はすべてそれに取り組んでいる。他の解決策もあるということは、素晴らしい成果であり、世界への素晴らしいメッセージになるだろう」

2022年の10％の再生可能燃料からわずか数年で100％に移行することは、製品の生産を急速に増やす必要があり、野心的な計画となる。しかし、パット・シモンズはF1が目標に向かって順調に進んでいると語る。

「我々はアラムコと協力し、これまで39の代理混合燃料をテストしてきた」とパット・シモンズは語る。

「これは、持続可能な燃料で使用できるさまざまな種類のブレンドの効果を理解するのに役立った。我々は単気筒F1パワーユニットでそれらをテストしてきたので、それは代表的なテストだ。そして、それは我々の進歩を加速するのに役立ったと思う」

「アラムコはサウジアラビアとスペインの2つのプラントから燃料を生産している。多くの人々が彼らの製品を欲しがるだろう。だが、F1に関与する他の多くのエネルギー供給業者と同様に、それらは我々が必要とするものを生産する能力を超えている」

F1は70年以上にわたって革新の最先端にあり、これまでに作成された中で最も効率的なパワーユニットとハイブリッドシステムを開発してきた。現在、F1は、地球全体のグリーン革命を推進することに焦点を当てている。

「F1は常にテクノロジーを驚くほどうまく推し進めており、乗用車やロードカーなどで使用できる本物のテクノロジーを開拓してきた」とロス・ブラウンは語る。

「我々は驚くほど効率的な内燃機関を持っている」

「競争を設定する際に適切な目標を設定した場合、つまり、目標が最高の持続可能な燃料である場合、メーカーはそれを達成するために何百万もの開発に注ぎ込み、我々はより広い社会のためにすべての利益を得るだろう」

FIA（国際自動車連盟）は、2023年から今後2シーズンにわたってF1チームメンバーの労働時間を削減する計画を正式に確認した。

F1チームは、2023年の24レースシーズンに向かうスタッフの作業負荷を軽減するため、このイニシアチブをサポートすることに同意した。

現在、運用スタッフは、水曜日、木曜日、金曜日の夜に3回のカーフュー（夜間外出禁止令）の対象となっている。これらの夜間外出禁止令は、それぞれ制限期間（Restricted Periods）としてRP1、RP2、RP3と呼ばれ、その間は車で作業できず、パドックを離れる必要がある。

現時点では、金曜日のRP3はFP3の開始の13時間前に開始される。

しかし、最新のFIA競技規則では、2023年からチームメンバーのフィニッシュが早くなり、FP3の14時間前に変更され、さらに2024年から15時間に切り替えられることが確認されている。

F1チームは現在と同じ金曜日の夕方の準備タスクを2時間短い時間枠で実行するという課題に直面する。

さらに、F1チームが展開できる夜間外出禁止令の例外（またはジョーカー）の数が減少しする。

免除はもともと緊急使用を目的としており、現在のスケジュールの開始には寛大なレベルが設定されていたが、新しいアップデートパッケージが遅れて到着し、週末のレースで車に取り付けられる場合によく使用されている。

事実上、F1チームは免除の数を減らすことによって「自分たちから救われる」ことに同意し、それによってそれらを日常的に使用する誘惑を取り除く。

現在、F1チームは水曜日の夜にRP1に対して8回のジョーカーを使用できる。これは2023年には4回に減り、2024年には2回に減る。

木曜日の夜のRP2のジョーカーの数は、現在の5回から2023年には3回に削減され、2024年には2回に削減される。

金曜日の夜のRP3のジョーカーは現在の2回から変更はない。

今週末のF1フランスGPから適用される2022年の規則への変更では、水曜日と木曜日の夜間外出禁止令が始まっているため、運用チームのメンバーはパドックを離れる必要がなくなった。

彼らは現在、さらに「サーキットでの運動、食事、社交のため」に限り、1時間滞在することが許可されている。

この動きは、チームメンバーがトラックを走ったりサイクリングしたり、ガレージ作業のコミットメントを損なうことなくリラックスした夕食をとることができるようにすることで、チームメンバーの幸福を促進すると見なされている。

規則は「これらの期間中、これらのスタッフは運用活動を停止しなければならない」と付け加えている。

「これには、車やコンピューターで作業するエンジニアを操作するために必要な車や車のコンポーネントでの作業が含まれるが、これらに限定されない。これに従わなかった場合は、関連する制限期間の違反として扱われる」

新型コロナウイルス時代の初めに導入された夜間外出禁止令の微調整は、パドックの改札口での混雑を緩和しました。30分前に職員が朝食を取ることを許可されていましたが、その間ガレージで働くことができなかった。それらは残っているが、ソーシャルディウタンスを促進することへの言及は削除された。

FIA（国際自動車連盟）は、F1ベルギーグランプリからバウンシング対策に加えてフレキシフロアの取り決まりを強化するが、それは主にレッドブルとフェラーリが使用しているスキッドブロックのトリックを封じるためだと報じられている。

数名のドライバーが2022年F1マシンのバウンシングに長期的な健康上の懸念を表明した後、FIAはカナダグランプリで、車の垂直振動を測定し、空力振動測定基準（Aerodynamic Oscillation Metric：AOM）を超える車に対しては対策を講じることを発表した。

いくつかの遅れの後、技術指令はF1ベルギーグランプリで発効されるように設定されているが、FIAはフレキシフロアの取り決まりを強化。これはスキッドブロックとプランクが出会うエリアで一部のチームがパフォーマンスを向上させる抜け穴を発見したことを示唆している。

Auto Motor und Sportは、フェラーリやレッドブルなどのチームがこれをどのように達成しているかが詳しく説明。スキッドブロックが「ケーキ」のように分割されていると説明している。

「フェラーリとレッドブルが使用したと言われているが、必ずしも上位2台の車に限定されているわけではない。スキッドブロックを巧みに分割したと言われている」とAuto Motor und Sportは伝えた。

「穴の周りは切り分けられたケーキのようになっている。運転中、これらのパーツのいくつかは、地面に接触すると奇跡的にアンダーボディに消え、静止すると元の位置に戻ると言われている」

Auto Motor und Sportによると、スキッドブロックの摩耗は現在「穴全体」で検査されておらず、スキッドブロックの後部は「運転中に消える」部分なので、点検時に最低限必要な厚さ9mmを実現しているという。

その値に達するには、1mmの摩耗が許容されている。車の走行距離が低いほど、達成できるダウンフォースとパフォーマンスのレベルが高くなる。

FIAは、「周辺の75％」でスキッドブロックを測定し、スキッドブロックを強化することで、F1ベルギーグランプリからこれに対処することを目指しています。

そして、車の下のプランクの柔軟性に関して、Auto Motor und Sportは、一部のチームが「実際にアンダーボディに押し込まれる」プランクを作成することによって、2mmの最大許容屈曲を回避しているとしている。車がより低く走ることができ、グラウンドエフェクトカーでより多くの空気を下に長し、より大きなダウンフォースレベルを可能にしているという。

さらに、この方法では、プランクがバンプをよりよく吸収できるため、ボトミングがあまり起こらないと報告されている。

「メルセデスは、これがまさにフェラーリとレッドブルがバンプのあるトラックを扱うのに非常に優れている理由であると疑っている」とAuto Motor und Sportは述べている。

レッドブルは、技術指令を満たすためにRB18のフロアを変更する必要はないと明言している。