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ダウンフォースとは、車両の空力特性によって生じる下向きの揚力のことです。車両が自動車の場合、ダウンフォースの目的は、タイヤにかかる垂直方向の力を増加させることでグリップ力を高め、車両の速度を向上させることです。車両が固定翼航空機の場合、水平尾翼にかかるダウンフォースの目的は、縦方向の安定性を維持し、パイロットが機体のピッチ方向の操縦を可能にすることです。
飛行機が翼から揚力を発生させて地面から上昇するのと同じ原理が、逆向きに利用されて、レーシングカーを路面に押し付ける力を生み出します。この効果は「空力グリップ」と呼ばれ、車の質量、タイヤ、サスペンションによって決まる「機械的グリップ」とは区別されます。受動的な装置によってダウンフォースを発生させるには、空気抵抗（または摩擦）が増加するという代償が伴うため、最適な設定はほぼ常に両者の妥協点となります。
レーストラックによって、直線部の長さやコーナーの種類に応じて、車の空力設定は大きく異なります。ダウンフォースは車の上下の空気の流れによって決まるため、車の速度の二乗に比例して増加し、大きな効果を発揮するには一定の最低速度が必要です。一部の車は空力特性が不安定で、迎角や車高のわずかな変化でもダウンフォースが大きく変化することがあります。最悪の場合、ダウンフォースではなく揚力が発生することもあります。例えば、トラックのバンプを通過したり、頂上をスリップストリームで通過したりする場合などです。これは、 1999年のル・マン24時間レースでマーク・ウェバーとピーター・ダンブレックのメルセデス・ベンツCLRがライバル車に接近してバンプを越えた後に派手に横転したように、悲惨な結果を招く可能性があります。
レーシングカーの2つの主要な構成要素は、車がレース速度で走行しているときにダウンフォースを生み出すために使用できます。
ほとんどのレース規定では、ピットストップ時を除き、レース中に調整可能な空力装置の使用が禁止されている。
翼が及ぼすダウンフォースは、通常、その揚力係数の関数として表される。
どこ：
特定の運用条件の範囲内で、かつ翼が失速していない場合、揚力係数は一定値となり、ダウンフォースは対気速度の二乗に比例する。
空気力学においては、揚力係数を定義するための基準面として、翼の上面投影面積を用いるのが一般的である。
車のルーフの丸みを帯びた先細りの形状は、空気を切り裂き、風の抵抗を最小限に抑えるように設計されています。車体上部には、ダウンフォースを生み出す要素（例えば、ウイングやスポイラー、アンダーボディトンネルなど）に空気がスムーズに流れるように、細かなボディワークを追加することができます。
車の全体的な形状は飛行機の翼に似ています。ほとんどすべての乗用車はこの形状の結果として空力揚力を発生させます。[ 1 ]この揚力を打ち消すために多くの技術が使用されています。ほとんどの乗用車のプロファイルを見ると、フロントバンパーの地上高が最も低く、次に前輪と後輪の間のセクション、そして通常は最も地上高の高いリアバンパーが続きます。このレイアウトを使用すると、フロントバンパーの下を流れる空気はより小さな断面積に絞り込まれ、圧力が低くなります。追加のダウンフォースは、車両ボディの傾斜（または角度）によって発生し、下側の空気を上向きに導き、下向きの力を生み出し、空気の流れの方向が表面に対して垂直に近づくため、車の上部の圧力が高くなります。
よくある誤解とは異なり、体積は密閉された空間ではないため、空気圧には影響しません。レーシングカーでは、リアディフューザーを追加することでこの効果を増幅させ、ディフューザー前方の車体下部の空気を加速させ、後方の空気圧を高めて、車体の乱流を軽減します。ダウンフォースの向上や抗力の低減のために車体下部に取り付けられるその他の空力部品としては、スプリッターやボルテックスジェネレーターなどがあります。
デルタウィングのような一部の車は翼を持たず、車体全体を通してダウンフォースを発生させる。
