ポルシェ 718ケイマンGT4 VERUS ENGINEERING Ventusエアロ解説

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ポルシェ 718ケイマンGT4 VERUS ENGINEERING Ventusエアロ解説

  • 対応ポルシェ 718ケイマン GT4
  • 出典VERUS「Performance of Verus Engineering's Ventus 1 & 2 Packages」(Porsche 718 GT4/2023年7月)

Ventusパッケージは、米VERUS Engineeringがポルシェ718ケイマンGT4用に開発した2段階のエアロキットです。実車の3DスキャンをもとにしたCFD解析で設計し、ウイングの翼型は風洞実験で仕上げ、プロドライバーによるサーキットでの実走テストを経て製品化されています。

このページでは、メーカー発行の技術資料(2023年7月版)に載っているデータと解析画像を、当店で日本語に訳して解説します。

主な数値(メーカー資料より) 値
UCWウイングの翼角設定(資料掲載レンジ) 5°〜12.5°
翼角7.5°超で推奨されるウイングライザー +80mm
CADモデルと実車スキャンの誤差 1mm未満
CFD解析ソルバー OpenFOAM v2106
解析の基本ヨー角(実走条件を再現) 0.5°
CFD解析中のポルシェ718ケイマンGT4。車体まわりの流線を可視化
図1 CFD解析中の718 GT4。青く表示したVentusの部品(ダイブプレーン、リアウイング)のまわりを流線が通っています。

パッケージ構成

Ventus 1(純正の完成度を生かしたい方向け)

よくできた純正ウイングとディフューザーはそのまま使い、ダイブプレーンとディフューザーパネルで前後の働きを補う構成です。

  • デュアルダイブプレーン(カナード)
  • リアディフューザーサイドパネル

ディフューザーサイドパネルは、社外エキゾーストに交換したときに純正マフラーの跡に残る空洞を塞ぐ部品です(詳しくは「部品ごとの解説」)。

Ventus 1のフロントビュー。ダイブプレーンを青色表示
図3A フロント。バンパー両脇の青い部品がダイブプレーンで、外観の変化はわずかです。
Ventus 1の床下ビュー。ダイブプレーンとディフューザーパネルを青色表示
図3B 床下。純正ディフューザーの左右に収まる青い部品が、ディフューザーサイドパネルです。

Ventus 2(サーキット走行が中心の方向け)

フロントにスプリッター、リアにUCWウイングを加え、車両全体のダウンフォースを大きく増やす構成です。ウイングは純正のステーを使って取り付けます。

  • Ventus 1の全部品
  • フロントスプリッター
  • UCWリアウイング
  • ウイングライザー +80mm(オプション)

ウイングライザーは、翼角を7.5°より立てて使う場合に推奨されるオプションです(詳しくは「部品ごとの解説」)。

Ventus 2のフロントビュー。スプリッターとUCWウイングを青色表示
図4A フロント。スプリッターとUCWウイングが加わり、前後で荷重を作る構成になります。
Ventus 2の床下ビュー。装着部品を青色表示
図4B 床下。スプリッター下面が新たな負圧面として加わり、ディフューザーパネルと合わせて床下全体でダウンフォースを作ります。

718ケイマン GT4用VERUSパーツ一覧を見る

構成一覧

部品 Ventus 1 Ventus 2
デュアルダイブプレーン(カナード) ● ●
リアディフューザーサイドパネル ● ●
フロントスプリッター - ●
UCWリアウイング(純正ステー使用) - ●
ウイングライザー +80mm - オプション

各部品は単品でも装着できますが、前後の空力バランスを崩さないよう、メーカーはパッケージ単位での導入を推奨しています。

データで見る効果

下のグラフは、純正(Stock)、Ventus 1、Ventus 2それぞれのダウンフォース(上段)とドラッグ(下段)を、対気速度ごとに示したものです。空力の力は速度の2乗に比例して増えるので、曲線は右に行くほど上がります。

Ventus 2の赤い帯は、UCWウイングの翼角の調整範囲です。下端が翼角5°、上端が12.5°(+80mmライザー使用時)です。走るコースや好みに合わせて、この範囲でリアの荷重を調整できます。

