Fダクト

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Fダクト(F-Duct)とは、ダクトを通じてリアウイング周辺の気流を意図的に変化させ、ウイング本来の機能を低下させることでダウンフォースと空気抵抗を減らし、ストレートでの最高速を高める空力システムを指す。

2010年にマクラーレンが「RW80」の社内名称でMP4-25に初めて導入した。ドライバー自身がコックピット内の開口部を脚などで塞ぐことを作動のきっかけとしていたが、ウイングそのものには可動部分がなかったため、当時禁止されていた可動空力デバイスには該当しないと判断された。

マクラーレンの成功を受け、ザウバーを皮切りにフェラーリ、メルセデス、ウィリアムズ、レッドブル、フォース・インディア、ルノーなども2010年シーズン中に独自のFダクトを開発した。

MP4-25ではFダクトによって最大で約6mph(約9.7km/h)の最高速向上が得られたとも報じられていた。ただしその効果は、リアウイング全体の仕様やサーキットによって異なる。

目的という点では、2011年から導入された可変リアウイング「DRS」と共通する部分がある。ただし仕組みは異なる。DRSはリアウイングのフラップを物理的に動かして開口部を広げるのに対し、Fダクトはウイングを動かすことなく気流を失速(ストール)させてドラッグを減らす。

Fダクトの仕組み

F1のリアウイングは、上下の圧力差によってダウンフォースを発生させる。その代償として大きな空気抵抗が生じるため、ストレートでは最高速を制限する要因となる。

Fダクトは、リアウイングのフラップ付近に設けたスロットから空気を吹き出し、ウイング表面を流れる気流を意図的に剥離させる。ウイングが失速状態になると圧力差が小さくなり、ダウンフォースとともにドラッグも大幅に減少する。

重要なのは、リアウイング自体を変形させたり動かしたりしない点にある。2010年の規定では、空力性能に影響するボディワークは固定されている必要があったが、ドライバーの身体を使ってダクト内部の空気の流れを切り替えることを直接禁止する規定はなかった。

マクラーレンMP4-25の「RW80」

マクラーレンのシステムは、モノコック上部に設けられた吸気口、車体内部を通る複数のダクト、エンジンカバー、リアウイングを組み合わせたものだった。

通常時には吸気口から入った空気の一部をコックピットに逃がしていたが、ドライバーがコックピット内のベントを塞ぐと圧力状態が変化した。この変化を信号として、可動部を持たない「流体スイッチ」が流路を切り替え、別系統から供給された空気をリアウイングへ送った。

リアウイングへ送られた空気はフラップのスロットから吹き出し、表面の気流を剥離させてウイングを失速させた。ドライバーがベントを開放すると通常の流れに戻り、ウイングは再び本来のダウンフォースを発生させた。

MP4-25では主にドライバーの左脚を使ってシステムを作動させた。ライバルチームが後から導入したシステムでは、手や腕を使ってベントを塞ぐ方式も登場した。

Fダクトの名前の由来

「Fダクト」はマクラーレンの正式名称ではなく、2010年に報道やF1パドックで定着した通称だった。マクラーレン内部では「RW80」と呼ばれており、RWは「Rear Wing」を意味する。

「F」の由来については、足(foot)で操作するため、吸気口の形状に由来するといった諸説があったが、マクラーレンによれば、MP4-25のモノコック上部にあった吸気口が「Vodafone」のロゴの「f」に近い位置に設けられていたことから名付けられた。

2010年に各チームが開発したFダクト

マクラーレンのFダクトはMP4-25の設計段階から車体に組み込まれていたため、非常に複雑なダクトをモノコック内部に通すことができた。

一方、ライバルはシーズン開幕後にシステムを追加する必要があった。モノコックはシーズン中に自由に変更できないため、各チームはサイドポッド、コックピット周辺、エンジンカバーなど既存の構造を利用しながら独自の流路を作った。

最初にマクラーレンを追随したのはザウバーだった。C29では当初、サイドポッド付近に吸気口を配置し、リアウイングの上段フラップではなくメインプレーン側へ空気を送る方式を採用した。

フェラーリもF10に独自のシステムを導入した。コックピット内に追加したダクトの開口部をドライバーが手の甲で塞いで作動させる方式で、ステアリングから片手を離す必要が生じる場面があった。

そのほかメルセデス、ウィリアムズ、レッドブル、フォース・インディア、ルノーなどもシーズン中に独自の方式を投入した。吸気口やダクト、リアウイングへの吹き出し位置はチームごとに異なったものの、ウイングを意図的に失速させてストレートでのドラッグを減らすという基本原理は共通していた。

安全性への懸念と2011年の禁止

Fダクトが広まるにつれて、安全性への懸念も強まった。

マクラーレンのように脚で操作できるシステムだけでなく、後発チームの中にはドライバーが手や腕を動かして作動させるものもあり、ストレートへの立ち上がりなどで一時的にステアリングを片手で操作するケースが生じた。

レッドブルの最高技術責任者エイドリアン・ニューウェイも当時、Fダクトのアイデアそのものを高く評価する一方、ドライバーが身体を動かしてマシンの空力状態を切り替えることについて安全面から懸念を示していた。

FIAは2011年のレギュレーションで、DRSなど明示的に認められた装置を除き、「ドライバーの動きを利用してマシンの空力特性を変化させるシステム、装置または手順」を禁止した。

これによって2010年型のドライバー操作式Fダクトは使用できなくなった。一方、2011年にはDRSが導入され、ストレートでリアウイングのドラッグを減らす役割は別の方式で引き継がれた。

2011~2012年の派生コンセプト

ドライバー操作式Fダクトは禁止されたものの、「空気を吹き出してウイングを失速させる」という考え方は依然として生き残った。

メルセデスは2011年後半、ノーズから取り入れた空気をフロントウイングに送り、高速域でフロントウイングの一部を失速させる受動的なシステムを試した。この装置は一般に「Wダクト」と呼ばれた。

2012年のW03では、これとは関連しつつも異なる「ダブルDRS」と呼ばれるシステムを採用した。リアウイングのDRSフラップが開くとエンドプレートに設けられた吸気口が露出し、そこから取り入れた空気を長いダクトでフロントウイングまで導いた。

フロントウイング下面のスロットから空気を吹き出してウイングを失速させることで、DRS使用時にはリアだけでなくフロント側のドラッグも減らすことを狙った。

フロントウイングへ空気を送るダクトシステムを備えたメルセデスW03、2012年F1マレーシアGPにてCourtesy Of Daimler AG

2012年型メルセデスW03。DRS作動時に取り入れた空気を車体内部のダクトを通してフロントウイングへ送り、失速させる「ダブルDRS」を採用した

このシステムでは、Fダクト専用の可動部をドライバーが操作していたわけではない。規則で認められていたDRSの動作によって吸気口が開かれ、その後は空気が受動的にダクトを流れる構造だったため、FIAは2012年シーズン中の使用を合法と判断した。

その後、規則が改定され、DRSの開閉によってダクトを作動させたり、リアからフロントウイングへ空気を送ったりする方式は使用できなくなった。

Fダクトが残した「ウイングを動かすのではなく、気流そのものを操作してドラッグを減らす」という発想は、その後もF1の空力開発に繰り返し現れることになった。