車両の空力設計の重要性

エネルギー消費と速度を考慮する必要がある輸送車両が、なぜ一般の人々にとって見た目が美しく、スタイリングがより滑らかになっているのでしょうか。また、これらのエアロキットはトラックにとって何を意味するのでしょうか。

戦闘機の製造と生産を専門とするフランスの企業ダッソー・アビエーションの創設者マルセル・ダッソーはかつて、性能の良い飛行機は見た目が美しいことが多いと語った。おそらく「見た目が美しい」トラックは燃費が良い可能性が高いだろう。

輸送手段がますます高速化するにつれ、トラックの設計は徐々に風の抵抗を無視できないところまで来ています。

研究機関によると、トラックが時速88キロに達すると、馬力の約半分が風の抵抗を克服するために使われる。この結論により、トラックメーカーは風の抵抗を減らすために多大な努力を強いられることになった。

2008 年 5 月、イタリア南部の有名なナルド高速サーキットで、車両総重量約 40 トンの新型メルセデスベンツ アクトロス 1844 LS が、当時のギネス世界記録である、世界で最も低燃費の 40- トン トラックを樹立しました。12,728 キロメートルのテスト走行後、この車両は 100 キロメートルあたり 19.44 リットルという驚異的な燃費を達成しました。

効率的なパワートレインに加えて、アクトロスの空力設計も、このような驚くべき結果に大きく貢献しています。

写真からわかるように、アクトロスは、滑らかな複合パネルの貨物ボックスに加えて、貨物ボックスと一致するルーフとサイドデフレクター、トレーラーを含むサイドデフレクターを備えた、優れた空力アセンブリを備えています。これらの空力設計により、アクトロスのボディは非常にフラットになり、乱気流が発生しにくくなります。

車を選ぶ際に重視したい、車体前方から後方にかけての風の抵抗を軽減するデザインを順に紹介します。

●アクティブエアインテークグリル アクティブエアインテークグリルとは、車両の走行環境に応じて独立して開閉するセンターグリルのことで、グリル同士はコネクティングロッドで連結されており、トリップコンピューター（ECU）を介して駆動モーターを制御してグリルを回転させる電動モーターで制御されます。

アクティブエアインテークグリルは、車両の暖気速度を効果的に制御でき、風の抵抗を減らす役割も果たします。

エンジンが低温環境にあるとき、またはエンジン負荷が低く、放熱に対する高い需要がないときは、ECU はアクティブ グリルを閉じて「エンジンを保温」し、エンジンが最適な動作温度に達するようにします。

エンジンの動作温度が理想温度より高い場合、ECU はアクティブ エア インテーク グリルを開き、大量の空気をセンター メッシュに注ぎ込み、熱を奪ってエンジンの冷却を助けます。アクティブ エア インテーク グリルの開閉のタイミングについては、エンジンの冷却水温度、オイル温度、周囲温度、速度などの要因を参照して ECU によって考慮されます。

アクティブ エア インテーク グリルは、エンジンが最適な動作温度を維持するのに役立つだけでなく、空気抵抗を減らして燃料を節約します。

SAE自動車技術者協会が周囲温度25度で実施したNEDCベンチテストによると、アクティブエアインテークグリルは燃費を約2％向上させることができます。この燃料消費の部分的な最適化は、主にアクティブエアインテークグリルが閉じているときに車両の風圧が減少することから生じます。

トラックが高速で走行している場合、前面からの衝撃による風は屋根、側面、底部など複数の場所を通過しますが、風が直接当たる前面は非常に重要です。

空気の流れが吸気グリルを通過して車室内に入り、ラジエーターやその他の備品を流れる際に、ラジエーター内部のスケール構造に衝突し、多大な走行抵抗を生み出します。

気流が車室内に入ると、その大部分はエンジンルーム下の開口部から流れ出し、元々車体下を流れていた高速気流と衝突して乱気流が発生し、空気抵抗が増加します。

したがって、車両が中速および高速で走行しているときに空気取り入れグリルを部分的または完全に閉じる機能は、風の抵抗を減らすのに役立ちます。エンジンのないほとんどの純粋な電気自動車が閉じたフロントエンド設計になっている理由は簡単にわかります。

● ルーフ/サイドデフレクター 実際には、ルーフとサイドデフレクターは、もちろん最も操作と制御が簡単です。統計によると、デフレクター付きの車両は、デフレクターなしの車両と比較して、最大 4-5% の燃料消費を節約できます。

左から右へ、モノリシック、複合、ダイバータデフレクター

エアデフレクターは、その形状により、一体型、複合型、転換型の3種類に大別されます。

米国では複合輸送が採用されており、トレーラーのサイズは比較的均一であるため、米国の大型トラックでは主に一体型デフレクターが使用されています。

欧州諸国では、国情の違いにより、車両と貨物ボックスに違いがあるため、車両デフレクターは調整可能な複合デフレクターが主流となっています。

最後のタイプの転換型デフレクターは、空気の流れを上方と左右に同時に分散させる効果があり、より効率的であるため、あらゆる種類のトラックに使用されています。通常、対応する貨物ボックスに合わせて製造する必要があります。

実際には、キャブの上部デフレクターはトレーラーの高さと同じか、わずかに低い高さに調整する必要があります。デフレクターによってキャブから貨物ボックスへの気流がスムーズに移行し、気流が貨物ボックスに直接当たるのを防ぎます。トラクターとトレーラー間の空気の乱れによる走行抵抗を最小限に抑えます。

サイドデフレクターも重要で、その存在によりトラクターとトレーラー間の距離が短縮されます。これにより、車両が高速で走行しているときに、フロントエンドとトレーラーの間の隙間を空気の流れがスムーズに流れるようになり、渦が発生する可能性が大幅に減少します。横風の空気の流れを誘導するサイドデフレクターは非常に重要で、ルーフデフレクターよりも弱いものではありません。

現在、多くのトラクタートレーラーには高さ調節可能なデフレクターが装備されており、出発前にデフレクターの高さを貨物ボックスの高さにできるだけ合わせることは、燃料を節約する非常に実用的な方法です。

サイドパネルとトレーラーパネル

サイドパネルのないトラックは、ビームの両側に多数の装置が配置されているため空気抵抗が大きくなりますが、サイドパネルを取り付けることでこれを回避できます。

一方で、車両の風圧中心を下げ、車両の横風に対する抵抗力を高めることができます。他方では、車両両側の空気が車両下部に吸い込まれるのを防ぎ、車両下部の気流の蓄積を減らすことができます。これにより、車両シャーシ内のさまざまな突出部分への気流の影響が軽減され、車両下部の気流の流れがスムーズになり、空気抵抗が軽減されます。

飛行機の尾翼に似たこの収束形状により、貨物ボックス後部の乱気流と風の抵抗が効果的に低減され、燃費がさらに向上します。

● テールボード

車両後方は最も見落とされやすい場所ですが、実はトレーラーのテールボーンやテールボードを適切に設定することで、気流の分離点を後方に遅らせることができ、貨物ボックスの後ろの負圧領域を減らすことにつながります。

メルセデス・ベンツが発表した「空飛ぶトレーラー」や、中国の複数のメーカーが発表した「低風抵抗バン・セミトレーラー」には、「船型尾骨」の存在が見られます。研究によると、このタイプの構造により、空気抵抗をさらに10-15％削減できることがわかりました。