グラウンド ・エフェクト・カー (ground effect car ) とはレーシングカー の一種 いっしゅ であり、車体 しゃたい 下面 かめん と地面 じめん の間 あいだ を流 なが れる空気 くうき 流 りゅう を利用 りよう してダウンフォース (下向 したむ きの力 ちから )を獲得 かくとく することを目的 もくてき に設計 せっけい された車 くるま をさす。名称 めいしょう は航空 こうくう 工学 こうがく 用語 ようご の「グラウンド・エフェクト(地面 じめん 効果 こうか )」に由来 ゆらい する。その性質 せいしつ 上 じょう 、公道 こうどう 上 じょう を走 はし る車 くるま にはその性能 せいのう の一部 いちぶ しか用 もち いられていない。近年 きんねん の日本 にっぽん のレース雑誌 ざっし などは「グラウンドエフェクトカー」という名称 めいしょう を使 つか っているが、以前 いぜん は「グランドエフェクトカー」や「ウイングカー」と呼 よ ぶのが一般 いっぱん 的 てき だった。
レーシングカーをはじめとする自動車 じどうしゃ は、高速 こうそく で走行 そうこう するという基本 きほん 的 てき な目的 もくてき のために空気 くうき 抵抗 ていこう を減 へ らすことが要求 ようきゅう される。そのために多 おお くの場合 ばあい は流 ながれ 線 せん 型 かた (ストリームライン)にデザインされているが、このような形状 けいじょう の物体 ぶったい は低速 ていそく ではその効果 こうか が低 ひく く高速 こうそく で移動 いどう することによってその効果 こうか を発揮 はっき しはじめる。この場合 ばあい 、速度 そくど が上 あ がるにつれて同時 どうじ に容易 ようい に揚力 ようりょく が発生 はっせい するため、タイヤの接地 せっち 力 りょく が減少 げんしょう してしまうこととなる。その結果 けっか として、エンジンの駆動 くどう 力 りょく を効率 こうりつ よく地面 じめん に伝 つた えられないだけではなく、直進 ちょくしん 安定 あんてい 性 せい が低下 ていか するとともに、ステアリングの制御 せいぎょ 制動 せいどう が低下 ていか するために自動車 じどうしゃ に求 もと められる「曲 ま がる」という機能 きのう については顕著 けんちょ となり、コーナー(カーブ)の旋回 せんかい 速度 そくど も下 さ げざるをえない[注釈 ちゅうしゃく 1] 。
1960年代 ねんだい 後半 こうはん 以降 いこう のレーシングカーは、車体 しゃたい の前後 ぜんご にウイングを設 もう けたり、くさび形 がた (ウェッジシェイプ)ボディにすることで揚力 ようりょく の発生 はっせい を防 ふせ ぎ、ダウンフォースを得 え る設計 せっけい へと変 か わっていった。ウイングや車体 しゃたい 形状 けいじょう で強 つよ いダウンフォースを得 え ると、そのぶん空気 くうき 抵抗 ていこう (ドラッグ)が増 ふ え、最高 さいこう 速 そく は落 お ちるが、タイヤの接地 せっち 力 りょく が高 たか まることでコーナーの進入 しんにゅう 速度 そくど ・旋回 せんかい 速度 そくど を上 あ げることができ、結果 けっか としてサーキット 1周 しゅう のタイムは向上 こうじょう する場合 ばあい が多 おお い。
グラウンド・エフェクト・カーは空 そら 力 りょく 付加 ふか 物 ぶつ を車体 しゃたい 表面 ひょうめん に追加 ついか することなく、この方向 ほうこう 性 せい を極限 きょくげん まで追求 ついきゅう したものと言 い える。概念 がいねん としては、航空機 こうくうき の主 あるじ 翼 つばさ による揚力 ようりょく 発生 はっせい 原理 げんり を逆 ぎゃく 向 む き(地面 じめん 向 む き)に応用 おうよう したもので、連続 れんぞく の方程式 ほうていしき (断 だん 面積 めんせき が狭 せま ければ流体 りゅうたい の速度 そくど は上 あ がる )とベルヌーイの定理 ていり (流体 りゅうたい の速度 そくど が上 あ がれば圧力 あつりょく は下 さ がる )を利用 りよう している。
グラウンド・エフェクト・カーには広義 こうぎ と狭義 きょうぎ の2つの意味 いみ がある。
狭義 きょうぎ のグラウンド・エフェクト・カー
ボディ両 りょう 脇 わき のサイドポンツーン の下面 かめん に、ベンチュリ構造 こうぞう を持 も つ(ディフューザーの跳 は ね上 あ がりが、後 こう 輪 わ の最前 さいぜん 面 めん より前方 ぜんぽう から始 はじ まる)ものを指 さ す。ウイング・カー (wing car ) 、ベンチュリ・カー (venturi car ) とい換 いか えられるのはこちらの方 ほう であり、このページでも基本 きほん 的 てき にはこちらを指 さ す。
