GRカローラ VERUS ENGINEERING Ventusエアロ解説

RK-ONLINE / VERUS ENGINEERING FOR TOYOTA GR COROLLA

ヴェルスエンジニアリング VENTUS AERO PACKAGE 1–2

Ventusパッケージは、米Verus EngineeringがトヨタGRカローラのために開発した2段階のエアロキットです。実車の3Dスキャンから起こしたCFD解析に、風洞や実走テストで培った知見を重ねて設計されています。

GRカローラ版の構成は、大型ウイングに頼らず床下と車体下まわりの整流でダウンフォースを積み上げるのが特徴。日常の使い勝手と外観を大きく変えずに、高速域の安定感を引き上げます。このページでは、メーカー発行の技術資料(2023年11月版)に掲載されたデータと解析画像を、日本のユーザー向けに読み解いていきます。

Ventus 2のダウンフォース増(160km/h付近・純正比)約190lbs(約85kg)
同・ドラッグ増(320km/h時でも)10lbs前後
リアディフューザーの素材シートアルミ
解析モデルのスキャン誤差(最大部)1mm未満
CFDソルバーOpenFOAM v2106
Verus Engineering Ventusパッケージを装着したトヨタGRカローラのCFD解析レンダリング
FIG.01GRカローラ解析モデルのストリームライン(流線)。色は流速を表し、暖色ほど速い流れです。ルーフ上で加速し、床下と車体後方で減速していく様子が分かります。
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パッケージ構成

VENTUS 1

床下から始める

ストリート中心の方向け。ダイブプレーンとリアディフューザーの2アイテムで、外観の変化を最小限に抑えながら前後にダウンフォースを追加します。

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構成部品

  • ダイブプレーン(カナード)
  • アルミ製リアディフューザー
Ventus 1のフロントビュー。ダイブプレーンを青色表示
FIG.03Aフロントビュー。バンパー両脇の青いパーツがダイブプレーン。外観の変化は最小限です。
Ventus 1のリアビュー。リアディフューザーを青色表示
FIG.03Bリアビュー。リアバンパー下に収まるディフューザーが見えます。3本出しマフラーを避けたストレーキ配置です。

VENTUS 2

下まわりを固める

サーキットも走る方向け。スプリッター、サイドスプリッター、リアスパッツを加え、車体の下まわり全周で空気の流れを管理する構成です。

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構成部品

  • Ventus 1 の全部品
  • フロントスプリッター
  • サイドスプリッター
  • リアスパッツ
Ventus 2のフロントビュー。装着部品を青色表示
FIG.04Aフロントビュー。サポートロッド付きのスプリッターと、ロッカー部に沿うサイドスプリッターが加わります。
Ventus 2のリアビュー。装着部品を青色表示
FIG.04Bリアビュー。ディフューザーに加え、リアタイヤ前方のスパッツとサイドスプリッターで床下後半の流れを整えます。
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構成一覧

部品 VENTUS 1 VENTUS 2
ダイブプレーン(カナード)
アルミ製リアディフューザー
フロントスプリッター
サイドスプリッター
リアスパッツ

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ため、メーカーはパッケージ単位での導入を推奨しています。

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データで見る効果

下のグラフは、各パッケージが純正(OEM)のGRカローラと比べてどれだけダウンフォース(上段)とドラッグ(下段)を増やすかを、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ため、曲線は右肩上がりのカーブを描きます。

注目してほしいのは下段のドラッグ。縦軸の目盛りが上段の1/16しかなく、最高速域でも増加は10lbs前後に収まっています。ウイングを持たず、床下の整流を軸にした構成ならではの「ほぼタダでもらえるダウンフォース」です。

時速160km(100mph)付近では、Ventus 2は約190lbs(約85kg)のダウンフォースを純正比で上乗せします。4WDターボで高速コーナーを攻めるこの車にとって、姿勢安定に効く数字です。

Ventusパッケージ別のダウンフォースとドラッグの速度特性グラフ
FIG.02純正比のダウンフォース増分(上)とドラッグ増分(下)。紫線=Ventus 1、青線=Ventus 2。横軸は対気速度[mph]、縦軸は力[lbs]。1 lbs≒0.45kg、100mph≒161km/h。可変ウイングが無いため、他車種のような調整幅の「帯」ではなく1本の線で表されます。
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部品ごとの解説

4.1ダイブプレーン(カナード)V1/V2+

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、という場合に向く部品です。板そのものが空気を受けて発生する力は限られており(上面が高圧・下面が低圧)、本来の仕事は車体まわりの流れを整えること。意図的に作り出した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。

GRカローラ前まわりの気流を可視化したCFD画像
FIG.05前まわりのストリームライン(色は流速)。バンパー脇を通過した流れがダイブプレーンで向きを変えられ、前輪まわりの空気を後方へ引き抜いていく様子です。
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付属
4.2アルミ製リアディフューザーV1/V2+

効率の良いダウンフォース作りの要となる部品です。市販車の空気抵抗の多くは、車体後方にできる低圧の渦(ウェイク)が車を後ろへ引っ張る「圧力抵抗」。ディフューザーは下面に低圧を作ってダウンフォースを発生させると同時に、床下の流れを後方の渦に流し込んで埋めるため、ダウンフォースを増やしながらドラッグを減らせます。正しく設計されたディフューザーが「ストリートカーにこそ向く」と言われる理由です。

