自動車の抗力係数

抗力係数は、空気力学に関連する自動車設計の一般的な指標です。抗力とは、空気の流れと平行かつ同じ方向に作用する力です。自動車の抗力係数は、自動車が周囲の空気を通過する方法を示します。自動車会社が新しい車を設計する際、他の性能特性に加えて自動車の抗力係数を考慮に入れます。空気抵抗は速度の2乗で増加するため、高速では非常に重要になります。自動車の抗力係数を減らすと、速度と燃費に関連する自動車の性能が向上します。^[1]自動車の抗力を減らすにはさまざまな方法があります。自動車の抗力を測定する一般的な方法は、抗力面積です。

抗力低減の重要性

道路車両の抗力の低減は、車両の最高速度と車両の燃費の向上、および操縦性や加速など他の多くの性能特性の向上につながっています。^[2]抗力に影響を与える2つの主な要因は、車両の前面面積と抗力係数です。抗力係数は、物体が水や空気などの流体中を移動する際にどれだけ抵抗するかを示す単位のない値です。車両の空力特性を変更すると、車両が過大な揚力を得る可能性があることが潜在的な問題となります。揚力は、車両本体の周囲の気流に対して垂直に作用する空気力です。揚力が大きすぎると、車両が路面のトラクションを失い、非常に危険な場合があります。^[3]抗力係数を下げるには、車両の外装を流線型にします。車体を流線型にするには、周囲の対気速度と車両の特性使用法についての仮定が必要です。

抗力を減らすために、スポイラー、ウイング、ディフューザー、フィンなどの装置を使用して、抗力を減らし、一方向の速度を上げようとする車があります。^[4]

ドラッグエリア

設計者は自動車の全体的な形状に注意を払う一方で、形状の正面面積を減らすことで抗力を減らすことができることも念頭に置いています。抗力係数と面積の積、つまり抗力面積は、C d A (またはC _x A ) として表され、 C d値と面積の積になります。

抗力面積という用語は空気力学に由来し、ある基準面積（断面積、総表面積など）と抗力係数の積です。2003 年に、Car and Driver誌は、さまざまな自動車の空気力学的効率を比較するより直感的な方法としてこの測定基準を採用しました。

抗力を克服するために必要な力 F は、抗力方程式で計算されます。したがって、抗力係数と基準面積は抗力面積項にまとめられています。これにより、抗力面積のみがわかっている車両の場合、特定の速度での抗力を直接推定できるため、比較が容易になります。抗力面積C d Aは、特定の巡航速度に必要なパワーを決定する基本値であるため、一定速度での燃料消費量にとって重要なパラメータです。この関係により、調整されたエンジンを搭載した車の新しい最高速度を推定することもできます。 $F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{空気密度}}\times {\text{抗力係数}}\times {\text{基準面積}}\times {\text{速度}}^{2}$ $F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{空気密度}}\times \mathbf {\text{抗力面積}} \times {\text{速度}}^{2}$

{\text{推定最高速度}}={\text{元の最高速度}}\times {\sqrt[{3}]{\frac {\text{新しい出力}}{\text{元の出力}}}}

または、目標の最高速度を達成するために必要なパワー:

{\text{必要な電力}}={\text{元の電力}}\times \left({\frac {\text{目標速度}}{\text{元の速度}}}\right)^{3}

平均的なフルサイズ乗用車の抗力面積はおよそ8平方フィート（0.74 m ²）である。報告されている抗力面積は、1999年ホンダインサイトの5.1平方フィート（0.47 m ²）から2003年ハマーH2の26.5平方フィート（2.46 m ^{2 ）までの範囲である。自転車（およびライダー）の抗力面積も6.5〜7.5平方フィート（0.60〜0.70 m}² ）の範囲である。^[5]

抗力係数の例

現代の平均的な自動車の抗力係数は 0.25 ～ 0.3 です。典型的な箱型の形状のスポーツ用多目的車(SUV) では、通常C d =0.35 ～ 0.45 です。車両の抗力係数は、車体の形状によって左右されます。その他のさまざまな特性も抗力係数に影響し、これらの例では考慮されています。ダウンフォースは抗力を意味するため、多くのスポーツカーの抗力係数は驚くほど高くなっていますが、速度と効率を追求するために高度に空力的に設計され、結果として抗力係数がはるかに低いスポーツカーもあります。

特定の車両のC d は、どの風洞で測定するかによって異なることに注意してください。最大 5% の変動が記録されており^[6]、テスト手法と分析の変動によっても違いが生じる可能性があります。したがって、抗力係数 C d =0.30 の同じ車両を別の風洞で測定した場合、 C d =0.285 からC d =0.315の範囲になる可能性があります。

参照

注記

^ レンジモードでは、低レベルおよび閉じた空気取り入れ口フラップと組み合わせて
^ 19インチAMGホイール/タイヤの組み合わせで「スポーツ」運転モード
^ 19インチホイール/タイヤの組み合わせ

参考文献

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外部リンク

さらに500の抗力係数
空気力学を改善して燃費を向上
テルアビブ大学、トラックの抗力を10%削減
車とバイクのCdとCrrを測定するための簡単なロールダウンテスト

[PT-15] レンジモードでは、低レベルおよび閉じた空気取り入れ口フラップと組み合わせて

[EQS-19] 19インチAMGホイール/タイヤの組み合わせで「スポーツ」運転モード

[Air-21] 19インチホイール/タイヤの組み合わせ

[1] Wang, Brian (2009-03-16). 「車とトラックの抗力を15-18%削減」. Next Big Future . 2018-01-29時点のオリジナルよりアーカイブ。2018-01-28閲覧。

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