広義 こうぎ のグラウンド・エフェクト・カー
ボディ底面 ていめん にアンダーパネルを装備 そうび し、ゆるいベンチュリ構造 こうぞう にした車両 しゃりょう 。改造 かいぞう が許 ゆる されないストックカー を除 のぞ き、現代 げんだい の多 おお くのレーシングカーはボディ底面 ていめん (特 とく に後部 こうぶ 底面 ていめん )にアンダーパネルを取 と り付 つ けており、ほとんどの車両 しゃりょう が該当 がいとう する。
ロータス・79 を例 れい とした図解 ずかい (1)
ボディ両 りょう 脇 わき のサイドポンツーン の下面 かめん は、前部 ぜんぶ が地面 じめん に近 ちか く、後方 こうほう に向 む かうに従 したが ってスロープ 状 じょう に跳 は ね上 あ がるベンチュリ管 かん 形状 けいじょう に整形 せいけい されている。
ロータス・79を例 れい とした図解 ずかい (2)
走行 そうこう 中 ちゅう 、サイドポンツーンの下 した に流 なが れ込 こ んだ気流 きりゅう は狭 せま い空間 くうかん で加速 かそく し、地面 じめん との間 あいだ に強 つよ い負 ふ 圧 あつ が発生 はっせい する。跳 は ね上 あ げ部分 ぶぶん では徐々 じょじょ に圧力 あつりょく が高 たか まり、気流 きりゅう を後方 こうほう に押 お し出 だ して前部 ぜんぶ の負 ふ 圧 あつ 発生 はっせい を助長 じょちょう する。負 ふ 圧 あつ により車体 しゃたい が地面 じめん 方向 ほうこう へ吸 す い寄 よ せられると、タイヤも地面 じめん に強 つよ く押 お し付 つ けられ、通常 つうじょう の車両 しゃりょう に比 くら べて圧倒的 あっとうてき に高 たか い旋回 せんかい 速度 そくど でコーナーを通過 つうか できる。車速 しゃそく (=気流 きりゅう の流速 りゅうそく )が上昇 じょうしょう するほどダウンフォース発生 はっせい 量 りょう が増加 ぞうか するため、低速 ていそく コーナーよりも高速 こうそく コーナーにおいて効果 こうか がより顕著 けんちょ となる。
発生 はっせい するダウンフォースは車 くるま 重 おも 以上 いじょう の数 すう トンにも及 およ び[3] 、通常 つうじょう のウイングに比 くら べて抗力 こうりょく の発生 はっせい 率 りつ が少 すく ないため、最高 さいこう 速 そく への影響 えいきょう も抑 おさ えることができる。
グラウンド・エフェクトが最初 さいしょ に注目 ちゅうもく されたのはサーキットレースではなく、直 ちょく 線路 せんろ で速度 そくど 記録 きろく に挑戦 ちょうせん するレコードカーの分野 ぶんや であった。目的 もくてき もコーナリング性能 せいのう ではなく、高速 こうそく 走行 そうこう 中 ちゅう の車体 しゃたい の浮 うわ き上 あ がりを抑 おさ え駆動 くどう 力 りょく を稼 かせ ぐ目的 もくてき だった。
1928年 ねん 、フランスの技術 ぎじゅつ 者 しゃ ルネ・プレヴォが『ジ・オートモビル・エンジニア』誌 し に寄稿 きこう した記事 きじ の中 なか で、アンダーボディ全体 ぜんたい を逆 ぎゃく 翼 つばさ 形 がた としたレコードカーのデザイン案 あん が紹介 しょうかい された。プレヴォは"The Underneath is noting more than a Venturi tube "(下面 かめん はベンチュリ管 かん 以外 いがい の何 なに 物 ぶつ でもない)と記 しる していた[4] 。記事 きじ に掲載 けいさい された図面 ずめん と風洞 ふうどう 実験 じっけん 模型 もけい をコンピュータ上 じょう で再現 さいげん し、CAD きゃど /CFD シミュレーションを行 おこな ってみたところ、80 mph (約 やく 128 km/h)で76 kg、120 mph(約 やく 193 km/h)で172 kg、200 mph(約 やく 321 km/h)で495 kgのダウンフォースが計測 けいそく された[5] 。さらにノーズ形状 けいじょう を修正 しゅうせい した場合 ばあい 、ダウンフォースが44%ほど増 ふ えるとの試算 しさん も得 え られた[5] 。
1938年 ねん にアウトウニオン が開発 かいはつ したアウトウニオン・タイプC レコードカーは、ストリームライン ボディの下面 かめん をプレヴォのデザイン案 あん のようなベンチュリ構造 こうぞう としていた。