車のウイングやスポイラーによって発生するダウンフォースの大きさは、主に次の3つの要素に依存します。
表面積が大きいほど、ダウンフォースと抗力が大きくなります。アスペクト比は、翼幅を翼弦で割った値です。翼が長方形でない場合、アスペクト比は AR = b² / s と表されます。ここで、AR はアスペクト比、b は翼幅、s は翼面積です。また、翼やスポイラーの迎角（または傾斜角）が大きいほど、ダウンフォースが大きくなり、後輪にかかる圧力が増し、抗力も大きくなります。
車のフロントにある翼型には2つの機能があります。1つはダウンフォースを発生させてフロントタイヤのグリップ力を高めること、もう1つは車体全体への空気の流れを最適化（または乱れを最小限に抑える）することです。オープンホイールカーのフロントウイングは、レースごとに収集されるデータに基づいて常に改良され、特定のサーキットの特性に合わせてカスタマイズされます（上の写真を参照）。ほとんどのシリーズでは、ウイングはレース中に整備を行う際に調整できるように設計されています。
車の後部における空気の流れは、フロントウイング、前輪、ミラー、ドライバーのヘルメット、サイドポッド、排気管によって影響を受けます。そのため、リアウイングはフロントウイングよりも空力効率が劣ります。しかし、車のバランスを保つためにハンドリングを維持するには、フロントウイングの2倍以上のダウンフォースを発生させる必要があるため、リアウイングは通常、はるかに大きなアスペクト比を持ち、発生するダウンフォースの量を増幅するために2つ以上の要素を使用することがよくあります（左の写真を参照）。フロントウイングと同様に、これらの要素は、レース前またはレース中に車の整備時に調整できることが多く、常に注意と修正の対象となっています。
F1マシンのフロントウイングとリアウイングによるダウンフォースを低減することを目的とした規則の影響もあり、いくつかのチームはウイングを取り付ける場所を模索してきた。1994年半ばには、マシンのサイドポッド後部に小型ウイングが取り付けられるようになり、2009年にこうした装置がすべて禁止されるまで、事実上すべてのF1マシンに何らかの形で標準装備されていた。その後、マシンのさまざまな場所にウイングが取り付けられるようになったが、こうした改造は通常、ダウンフォースが最も必要とされるサーキット、特に曲がりくねったハンガリーやモナコのサーキットでのみ使用される。
1995年のマクラーレン・メルセデスMP4/10は、レギュレーションの抜け穴を利用してエンジンカバーの上にウイングを取り付けた「ミッドウイング」を採用した最初の車の1つでした。この配置はその後、グリッド上のすべてのチームが一度は使用し、2007年のモナコグランプリでは2チームを除くすべてのチームが使用しました。これらのミッドウイングは、すべてのレースで各車に標準装備されているロールフープに取り付けられたカメラや、マクラーレンが最初に使用し、その後BMWザウバーが使用した牛の角のような形状のフローコントローラーと混同してはいけません。フローコントローラーの主な機能は、ダウンフォース自体を発生させるのではなく、リアウイングの効果を高めるために気流を滑らかにして方向を変えることです。
このテーマのバリエーションとして「Xウィング」と呼ばれるものがあり、これはサイドポッドの前面に取り付けられた高翼で、ミッドウィングと同様の隙間を利用していました。これらは1997年にティレルによって初めて使用され、1998年のサンマリノグランプリで最後に使用されました。その頃には、フェラーリ、ザウバー、ジョーダンなどが同様の配置を採用していました。しかし、給油時の障害物となることや、車が横転した場合にドライバーに危険を及ぼす可能性があることから、禁止せざるを得ないという結論に至りました。
これまでにも様々な追加ウイングが試されてきたが、今日では、マクラーレンが使用している前述の「ブルホーン」のような様々なフローコントローラーを用いて、フロントウイングとリアウイングの性能向上を図るのが一般的になっている。
