リヤウイングの効果

Question

リヤウイングにはさまざまな形（大きさ等）があるので、その効果（目的）も違ってくると思うのですが、それぞれどのように違うのでしょうか。
だいたい以下のように分類できると思うのですが、簡単に教えてください

１．何も無い場合
２．トランク一体型（しり上がり?になってる）
３．小さいリヤウイング（トランクとリヤウイングの隙間が数センチ）
４．ランエボやインプstiのようなデカイ(重い)リヤウイング
５．いわゆるGTウイング

例えば5は100km/h位で効果があるけど3は60km/hで効果があるとか（知らんけど）。例えば2は風切音がほとんど無いとか（知らんけど）。結局は1が一番燃費がいいとか（知らんけど）。

その違いを教えてください

noname#12265 · Accepted Answer

クルマの設計屋で、以前風洞実験も担当していた者です。
　ウィングによるメリット/デメリットは皆様御回答ですので、ワタシは車両の空力と付加物の働きに関して述べましょう。

１．ナニも無い場合
　多くのクルマでは、車両本体の空力は、専ら抵抗を減らす方向でデザインされます。
　尚、ちょっと誤解されている様なので・・・風洞実験の経験では、ウィングやエアダムなどの空力付加物に全く頼らず、空力特性を改善するのは殆ど不可能でした（空力だけを考えてデザインを決めると、どうしてもロクでも無いスタイルになってしまいます　A^-^;)。
　そもそも、ゼロから設計出来るレース専用車（市販車改造では無く、F1や耐久レーシングカーのこと）でさえ、ウイングやスポイラに頼っています。レーシングカーでは、過去にはウイングを全面的に廃止する試みがありましたが（ウイングは誘導抵抗が大きく、レーシングカーに於いては最高速を相当スポイルしています）、しかしどれもイマイチで自然淘汰されました。この点からも、『ボディのデザイン』だけで空力特性を決定するのはかなり困難である事が判ります。

２．トランク一体型（しり上がり?になってる） 

　これはビミョ～な話です。恐らく今はこの様なデザインのクルマはあまり無いのではないかと思いますが・・・。
　このデザインは、そもそも７０年ほど前のスイス人のブニバルト・カム博士の研究成果が元ネタとなっています。
　テールを流線に沿って極端に伸ばすと空気抵抗が減少する事はそれ以前から判っていましたが、カム博士はテールを途中でバッサリ切っても、ロングテールと同様の効果がある事を実験的に発見しました。
　この“カム・テール”は‘６０～‘７０年代にモーレツに流行りましたが、その頃ちょっとしたリップを追加し、弱いダウン・フォースを発生させる様になりました（これをダック・テールと言い、やはり非常に流行りました。この時代のフェラーリは例外無くカム・テールかダック・テールだったぐらいです。）
　この時代の概念が、しり上がりでズバッとチョン切れるスタイルとして生き残りましたが、しかし風洞実験の結果テールランプや（デザインによっては）リヤウィンドウがモーレツに汚れる事が判り、‘９０年代以降は採用例が減少する傾向にある様です。

３．小さいリヤウイング（トランクとリヤウイングの隙間が数センチ） 

　これは、自動車メーカが装着するウイングに多いデザインですね。
　このデザインのウィングは、実はウィングとしてはあまり効いていません。（専らエアダム＝空気を堰き止める装置として働き、ラム圧＝風がぶつかる圧力によってのみ、ダウンフォースを発生させています。）
　モノによっては一応キレイな翼断面になっていたりして如何にもウィングっぽいですが、トランクフードに近すぎる為、ウイングの下面で発生したダウンフォースがトランクフードを引き上げてしまい、結果的に翼理論で発生しているダウンフォースを相殺してしまいます。（この話は市販のウィングでも同様です。トランクに近すぎるウィングは、御注意ください。）
　それでは何故狭いスキマがウィングの下にあるか？と言うと、それはテールランプ周りの汚れ防止や、車体後方の負圧帯に空気を供給して誘導抵抗を減らすなど、ダウンフォースより空力特性の改善の為に存在します。（自動車メーカが設定している空力付加物は、見た目はブサイクでも何らかの理由があるモノが多いです。）
　尚、この手のウィングは、８０km/h程度でも十分効果を発揮します。自動車メーカが設定している以上、非合法な速度でしか機能しない事はありません。

４．ランエボやインプstiのようなデカイ(重い)リヤウイング 

　上記３．の理由により、ここまで高い位置に置かないと、翼理論に基くウィングとして働かない、という事です。

５．いわゆるGTウイング 

　これはいわゆる、最近出回っている、アルミの足を持つ『ウィング』ですね？
　ウィング自体はNACAのハンドブック（レーシングカーのウィングは、殆どこのハンドブックを元にして設計されます）から持って来た様な断面形状なので、翼理論的な効率は高いと考えられます。また、フラップが付いているモノや迎角が変更出来るモノもあるので、セッティングの自由度もかなり大きいでしょう。
　装着に際して注意すべき点は、上記３．の理由からウィングをなるべくトランクフードから離して、高い位置に置くか後方に飛び出させてウィングの下にナニも無い状態とするか、それにも一つ、うまい設計のウィングであれば、非合法ですが比較的『有り得る』速度域でもン十kgfのダウンフォースが得られる事があるので、サーキットなどを走行される場合はそれでトランクフードが変形しないか、の事前検討が必要です。