アウトバーン で行 おこな った記録 きろく 会 かい では429.9 km/hというスピードを記録 きろく 、しかしその後 ご の計測 けいそく でクラッシュし、ドライバーのベルント・ローゼマイヤー が死亡 しぼう した[6] 。
1970年 ねん に登場 とうじょう したCan-Am のプロトタイプカー 、シャパラル・2J は、2基 き のファンで空気 くうき を強制 きょうせい 的 てき に吸 す い出 だ すことで車体 しゃたい 下面 かめん に負 ふ 圧 あつ を発生 はっせい させ、驚異 きょうい 的 てき なコーナリング性能 せいのう を発揮 はっき した。この「ファン・カー 」は物議 ぶつぎ を醸 かも し、空 そら 力 りょく 部品 ぶひん の可動 かどう 禁止 きんし 規定 きてい に違反 いはん するとして使用 しよう 禁止 きんし となった。
同 おな じ1970年 ねん にはF1 マシン、マーチ・701 が両 りょう サイドに逆 ぎゃく 翼 つばさ 面 めん 形状 けいじょう の燃料 ねんりょう タンクを配置 はいち したが、成功 せいこう には至 いた らなかった。BRM のトニー・ラッド (英語 えいご 版 ばん ) とピーター・ライト もこの種 たね のウイングの実験 じっけん を行 おこな い、ふたりはロータス へ移籍 いせき してから本格 ほんかく 的 てき な研究 けんきゅう を行 おこな った。インペリアルカレッジ の風洞 ふうどう で縮尺 しゅくしゃく モデルを実験 じっけん した際 さい 、サイドポンツーンがずり落 お ちた時 とき に異常 いじょう な数値 すうち のダウンフォースを記録 きろく したことから、ウイング構造 こうぞう の気密 きみつ 性 せい が鍵 かぎ になることを発見 はっけん した。
グラウンド・エフェクト・カーの流行 りゅうこう を生 う んだロータス・78
1977年 ねん に登場 とうじょう したロータス・78 はグラウンド・エフェクト・カーの最初 さいしょ の成功 せいこう 作 さく となった。当初 とうしょ 、ライバルチームや記者 きしゃ はロータス・78のサイドポンツーン下 か 側 がわ につけられていたブラシがいったい何 なに を意味 いみ するのか、誰 だれ も理解 りかい できなかった。それはここにウイング構造 こうぞう が隠 かく されていることが分 わ からない限 かぎ り理解 りかい できない構造 こうぞう であった[注釈 ちゅうしゃく 2] 。1978年 ねん のロータス・79 はより完成 かんせい 度 ど を増 ま し、マリオ・アンドレッティ がF1世界 せかい チャンピオン となった。
グラウンド・エフェクトのアイデアは他 た のチーム(マシン)にも急速 きゅうそく に浸透 しんとう し、当時 とうじ のF1界 かい ではグラウンド・エフェクトを用 もち いなければ勝 か つことが困難 こんなん となった。気密 きみつ 性 せい 確保 かくほ のため、ブラシに代 か わり路面 ろめん に追従 ついしょう する可動 かどう 式 しき サイドスカートが登場 とうじょう し[注釈 ちゅうしゃく 3] 、フロントウイングが車体 しゃたい 下面 かめん への気流 きりゅう の邪魔 じゃま になるとして、取 と り外 はず してしまうケースもあった。ウイング構造 こうぞう を保 たも つサイドポンツーンなど、車体 しゃたい (シャーシ )全体 ぜんたい が高 たか い剛性 ごうせい を持 も ちダウンフォースを受 う けても容易 ようい に変型 へんけい しないことが重要 じゅうよう となり、アルミ ハニカム プレート製 せい のシングルスキンモノコック 、カーボンファイバー 製 せい モノコック、プルロッド(プッシュロッド)サスペンション などの技術 ぎじゅつ が普及 ふきゅう することになった。
しかしグラウンド・エフェクトの問題 もんだい 点 てん (後述 こうじゅつ )に起因 きいん すると見 み られる事故 じこ が多発 たはつ し[注釈 ちゅうしゃく 4] 、これを禁止 きんし 、あるいは制限 せいげん する動 うご きも現 あらわ れた。この動 うご きはFISA (英語 えいご 版 ばん ) 対 たい FOCA の政治 せいじ 闘争 とうそう と絡 から み合 あ い、反対 はんたい 派 は のFISA系 けい チーム(ターボ エンジンユーザー)と許容 きょよう 派 は のFOCA系 けい チーム(フォードDFVエンジン ユーザー)の対立 たいりつ を招 まね いた。
1981年 ねん には、サイドスカートを固定 こてい 式 しき に制限 せいげん し、下部 かぶ と地面 じめん の間 あいだ に6 cm以上 いじょう の間隔 かんかく を空 あ けることが義務付 ぎむづ けられた。スカートを地面 じめん に接触 せっしょく させることを禁止 きんし し、グラウンド・エフェクトを弱 よわ めることが狙 ねら いだったが、停車 ていしゃ 状態 じょうたい での車検 しゃけん で検査 けんさ されるだけだったため、ルールの抜 ぬ け道 みち を探 さが すものも現 あら われた。