100mph(約161km/h)付近では、Ventus 2のダウンフォースは純正の2倍を大きく超えます。一方、ドラッグの増え方は下段のとおり小幅です。Ventus 1(青線)は純正ウイングのままでも、全速度域で純正を上回る荷重を生みます。

718 GT4のVentusパッケージ別ダウンフォースとドラッグの速度特性グラフ
図2 仕様別のダウンフォース(上)とドラッグ(下)。横軸は対気速度[mph]、縦軸は力[lbs]。1lbs≒0.45kg、100mph≒161km/h。

部品ごとの解説

ダイブプレーン(カナード) Ventus 1・2

最低地上高を変えずに、フロントのダウンフォースを少し足したいときに向く部品です。板そのものが受ける力(上面が高圧、下面が低圧)は大きくなく、主な役割は車体まわりの流れを整えることです。意図的に作る渦がフェンダー内の空気を抜き、ボディに働くリフトを減らします。

ダイブプレーン周りの気流を可視化したCFD画像
図5 ダイブプレーンを通る気流(ストリームライン)と車体表面の圧力分布。プレーンを通った流れがフェンダー脇へ導かれ、渦になって流れていきます。

素材:2×2ツイルカーボン(クリアコート仕上げ)/取付:位置決めテンプレート+両面テープ

リアディフューザーサイドパネル Ventus 1・2

市販車の空気抵抗の多くは、車体の後ろにできる低圧の渦(ウェイク)が車を後ろへ引っ張る「圧力抵抗」です。ディフューザーは床下の空気を後方へ流してこの渦を埋めるため、ダウンフォースを得ながらドラッグも下げられます。街乗り中心の車にも向いた装置です。

718 GT4のディフューザーは純正の時点でよく設計されていますが、純正マフラーがある前提の形です。社外エキゾーストに交換するとマフラーの跡に大きな空洞が残り、ディフューザー上の流れが乱れて本来の効果が落ちます。このパネルはその空洞を塞ぎ、純正ディフューザーの性能を取り戻すための部品です。

車体後方のウェイク領域を可視化したCFD画像
図6 後方から見たウェイク(渦)の領域。床下から出た流れ(緑)と、車体後方で渦を巻く遅い流れ(紫)が見えます。ディフューザーはこの渦を埋める方向に働きます。

適用:社外エキゾースト装着車/取付:純正ディフューザー部へ装着

フロントスプリッター Ventus 2

フロントのダウンフォースを大きく増やすための中心的な部品です。上面の高圧が板を押し下げ、下面はリアウイングと同じように負圧で車体を引き下げます。働きの大半は下面が担います。下面の形は純正のスプリッターディフューザーへ空気を導くように設計されており、解析はステーまで含めたアセンブリ全体で行われています。取付はシャシー各部への固定のみで、切削加工は要りません。

素材はモータースポーツグレードのカーボンポリウィーブです。剛性を保ちながら耐摩耗性が高く、通常のカーボンなら衝撃で割れるような場面でも壊れにくいため、スプリッターに向いた複合材です。

床下の圧力分布(CpZ)を示すCFD画像。スプリッター下面が濃い青
図7 床下の上下方向の圧力分布(CpZ)。前端のスプリッター下面が濃い青で、強いダウンフォースの発生域です。

素材:カーボンポリウィーブ/取付:シャシー複数点に固定・加工不要

UCWリアウイング Ventus 2

リアに大きなダウンフォースが必要な場合のウイングです。翼型はCFDで設計したのち風洞で仕上げており、718 GT4の上で効率よくダウンフォースを生みます。働きの大半は下面(負圧面)が担い、この低圧が車体を路面へ引き下げます。取付は純正ウイングステーへのボルトオンです。

翼角を7.5°より立てる場合は、+80mm以上のウイングライザー(または背の高いマウント)の使用が推奨されています。純正の低い取付位置のままでは、リアハッチを流れ下りる空気とウイングが干渉し、翼角が大きいときに流れが翼面から剥離するためです。下の比較画像A・Bはどちらも翼角12.5°で、Aが純正の取付高さ、Bが+80mmライザー装着時です。