noname#5647 · Answer

Ｎｏ.4です。再投稿です。
リヤスポイラーの弊害とは部品の重量のことではありません。空力によって地面に押し付ける力が強くなるために、スポイラー無しを想定して設計されたサスペンションには負荷が強すぎるんです。それがタイヤにも負担になってきます。他の回答者さんの中にあった“高速でコーナーを曲がれなくなる”というのもサスの能力が付いていけないのが原因です。実際には市販車のカタログモデルの中でスポイラー付きとオプション扱いの車種とでサスの設定が変えてあるのか分かりませんが、それでも後付けには注意が必要だろうと思います。
部品そのものの重さはせいぜい２０kg程でしょうから、車両重量が１トンを越えるような市販車には（比率としては）大きな負担にはなりません。それでも最近はカーボン製の製品も出ているようですので、軽いに越した事はありませんが。
余談ですが、クルマはバランスで走っているようなものですから、何処かを強化するとその手当てのための強化が必要になります。それが原因で重量が増え、よりパワーの出るエンジンが必要になり、それを受け止めるサスペンションが必要になり、重くなった車体を停めるブレーキ強化が必要になり、また重量が増す・・・という悪循環を「どこでやめるか」がチューニング時の悩みのタネです。

Account999 · Answer

とりあえずなんらかの変化はある。それは間違いない(笑
純正→ナシ→GTウイングと使って見ましたが(←同一車輌で)それなりに変化してます
風洞とかできっちり計測している訳じゃないので空力的にどういう現象が起きているのか理論的に説明するのは無理ですが、体感・ラップライム上では確実に変化してます

個人的にはGTウイング付けたら効き過ぎて(80km/hくらいから体感できる)曲らなくなってしまいかえってタイムが遅くなった苦い経験が…(爆
ハネを最大に立ててしまえば100km/h程度でも明らかに曲らなくなります。ハネが立ち過ぎていると東名の御殿場の高速ワインディング区間とかですら前が浮いているような感覚になるので結構怖い(笑

今はセッテイング、乗り方をGTウイング付きに合わせてあるのでハネ付きの方が乗りやすい(速い)ですよ(笑

ウイングの面白い効果として"より強烈なブレーキができるようになる"ってのが１番ある
ウイングで後ろが安定する
↓
強烈にブレーキしても姿勢が崩れない
↓
より突っ込める♪
…って街乗りだったらそんな状況ありえないけど(笑

noname#5647 · Answer

３番の方の回答に出てきたデザイナーの言い分はもっともです。そんな当然の仕事もせずに、なおかつ空力改善のためのパーツとして売り付けるメーカーの気が知れません（純正部品のハナシです）。あれってソフトのバグフィックスをバージョンアップと称して売るソフトハウスと同じです。
とまあ、それはそれとして、リヤウイングは直線よりも高速のコーナーで効果を発揮します。１２０km／ｈあたりからコーナリングにハッキリ差が出てきます（公道じゃありません）。形状や大小を比較したことはありませんが、一応純正を謳っているパーツならその辺りの効果は得られるはずです。となると一般の人には高速道路の最高速度制限が今より上げられた時に意味を持ってきます。１００km／ｈと１４０km／ｈでは同じコーナーでも意味が違ってきますから。あとは見た目だろうと思います。
ただ、純正、サードパーティ製に限らずやたらに大きなリヤウイングの後付けは空力の改善以上に、改善の結果としてサスペンションやタイヤに負担がかかる事のほうが問題です。

ruthless · Answer

２番の方に補足です。
＞お笑いになるかもしれませんけど、トランクのないステーションワゴンは泥をはねてリアウィンドウーが見えなくなるので効果があるかもしれません。 
これはほんとにあります。
アルトワークスの窓の下についてる羽根（機能的にはスポイラではないからあえて羽根と呼ぶ）は下から巻き上げる泥水をおさえる機能あります。あれないとかなり泥だらけになります。
以前デザイナーのひとと話してて「あんなもんなしで空力よくするのが俺らの仕事だわい」と言ってました。

kblueisland · Answer

ちょっと極論ですけど、一般市販車でノーマルでしたら180ｋｍでリミッターが作動しますから必要ないと思います。結論レースの世界ですね。
でもスポーティーな車にそれがないと間抜けなスタイルとなってしまいますので、ファッションのひとつとして必要かと思います。
お笑いになるかもしれませんけど、トランクのないステーションワゴンは泥をはねてリアウィンドウーが見えなくなるので効果があるかもしれません。
結論１ですね！！

twin_ring009 · Answer

厳密に言えば、大きさにもよりますが大体80km/h以上で、
効果を発揮し始めると言われています。

しかし「法定速度」程度では、それほどの違いは無いと思います。
若干ながら、車体の後方が安定しているかな？
ぐらいの感覚しか受け取れないことでしょう。

もちろん、制限速度を無くした競技の世界ならば、
重要な要素となります。
特に高速で旋回するような場合に、非常に有効なものでしょう。

下記のサイトの「空力のはなし」が、参考になると思います。

参考URL：http://www.so-net.ne.jp/yuratakuya/

リヤウイングの効果

クルマの設計屋で、以前風洞実験も担当していた者です。

Ｎｏ.4です。

とりあえずなんらかの変化はある。

３番の方の回答に出てきたデザイナーの言い分はもっともです。

２番の方に補足です。

ちょっと極論ですけど、一般市販車でノーマルでしたら180ｋｍでリミッターが作動しますから必要ないと思います。

厳密に言えば、大きさにもよりますが大体80km/h以上で、

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