ロータス・88
車体 しゃたい を2重 じゅう 構造 こうぞう にした「ツインシャーシ」を採用 さいよう した。停車 ていしゃ 状態 じょうたい では車体 しゃたい のどこも地面 じめん に接触 せっしょく していないが、ある程度 ていど のスピードで走 はし りダウンフォースが発生 はっせい し始 はじ めると、2重 じゅう の車体 しゃたい の一方 いっぽう が地面 じめん に下 さ がって路面 ろめん に接触 せっしょく し、可動 かどう スカートが存在 そんざい するのと同 おな じ状態 じょうたい になる。グラウンド・エフェクトの追求 ついきゅう によるサスペンションの硬化 こうか やポーポイズ現象 げんしょう を解決 かいけつ し、ドライバビリティを向上 こうじょう させる機構 きこう と発表 はっぴょう されたが、他 た チームから抗議 こうぎ があったことや、「空 そら 力 りょく 装置 そうち は可動 かどう 不可 ふか 」という規制 きせい に抵触 ていしょく することから禁止 きんし された。
ブラバム・BT49C
車 くるま 高 だか 調整 ちょうせい 用 よう のガスシリンダーを備 そな えた「ハイドロニューマチック・サスペンション 」機構 きこう を搭載 とうさい した。ピットイン時 じ には車 くるま 高 だか を上 あ げて車検 しゃけん に対応 たいおう させ、走行 そうこう 時 じ にはダウンフォースで空気 くうき ばね が縮 ちぢ んでサイドスカートを地面 じめん に接触 せっしょく させ、グラウンド・エフェクトを得 え るものであった。同 どう 機構 きこう は他 た チームも次々 つぎつぎ と採用 さいよう したことから、サイドスカートの接触 せっしょく を禁止 きんし した規制 きせい は意味 いみ を成 な さなくなり、シーズン末 まつ にはスカートの可動 かどう が3 cmまで許可 きょか された。
1982年 ねん にはジル・ヴィルヌーヴ の事故死 じこし や、ディディエ・ピローニ の大 だい 事故 じこ による引退 いんたい などが重 かさ なり、国際 こくさい 自動車 じどうしゃ 連盟 れんめい は同年 どうねん 12月 がつ に新 しん 車輌 しゃりょう 規定 きてい 導入 どうにゅう を決定 けってい した。1983年 ねん より「フロントタイヤの後端 こうたん からリアタイヤの前 ぜん 端 はし までの車体 しゃたい 底面 ていめん は平面 へいめん でなければならない」とするフラットボトム規定 きてい が施行 しこう され、事実 じじつ 上 じょう グラウンド・エフェクト・カーは参加 さんか できなくなった。
フラットボトム規定 きてい の導入 どうにゅう 後 ご 、シャシー後部 こうぶ の底 そこ を跳 は ね上 あ げたディフューザー 構造 こうぞう にすることで、限定 げんてい 的 てき ではあるがグラウンド・エフェクトを得 え ることが可能 かのう となった。その後 ご シャシー後部 こうぶ のディフューザー設置 せっち にも制限 せいげん が設 もう けられたため、ギヤボックスケースをディフューザー形状 けいじょう にすることでグラウンド・エフェクトを得 え ようとするようになっている。サイドポンツーン部分 ぶぶん の底 そこ を上 あ げるステップドボトムへと規制 きせい が厳 きび しくなった現在 げんざい でも、この構造 こうぞう が使用 しよう されている。
2022年 ねん レギュレーション規定 きてい に準拠 じゅんきょ したFIA製作 せいさく のデモカー
2022年 ねん シーズン からの車体 しゃたい レギュレーション改定 かいてい にて、グラウンドエフェクト構造 こうぞう が大幅 おおはば に規制 きせい 緩和 かんわ され、1982年 ねん 以来 いらい 40年 ねん ぶりに事実 じじつ 上 じょう の解禁 かいきん になった[15] 。
試行錯誤 しこうさくご する中 なか で、特 とく に初年度 しょねんど から各 かく チーム共通 きょうつう して悩 なや まされたのが走行 そうこう 中 ちゅう の「ポーポイズ現象 げんしょう 」であった。昨 さく シーズンまでコンストラクターズ8連覇 れんぱ の圧倒 あっとう を誇 ほこ っていたメルセデスF1チーム は、この対策 たいさく に苦慮 くりょ し他 た チームの後塵 こうじん を拝 はい するなど勢力 せいりょく 図 ず に少 すく なからずの変動 へんどう が生 しょう じている[16] [17] [18] 。
