Formula 1を楽しもうコミュのフロントウイング

風変わりでもちゃんと意味あり
　今年、ウィリアムズがFW26でとても興味深いフロントウイングステーを導入してきた。その大きくまがったステーの先にウイングが吊り下げられ、このステーの前方がわずかに外側に開いていて、積極的に空気をノーズの下に流し込もうとしていることがうかがえる。さらに、ノーズ下にあったフロントサスペンションのロワアームのピックアップポイントをノーズの左右に移すことで、空気の流れをできる限り乱さずに、コクピット下を経て、サイドポンツーン底面に導いて、ダウンフォース獲得しようとする意図がより見えたデザインだった（画像左）。
　フロントウイングが現れたのは、1960年代終盤だが、以来フロントウイングはマシンの回頭性能を高めて、よりハンドリングを良くする効果を求める道具とされてきた。今回は、このフロントウイングを歴史的に見てみよう。
　70年代前半は、フロントウイングそのものの効果がまだ今ほど大きくなかったために、1971年のマーチ711のような変わったウイングもあった。ダウンフォースの発生は魅力だったが、そのダウンフォース発生量よりも、むき出しとなったフロントタイヤによる空気抵抗の減少を優先したスポーツカーノーズをつけたマシンも多かった。そして、1974年のヘスケス308（画像中央）は、スポーツカーノーズの先にウイングをつけて両方の手法のいいとこ取りをしようとしていた。
　1977年にロータスが、タイプ78で車体の底面を利用して路面に車体を吸い付ける、グラウンドエフェクトを導入すると、これがまたたくまにF1に広まった。すると、サイドポンツーンの底面に整った空気を導くためにスポーツカーノーズは急速に廃れた。さらに、グラウンドエフェクトが進歩して十分なダウンフォースが車体の底で得られるようになると、フロントウイングすら取り去れられてしまうか、現代のボーダーウイング（サイドポンツーンの前の小翼　画像下）のように、薄く、上がカーブした翼になって、サイドポンツーンの底に向かって、気流を下向きにする目的のものまであらわれた。



フラットボトム規定で重要性が増す
　だが、安全のためにコーナリングスピードを抑える目的でフロントタイヤの後端からリヤタイヤの前まで車体の底を平らにするフラットボトム規定が1983年に導入されると、フロントウイングの効果が再び重視されるようになった。そして、空力開発の技術がさらに進むようになると、車体の底でグラウンドエフェクトによるダウンフォースを獲得することが再び実現した。そこで、90年代に入ると車体の底に空気を導くように、ノーズの先端が現代のマシンのようにもち上がり始めた。だが一方で、フロントウイングは路面の近くにあった方がいい。飛行機の翼を上下さかさまにしたことによる下向きの揚力をダウンフォースとして利用するだけでなく、路面との隙間の空気の圧力を低くすることで、吸い付ける効果であるグラウンドエフェクトによる効果も得られるからだ。そこで、ノーズ先端は持ち上げても、ウイングは低くしたいということで、1990年にティレル019は、アンヘドラル（下反角のついた）ウイングを採用した。
　結局、このコンセプトは現代の、吊り下げ式のフロントウイングへとつながっている。吊り下げ式としたのは、路面との関係によるグラウンドエフェクトによるダウンフォース発生と、ウイングの有効面積をより確保することによる下向きの揚力発生がほしかったからだ。この考えは、2001年にフロントウイングが従来より50mm持ち上げられた規制が導入されたときにはっきりとカタチに現れた。ジョーダン、ベネトン、ミナルディなどが、この規制の及ばない、車体の中心線から左右に250mmずつの部分を従来の高さにした、段つきフロントウイングを採用した。一方、ほかのチームはゆるいカーブで中央部が下がったフロントウイングを採用した。

複雑化するフロントウイングの形状
　CAD、CAM、CAEといった、コンピュータ支援による設計、製造、開発技術のおかげで、フロントウイングは、空気の流れにより適合した、複雑な三次元形状にできるようになった。そして、昨年マクラーレンがMP4-17Dのテストでさらに複雑な形状のフロントウイングを採用し、これをウィリアムズがFW25 で実戦投入することで、フロントウイングの性能はさらに高まった。
　一方、フロントウイングには、翼端付近で上下の気圧差による空気の渦が発生する。これがフロントタイヤの巻き起こす乱気流ともに、車体でダウンフォースを発生させる効果に悪影響を及ぼしてきた。そこで、90年代初頭には、翼端にはボーテックスジェネレーターという、空気の渦を発生させる長い装置をつけて、その渦を意図的な方向に飛ばすことで、翼端渦とタイヤの乱気流を車体の外側に飛ばしていた。だが、これは94年に禁止された。それでも、ノーズ左右のディフレクターや、翼端板をより複雑で効果的な形状にすることで、94年に失われたデバイスと同等か上回る効果を発生している。
　現代のF1は、CFD（コンピュータによる流体力学）が発達し、コンピュータ上でも空力についてかなりのことが短時間でわかるようになった。当然、ウィリアムズFW26のノーズも他チームがCFDや模型による風洞実験で検証しているはずで、その効果が高いと判断できれば、以前よりも早いペースでウィリアムズFW26とよく似たノーズが出てくることだろう。