UCWウイング装着車を正面から見た圧力分布CFD画像
図8 正面から見た表面圧力分布。ウイング上面に高圧(暖色)が載り、フロントバンパー開口部にも強い正圧が見えます。
純正搭載高・翼角12.5度のウイング断面の流速分布
図9A 資料内の画像A。純正の取付高さで翼角12.5°。ハッチ上の流れと干渉し、翼まわりの流れが乱れやすい状態です。
+80mmライザー装着・翼角12.5度のウイング断面の流速分布
図9B 資料内の画像B。+80mmライザー装着で、同じ翼角12.5°。ウイングが乱れの少ない流れの中で働いています。

素材:2×2ツイル・プリプレグカーボン(クリアコート)/取付:純正ウイングステーへボルトオン/オプション:+80mmウイングライザー

CFD画像の読み方

このページやメーカー資料に出てくる解析画像は、色の意味を知っておくと読みやすくなります。主な表示方法は次のとおりです。

ストリームライン(流線) 空気の通り道を線で表したもの。色は流速で、赤系が速く、青系が遅い流れです。図5・図6のように、部品が流れをどこへ導いているかを見るのに使います。
CpZ(上下方向の圧力分布) 車体のどこでダウンフォースやリフトが生まれているかを示します。青がダウンフォース、赤がリフトの発生域です。図7の青い面が、力を生んでいる場所です。
CpX(前後方向の圧力分布) ドラッグがどこで発生しているかを示します。赤が抵抗を生む場所、青が車を前へ押す側の場所です。
Cp(圧力係数) 大気圧を0とした相対的な圧力です。0より下が低圧(吸われる側)、上が高圧(押される側)。単位のない数なので、速度が変わっても比べられます。
LIC/ウォールシア(表面の流れ) LICは表面を流れる空気をオイルフローのように表示したもの、ウォールシアは表面の摩擦力の分布です。流れの剥離や急な変化を見つけるのに使います。
ポイント 空力係数の増減を表す単位で、1ポイントは係数0.001です。CdやClの変化量を表すときに使います。

開発の裏付け

実車スキャンから作った解析モデル

解析の精度は、もとになるモデルの精度で決まります。VERUSは718 GT4の実車を自社で3Dスキャンし、最も誤差の大きい箇所でも1mm未満のCADモデルを作りました。スルーダクトやラジエーターダクトまで解析モデルに含めています。

3DスキャンデータとCADモデルの照合画像
図10 スキャンデータ(青)とCADモデル(グレー)の重ね合わせ。まだらに見えるのは、両者の差がごく小さいためです。

直進だけを前提にしないCFD

解析には有限体積法CFDのOpenFOAM v2106(SIMPLE法、K-Omega SST乱流モデル)を使っています。実際の走行ではほぼ起こらない完全な直進状態ではなく、0.5°のヨー角を基本条件とし、複数の車高とヨーレートで旋回中の状態も解析しています。フロントの3基のラジエーターなどの冷却系は、多孔質体としてモデル化されています。

風洞と実走で確認してから製品化

ウイングの翼型はCFDで設計したあと風洞実験で詰めています。開発ではプロドライバーによるサーキットでの実走テストを行い、過去の製品で実績のある設計手法も取り入れています。純正並みのフィットで、車体への恒久的な加工はありません。エンジンには手を入れないため、駆動系のメーカー保証はそのまま残ります。

構成のご相談

走り方(街乗り中心、走行会、タイムアタック)と現在の仕様(エキゾーストの交換有無など)をお知らせいただければ、上のデータをもとに構成をご提案します。単品から段階的に導入するご相談もお受けしています。


適合:ポルシェ 718ケイマン GT4。図版と数値はVERUS Engineering発行「Performance of Verus Engineering's Ventus 1 & 2 Packages」(Porsche 718 GT4/2023年7月26日)によるもので、解説は同資料をもとにRK-ONLINEが構成・翻訳しました。