後方 こうほう から見 み たポルシェ・962 の車体 しゃたい 底面 ていめん 。奥 おく にグラウンド・エフェクト用 よう のスロープが見 み られる。ギアボックス とリアタイヤは気密 きみつ のためカバーされている。
F1におけるグラウンド・エフェクト・カーの流行 りゅうこう はグループC などの他 ほか のカテゴリにも伝播 でんぱ し、F1での禁止 きんし 後 ご も使用 しよう された。グループCマシンはフルカウルボディの下面 かめん をウイング構造 こうぞう に使 つか うことができ(ただしコクピット底面 ていめん に1000×800mmのフラットボトムが必要 ひつよう [19] )、エンジンやギアボックスを斜 なな めに配置 はいち してスペースを拡 ひろ げた例 れい もある[注釈 ちゅうしゃく 5] 。ポルシェ・956 はフロントのアンダーパネル下面 かめん に「ポルシェ・ハンプ」と呼 よ ばれる凹 へこ みを設 もう け、ベンチュリの容積 ようせき を変化 へんか させることでフロントのダウンフォースを増強 ぞうきょう した。
アメリカのオープンホイール レーシングにおいてはグラウンド・エフェクト・カー構造 こうぞう のシャシが長 なが らく使 つか われており、インディカー・シリーズ ではグラウンド・エフェクト・カーが使 つか われている。しかし、1982年 ねん に起 お こったインディ500 でのゴードン・スマイリー の死亡 しぼう 事故 じこ は、グラウンド・エフェクト・カー特有 とくゆう のハンドルの重 おも さや、マシンの挙動 きょどう が実際 じっさい の操作 そうさ よりも遅 おく れる特性 とくせい が原因 げんいん といわれている。そのため現行 げんこう シャシーのベンチュリ構造 こうぞう は小型 こがた なものになっている。
近年 きんねん ではフォーミュラカー の安全 あんぜん 性 せい が大 おお きく向上 こうじょう したこと、レーシングカーの空 そら 力 りょく に関 かん する研究 けんきゅう が進 すす んだことなどを背景 はいけい に、「フラットボトムのマシンよりも開発 かいはつ が容易 ようい で、かつ追 お い抜 ぬ き時 とき に車両 しゃりょう 姿勢 しせい の乱 みだ れが少 すく ない」などの理由 りゆう でグラウンド・エフェクト・カーを見直 みなお す動 うご きも強 つよ まっており、1998年 ねん にはコローニ がワールドシリーズ・バイ・ニッサン にグラウンド・エフェクト・カーの構造 こうぞう を取 と り入 い れたCN1 (英語 えいご 版 ばん ) を投入 とうにゅう 、2002年 ねん には1997年 ねん 以降 いこう インディカーでグラウンド・エフェクト・カーのノウハウを培 つちか ってきたダラーラ が後 ご を継 つ いでSN01 (英語 えいご 版 ばん ) を投入 とうにゅう 、その後 ご フォーミュラ・ルノー3.5 となった現在 げんざい のT12 (英語 えいご 版 ばん ) までグラウンド・エフェクト・カーを採用 さいよう し続 つづ けている。3年 ねん 後 ご の2005年 ねん に発足 ほっそく したGP2 もそれに追従 ついしょう するようにカテゴリ発足 ほっそく 当初 とうしょ からダラーラ製 せい のグラウンド・エフェクト・カーを採用 さいよう 、ダラーラはその後 ご GP3 など、多 おお くのカテゴリでグラウンド・エフェクト・カーを導入 どうにゅう している。また、ローラ もかねてからチャンプカーでグラウンド・エフェクト・カーを使用 しよう していたが、ヨーロッパにおいても2005年 ねん 、A1グランプリ 用 よう に開発 かいはつ したB05/52 (英語 えいご 版 ばん ) からグラウンド・エフェクト・カーへと切 き り替 か えており、その後 ご 現在 げんざい のAUTO GP まで継続 けいぞく している。この結果 けっか 、後述 こうじゅつ の日本 にっぽん での場合 ばあい も含 ふく めて現在 げんざい では旧 きゅう F3000級 きゅう 以上 いじょう においてはF1を除 のぞ く全 すべ てのフォーミュラカー・レースでグラウンド・エフェクト・カーが使用 しよう されることになった。ダラーラは更 さら にフォーミュラ3 においても、2017年 ねん からヨーロッパ・フォーミュラ3選手権 せんしゅけん と全日本 ぜんにほん F3選手権 せんしゅけん にグラウンド・エフェクト・カーであるF317 (英語 えいご 版 ばん ) を投入 とうにゅう している。
ダラーラ・DW12 のアンダーボディ形状 けいじょう (2015年 ねん インディ500)
