抗力

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車の屋根形状:後端キックアップの秘密

車は、道を走る時に空気の壁を押しのけるように進みます。この空気の抵抗は、車の燃費やスピードに大きな悪影響を及えます。空気抵抗を少しでも減らす工夫は、車の設計においてとても大切です。 車の屋根後端を少しだけ上向きに反らせる「屋根後端跳ね上げ」という工夫があります。屋根後端跳ね上げは、空気の流れを整え、空気抵抗を少なくする効果があります。車は進む時、車体の前方に空気がぶつかり、車体の表面に沿って流れていきます。車体後端で空気の流れがはがれると、渦巻き状の空気の流れができて抵抗が大きくなります。屋根後端跳ね上げは、この空気の流れのはがれをおさえ、空気抵抗を小さくします。 近年の自動車作りでは、計算機を使って空気の流れを詳しく調べ、一番良い屋根後端跳ね上げの形を探しています。わずか数ミリの違いでも、空気抵抗に大きな影響を与えるため、設計者は細心の注意を払って開発に取り組んでいます。何度も何度もミリ単位の調整を繰り返すことで、空気抵抗を極力まで減らし、燃費を良くし、走行の安定性も高めているのです。 空気抵抗を減らす工夫は屋根後端跳ね上げだけではありません。車の全体の形、例えば、車体の底を平らにする、ドアミラーの形を変える、なども空気抵抗を減らす工夫の一つです。また、表面に凹凸をなくすことでも、空気抵抗を減らすことができます。これらの工夫を積み重ねることで、車はより環境に優しく、快適な乗り物へと進化していきます。
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車体後部の渦:その影響と活用

物が空気や水の中を進む時、その後ろには渦ができます。これを後流渦と言います。例えば、船が水面を進むと、船尾に白い渦が立つ様子がよく見られます。車も空気の中を進むため、同じように後流渦を作ります。ただし、空気は目に見えないため、この渦を直接見ることは難しいです。 車は様々な形のパーツで構成されており、その形によって空気の流れが変わります。車が進むと、空気は車体の前面にぶつかり、車体を包み込むように流れていきます。しかし、車体の後方では、空気は車体表面から剥がれ、渦を巻きながら後ろへと流れていきます。これが後流渦です。 後流渦は、まるで竜巻のように回転しながら後方へ伸びていきます。この渦の回転方向は、車体の上側では上から見て時計回り、下側では反時計回りになります。後流渦の大きさは様々で、車体の大きさや形、走る速さ、周りの風の強さなどによって変わります。速く走る車や大きな車は、より強い後流渦を作ります。 この後流渦は、車の燃費や安定性に大きな影響を与えます。後流渦は、空気抵抗を生み出す主な原因の一つです。空気抵抗が大きくなると、車を動かすためにより多くの力が必要になり、燃費が悪くなります。また、後流渦は車の後ろを走る車にも影響を与えます。後続車が先行車の作った強い後流渦に巻き込まれると、車が不安定になり、ハンドル操作が難しくなることがあります。そのため、高速道路などで前の車に近付き過ぎないように注意することが大切です。 車の設計者は、後流渦を小さくするために様々な工夫をしています。例えば、車体の形を滑らかにしたり、小さな突起を付けたりすることで、空気の流れを調整し、後流渦の発生を抑えています。このような技術の進歩により、燃費が良く、安定した走行性能を持つ車が生み出されています。
車の開発

車の空気抵抗と内部流の関係

車は動き出すと、空気の壁にぶつかりながら進みます。この空気の抵抗は、車の前面にぶつかる圧力だけでなく、車体の形や表面の凹凸など、様々な要素が複雑に絡み合って生まれます。中でも、車体内部を通り抜ける空気の流れ、いわゆる内部流は、全体の空気抵抗の約一割を占めるとされ、見過ごせない要素です。 車は、前方に開いた空気の入り口から空気を吸い込みます。吸い込まれた空気は、まず動力源である機関室へと導かれます。機関室では、空気は動力源を冷やす大切な役割を果たします。高温になった動力源は、適切に冷やさないと性能が落ちてしまうため、空気の流れは非常に重要です。機関室を通り過ぎた空気は、人が乗る室内へと流れ込みます。室内では、乗る人が快適に過ごせるよう、空気を循環させ、温度や湿度を調整します。さらに、空気は荷物を載せる収納室へと流れ、最終的に車体後方から外へ出ていきます。 この一連の空気の流れが滞りなく進むことが、車を効率的に走らせる鍵となります。もし、空気の通り道が狭かったり、形が悪かったりすると、空気の流れが乱れ、抵抗が大きくなってしまいます。この抵抗が大きくなると、車を動かすためにより多くの力が必要となり、燃費が悪化したり、加速が悪くなったり、最高速度が下がったりするなどの問題が生じます。つまり、車体内部の空気の流れをスムーズにすることは、燃費の向上や走行性能の改善に繋がる大切な要素なのです。そのため、自動車を作る技術者は、コンピューターを使った模擬実験などを用いて、空気の流れを緻密に計算し、最適な車体形状や空気の通り道を設計しています。 空気の流れを制御することは、環境への負荷を減らし、より快適な運転を実現するために欠かせない技術なのです。