車体後方のウェイク領域とディフューザーからの気流を示すCFD画像
FIG.06車体後方のストリームライン。バンパー背後で渦を巻く低速の流れ(紺)に、ディフューザーを出た床下の流れが注ぎ込み、ウェイクを埋めていることが読み取れます。
床下後方の圧力分布を示すCFD画像
FIG.07床下後方を真下から見た圧力分布。ディフューザー面が青(低圧=ダウンフォース発生域)に染まっています。赤いのはリアタイヤ前の高圧よどみです。
素材 シートアルミ 取付 シャシー・バンパー複数箇所に固定(堅牢・低コスト)
4.3フロントスプリッターV2+

フロントのダウンフォースを大きく増やしたい場合の主役です。上面に載る高圧が板を押し下げ、下面はウイングと同じく負圧で車体を引き下げます。発生源としては下面の仕事が上回ります。解析はスプリッター単体ではなく、サポートロッドまで含めた実装状態で行われています。

スプリッター周辺の気流を側面から見たCFD画像
FIG.08側面から見たストリームライン。スプリッター下面で流れが加速し(黄〜緑)、床下へと導かれていきます。
スプリッター下面の圧力分布を示すCFD画像
FIG.09床下前方を真下から見た圧力分布。スプリッター下面の前縁が濃紺=強い負圧域で、ここが前荷重の主発生源です。前輪ハウス内の赤は高圧よどみ。
素材 硬質樹脂(軽量・高剛性・低コスト)
4.4サイドスプリッター&リアスパッツV2+

サイドスプリッターは、車体上面側の高圧な空気が側面から床下へ回り込むのを抑える部品です。直進時だけでなく、旋回中・高ヨー角時の床下気流を整えることを重視して形状が決められています。増えるダウンフォースは車体中央付近に集中するため、前後バランスへの影響はわずかです。

リアスパッツはリアタイヤ前方に立つ小さなフェアリングで、サイドスプリッターと同じく床下の流れの管理を受け持ちます。タイヤに当たる乱れた流れを整え、ディフューザーへ向かう気流をきれいに保ちます。

サイドスプリッター周辺の気流を示すCFD画像
FIG.10ロッカー部まわりのストリームライン。サイドスプリッターに沿って流れが押さえ込まれ、前輪後方の乱れが床下へ広がるのを防いでいます。
リアスパッツ周辺の気流を後方から見たCFD画像
FIG.11後方から見たストリームライン。サイドスプリッター後端からリアスパッツを経てディフューザーへ、床下後半の流れが受け渡されていく様子です。
素材 硬質樹脂 取付 純正樹脂サイドスカート部へリベットナット固定(要施工)
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CFD画像の読み方

本ページやメーカー資料に登場する解析画像は、色の意味が分かると一気に読めるようになります。主な可視化手法をまとめました。

STREAMLINEストリームライン(流線)

空気の通り道を線で表したもの。色は流速を示し、赤系が速く、青系が遅い流れです。FIG.05・06のように、部品が流れをどこへ導いているかを読むのに使います。

Cp圧力係数

大気圧を0とした相対圧力。0より下が低圧(吸われる側)、上が高圧(押される側)です。FIG.07・09のような表面の圧力分布図では、赤が高圧・青が低圧を表します。

CpZ上下方向の圧力分布

車体表面のどこがダウンフォース/リフトを生んでいるかを示します。青=ダウンフォース発生域、赤=リフト発生域。「青く染まった面」が仕事をしている場所です。

CpX前後方向の圧力分布

ドラッグ(抵抗)がどこで発生しているかの可視化。赤が抵抗を生む場所、青は逆に車を前へ押す(推力側の)場所を表します。

CpT総圧(気流のエネルギー)

気流が持つエネルギーの残量。車体を通過してエネルギーを失った空気の行き先を追うのに使います。

POINTSポイント

空力係数の増減を表す単位で、1ポイント=係数0.001。CdやClの変化量を語るときに使われます。

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開発の裏付け

実車スキャンから作られた解析モデル

解析は入力が悪ければ結果も悪くなります。VerusはGRカローラの実車を自社で3Dスキャンし、誤差が最も大きい箇所でも1mm未満というCADモデルを製作。フロントバンパーからホイールハウスへ貫通するダクトまで解析モデルに含め、精度を高めています。

3DスキャンデータとCADモデルの照合画像
FIG.12スキャンデータ(青)とCADモデル(グレー)の重ね合わせ。青とグレーがまだらに見えるのは両者の差がごく小さい証拠です。

「直進」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)を使用。現実の走行でほぼ起こらない完全な直進気流ではなく、0.5°のヨー角を基本条件として、実際の走行で車が受ける流れを解析しています。

実績ある設計手法と実走テスト

パッケージのR&Dには、CFDに加えて風洞テスト・サーキットでの実走テスト・過去の実績設計の知見が投入されています。仕上げは純正並みのフィット感を目指しており、エンジンに手を入れないため純正保証もそのまま残ります。

どのパッケージにするか迷ったら

走行ステージ(街乗り中心か、走行会か、タイムアタックか)と現在の仕様をお知らせいただければ、上記のデータをもとに構成をご提案します。単品からの段階的な導入のご相談も可能です。

適合:トヨタ GRカローラ。本ページの図版・数値はVerus Engineering発行「Performance of Verus Engineering Ventus Packages — Toyota GR Corolla Platform」(2023年11月9日)より。解説は同資料に基づきRK-ONLINEが構成・翻訳したものです。