安全 あんぜん 性 せい 対策 たいさく としての研究 けんきゅう も進 すす んでおり、インディカー・シリーズで2012年 ねん から使用 しよう されているダラーラ・DW12 (英語 えいご 版 ばん ) では、モノコック下面 かめん にカマボコ状 じょう の構造 こうぞう 物 ぶつ を設置 せっち することにより、スピンなどで横向 よこむ きになった際 さい もダウンフォースが発生 はっせい するようにデザインされている。これにより、マシンが浮 う き上 あ がるなど大 だい 事故 じこ につながる要因 よういん を減 へ らすことができるとしている。
日本 にっぽん 国内 こくない レースでは、1983年 ねん の富士 ふじ グランチャンピオンレース で、高橋 たかはし 徹 とおる のマシンがスピンした後 のち に宙 ちゅう に舞 ま い上 あ がり、観客 かんきゃく 席 せき のフェンスに激突 げきとつ 。高橋 たかはし が事故死 じこし し、巻 ま き込 こ まれた観客 かんきゃく も死傷 ししょう するという大 だい 事故 じこ が発生 はっせい している。これはグラウンド・エフェクト・カーが高速 こうそく で後 うし ろ向 む きに走 はし ると、条件 じょうけん によってダウンフォースとは全 まった く逆 ぎゃく の力 ちから が発生 はっせい するためと考 かんが えられている。高橋 たかはし 徹 とおる の事故 じこ の前 まえ にも佐藤 さとう 文康 ふみやす が同様 どうよう の事故 じこ で死亡 しぼう し、松本 まつもと 恵二 けいじ がマシン全 ぜん 損 そん のクラッシュに見舞 みま われるなど同種 どうしゅ の事故 じこ が発生 はっせい しており、日本 にっぽん のレース界 かい でもグラウンド・エフェクト・カーの危険 きけん 性 せい が指摘 してき されていた。結果 けっか 、日本 にっぽん レース界 かい でもグラウンド・エフェクト・カーは一時 いちじ 禁止 きんし されることになった。
2006年 ねん からフラットボトム規定 きてい の改定 かいてい によりフォーミュラ・ニッポン でもグラウンド・エフェクト・カー構造 こうぞう のローラ・B06/51 が導入 どうにゅう される。2009年 ねん より導入 どうにゅう されたFN09(スウィフト・017.n )は近年 きんねん では珍 めずら しくなったトンネル構造 こうぞう を持 も ったグラウンド・エフェクト・カーであった(スウィフト・エンジニアリング はCART やアトランティック・チャンピオンシップ に継続 けいぞく 的 てき にグラウンド・エフェクト・カーを提供 ていきょう していたほか、グラウンド・エフェクト・カーが言 い われる危険 きけん 性 せい にも否定 ひてい 的 てき な立場 たちば をとっている[20] )。2014年 ねん 導入 どうにゅう のダラーラ・SF14 でもグラウンド・エフェクト・カーである。この流 なが れは2019年 ねん 導入 どうにゅう のダラーラ・SF19 でも継続 けいぞく されることとなっている。
グラウンド・エフェクトはサイドポンツーンの形状 けいじょう だけではなく、サイドポンツーン下面 かめん と地面 じめん との間 あいだ の空間 くうかん が外界 がいかい と遮断 しゃだん され、閉 と じた状態 じょうたい になっていることに強 つよ く依存 いぞん する。そのためかつてのグラウンド・エフェクト・カーは、サイドポンツーンの横 よこ に可動 かどう 式 しき の硬質 こうしつ のスカート を備 そな え、スカートを地面 じめん に接触 せっしょく させて空気 くうき の流入 りゅうにゅう を遮断 しゃだん していた。つまり車体 しゃたい の一部 いちぶ を地面 じめん にたらし、ガリガリと引 ひ きずりながら走 はし っているという事 こと になる[注釈 ちゅうしゃく 6] 。
スカートによる空気圧 くうきあつ の遮断 しゃだん が何 なん らかの原因 げんいん によって阻害 そがい されると、ダウンフォースが急激 きゅうげき に失 うしな われ、マシンは非常 ひじょう に危険 きけん な状態 じょうたい となる。グラウンド・エフェクトが発揮 はっき されている場合 ばあい 、タイヤのグリップ力 りょく が飛躍 ひやく 的 てき に高 たか まり、車両 しゃりょう が横滑 よこすべ りしにくくなるため、コーナーリング時 じ にも速度 そくど をそれほど落 お とさないで済 す む。これがグラウンド・エフェクト・カーの最大 さいだい の利点 りてん であるが、その状態 じょうたい でグラウンド・エフェクトが失 うしな われると車両 しゃりょう は高速 こうそく で横滑 よこすべ りしてコースアウトし、激 はげ しくクラッシュする(事故 じこ を起 お こす)可能 かのう 性 せい が高 たか い。コーナーリング時 じ のみならずストレート走行 そうこう 時 じ であっても、グラウンド・エフェクト効果 こうか が失 うしな われた場合 ばあい に車両 しゃりょう はしばしばコントロール不能 ふのう となる。場合 ばあい によっては車両 しゃりょう が宙 ちゅう を舞 ま うこともあるなど、ドライバーのみならずコースマーシャル や観客 かんきゃく をも事故 じこ に巻 ま き込 こ む危険 きけん 性 せい を持 も つ。
ただし、後述 こうじゅつ するように現在 げんざい のグラウンド・エフェクトカーは地面 じめん と接触 せっしょく するような長 なが いスカートが使用 しよう されることはまずないため、この問題 もんだい は過去 かこ のものとなっている。
グラウンド・エフェクトの弊害 へいがい としては車体 しゃたい のピッチング (車体 しゃたい の前部 ぜんぶ と後部 こうぶ が激 はげ しく上下 じょうげ に揺 ゆ さぶられること)を増幅 ぞうふく させてしまうポーポイズ現象 げんしょう (ポーポイジング)も挙 あ げられる。これは加減 かげん 速 そく や路面 ろめん の凹凸 おうとつ などで車体 しゃたい が上下 じょうげ に振動 しんどう した際 さい に、グラウンド・エフェクトの変化 へんか が車体 しゃたい の上下動 じょうげどう を増幅 ぞうふく することで起 お きる。車 くるま 高 だか が高 たか くなるとダウンフォースは弱 よわ まり、低 ひく くなると急激 きゅうげき に強 つよ まり、さらに路面 ろめん に接触 せっしょく するほど低 ひく くなると気流 きりゅう が阻害 そがい されダウンフォースは突如 とつじょ 消失 しょうしつ する。これにより、車体 しゃたい 前後 ぜんこう の上下 じょうげ 振動 しんどう が短 みじか いサイクルで激 はげ しく繰 く り返 かえ される状態 じょうたい となり、そのサイクルのタイミングによっては動作 どうさ が増幅 ぞうふく されやがて激 はげ しいピッチングを起 お こす。
この現象 げんしょう が始 はじ まり空 そら 力 りょく ・サスペンションの制動 せいどう 性能 せいのう を超 こ えて前輪 ぜんりん が浮 う き上 あ がるほどの状況 じょうきょう になると、流入 りゅうにゅう する大量 たいりょう の空気 くうき により車体 しゃたい が跳 は ね上 あ げられてしまう。前輪 ぜんりん の浮 う き上 あ がりはウイング等 とう の空 そら 力 りょく 装備 そうび を無効 むこう 化 か し後 ご 輪 わ 側 がわ の接地 せっち 圧 あつ を消失 しょうしつ させ、数 すう 百 ひゃく kgの重量 じゅうりょう をもつ車体 しゃたい といえどもなすすべなく宙 ちゅう に舞 ま うことになる。
この現象 げんしょう の顕著 けんちょ な例 れい として1999年 ねん のル・マン24時 じ 間 あいだ レース に出場 しゅつじょう したメルセデス・ベンツ・CLR の事故 じこ (当 とう レースにおいて、激 はげ しいピッチングの末 すえ に車体 しゃたい 前部 ぜんぶ から浮 う き上 あ がり宙 ちゅう を舞 ま い、大 だい クラッシュを起 お こした)がよく挙 あ げられるが、この車 くるま はディフューザーこそ備 そな えていたものの本質 ほんしつ 的 てき にはフラットボトム・カーであり、狭義 きょうぎ のグラウンド・エフェクト・カー(ウイングカー)の危険 きけん 性 せい というよりは、前輪 ぜんりん が浮 う いたときに後部 こうぶ に空気 くうき の逃 に げ道 みち が無 な くなるフラットボトム・カーであるが故 ゆえ に車体 しゃたい の下 した に空気 くうき を溜 た め込 こ んでしまうことが浮 う き上 あ がった原因 げんいん であると言 い える[20] 。
グラウンド・エフェクト・カーには非常 ひじょう に強 つよ い下向 したむ きの力 ちから がかかるため、サスペンションのスプリングレート(ばねの固 かた さ)を極端 きょくたん に高 たか く設定 せってい しなければならない。またサイドスカートが地面 じめん から離 はな れないよう、サスペンションが作動 さどう する幅 はば は短 みじか く制限 せいげん する必要 ひつよう がある。つまりサスペンションが無 な いに等 ひと しい状態 じょうたい となる。ポーポイジングの解消 かいしょう も、スプリングレートの増加 ぞうか によって行 おこな われる場合 ばあい が多 おお い。その結果 けっか 、ドライバーの身体 しんたい には、路面 ろめん からの衝撃 しょうげき がほとんど直接 ちょくせつ 伝 つた わってしまうという過酷 かこく な状況 じょうきょう が生 う まれてしまった。グラウンド・エフェクト、ターボ時代 じだい のF1世界 せかい チャンピオンのニキ・ラウダ は「グラウンド・エフェクト・カーはドライバーのテクニックの巧拙 こうせつ ではなく、高速 こうそく のままコーナーに突 つ っ込 こ めるかどうかの蛮勇 ばんゆう が問 と われるだけ。身体 しんたい にかかる負担 ふたん も大 おお きく、非常 ひじょう に危険 きけん で、非 ひ 人間 にんげん 的 てき 」と激 はげ しく非難 ひなん していた。
グラウンド・エフェクト・カーを誕生 たんじょう させたロータスの総帥 そうすい コーリン・チャップマン も、サスペンションの機能 きのう 不全 ふぜん を憂慮 ゆうりょ していた。ロータス・88 の使用 しよう 禁止 きんし にもめげず、アクティブサスペンション の開発 かいはつ を進 すす めさせたが、装置 そうち の実用 じつよう 化 か を見届 みとど けることなく、1982年 ねん 12月に急逝 きゅうせい した。
また、ウイングの面積 めんせき を最大 さいだい 化 か するため、従来 じゅうらい の扁平 へんぺい 型 がた のモノコックに代 か わり細身 ほそみ のモノコックが採用 さいよう され、燃料 ねんりょう タンクもサイドポンツーン内部 ないぶ からコクピット後方 こうほう へ移設 いせつ された。このため、ドライバーシートは前方 ぜんぽう に移動 いどう し、両脚 りょうきゃく はフロントノーズの先端 せんたん 近 ちか くに位置 いち するようになり、事故 じこ の際 さい に負傷 ふしょう する危険 きけん 性 せい が高 たか まった。
のちにフットボックスの寸法 すんぽう 規定 きてい が導入 どうにゅう されたが、空 そら 力 りょく 的 てき 効率 こうりつ を優先 ゆうせん するためドライバーが窮屈 きゅうくつ な着座 ちゃくざ 姿勢 しせい を強 し いられるという状態 じょうたい は、現在 げんざい に至 いた るまで変 か わっていない。
硬質 こうしつ のスカート を地面 じめん にたらし、ガリガリと引 ひ きずりながら走 はし るというのは、さまざまな路面 ろめん 条件 じょうけん で走行 そうこう する一般 いっぱん 車 しゃ には絶対 ぜったい に採用 さいよう できないことを意味 いみ する。これは自動車 じどうしゃ レース(モータースポーツ)の社会 しゃかい 的 てき な存在 そんざい 意義 いぎ に抵触 ていしょく するという見方 みかた が存在 そんざい する。なお、現在 げんざい グラウンド・エフェクトカーが使 つか われているカテゴリーのほとんどが、アンダーフロア下 か に木製 もくせい あるいはプラスチック製 せい の板 いた である「スキッドブロック」の装着 そうちゃく を義務付 ぎむづ けている。スキッドブロックは走行 そうこう 中 ちゅう に路面 ろめん と接触 せっしょく することですり減 へ るため、レース後 ご にその厚 あつ みを計測 けいそく することによって路面 ろめん との過剰 かじょう な接触 せっしょく を規制 きせい するものである。
^ いわゆるコーナリングフォース が低下 ていか し遠心 えんしん 力 りょく に抗 こう しきれないため。
^ ロータス陣営 じんえい はウイングの秘密 ひみつ を隠 かく すため、ドライバーに敢 あ えてペースを抑 おさ えて走行 そうこう するよう指示 しじ したほどだった。
^ 可動 かどう 式 しき サイドスカートを初 はつ 採用 さいよう したのはウルフ・WR5 (ハーベイ・ポスルスウェイト 設計 せっけい )で、ロータス・79 もこの方式 ほうしき を採用 さいよう した。
^ 1980年 ねん にアルファロメオ のパトリック・デパイユ がテスト中 ちゅう に事故死 じこし した際 さい には、ウイング構造 こうぞう のトラブルが事故 じこ 原因 げんいん と噂 うわさ された。
^ F1ではアロウズ ・A2がリアセクションを斜 なな めに10 cm跳 は ね上 あ げた。2010年 ねん のフェラーリ・F10 も似 に た手法 しゅほう でマルチディフューザーを設計 せっけい した。
^ 最初 さいしょ のグラウンド・エフェクト・カーであるロータス78では、コースごとの環境 かんきょう や絶 た え間 ま のない変化 へんか を吸収 きゅうしゅう する方法 ほうほう としてブラシ を用 もち いて遮断 しゃだん を行 おこな っていたが十分 じゅうぶん ではなく、隙間 すきま のない、硬質 こうしつ のスカートが採用 さいよう されることになった。
「特集 とくしゅう ウィングカーの時代 じだい 」『Racing on 』第 だい 483巻 かん 、2016年 ねん 7月 がつ 、6-96頁 ぺーじ 。