WRX STI(GRB/GVB) VERUS ENGINEERING Ventusエアロ解説

RK-ONLINE / VERUS ENGINEERING FOR SUBARU WRX / WRX STI 2007-2014 (GR/GV)

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2007-2014年型WRX/STI(GR/GV系)のために開発した2段階のエアロキットです。フルカーCFD解析と過去の開発で実証済みの設計手法をもとに、ドラッグの増加を最小限に抑えながらダウンフォースを積み増す「効率」を最優先に設計されています。

このページでは、メーカー発行の技術資料(2020年2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。

フロントスプリッターassyの空力効率(L/D)72
サイドスプリッターのダウンフォース追加+7ポイント
同・ドラッグ増加ゼロ
UCWリアウイングの翼角データ公開範囲0°〜15°
CFD解析ソルバーOpenFOAM V6
Ventusパッケージを装着したGR系WRX STIのCADレンダリング
PHOTO開発用CADモデル(GR系STI)。青色がVentus構成部品で、UCWリアウイング、フロントスプリッター、ダイブプレーン、サイドスプリッターが確認できます。
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パッケージ構成

VENTUS 1

床下と側面を整える

ストリート中心の方向け。ウイングもスプリッターも付けず、床下と側面の整流だけで安定性(ダウンフォース)を上乗せする構成です。

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構成部品

  • ダイブプレーン(カナード)
  • リアディフューザー&サスペンションカバー
  • サイドスプリッター
Ventus構成部品を青色表示したGR系STIの側面ビュー
FIG.04A側面ビュー(全部品装着状態)。フェンダー脇のダイブプレーン、サイドシル下のサイドスプリッター、リアのディフューザーがVentus 1。トランク上のウイングはVentus 2の部品です。

VENTUS 2

前後に翼を持つ

サーキットでタイムを狙う方向け。フロントスプリッターとUCWリアウイングを加え、前後で大きな荷重を作るフル構成です。

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構成部品

  • Ventus 1 の全部品
  • フロントスプリッター
  • UCWリアウイング
Ventus 2の床下ビュー。スプリッター、サイドスプリッター、ディフューザーを青色表示
FIG.04B床下ビュー。前端のスプリッター(V2)から、サイドスプリッター、リアディフューザー(いずれもV1)まで、床下の流れを一続きに管理します。
Ventus 2のリアビュー。UCWウイングとディフューザーを青色表示
FIG.04Cリアビュー。UCWリアウイング(V2)とディフューザー・サイドスプリッター(V1)。ハッチバック(GR)にもセダン(GV)にも設定があります。
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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)
リアディフューザー&サスペンションカバー
サイドスプリッター
フロントスプリッター
UCWリアウイング

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ず最大の効果を得るには、パッケージ単位での導入が最良とメーカーは案内しています。

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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STI(純正車高)と比べてどれだけダウンフォース(青線)とドラッグ(黒線)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ダウンフォース(青)とドラッグ(黒)の開き方。どちらのパッケージも、得られる荷重に対してドラッグの増加がひと桁小さいことが読み取れます。これがVerusの言う「効率の良いダウンフォース」です。

Ventus 2の値はウイング翼角10°での計測。翼角を寝かせればドラッグ寄り、立てれば荷重寄りに調整できます。

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STI比のダウンフォース増分(青)とドラッグ増分(黒)。丸=Ventus 1、三角=Ventus 2(翼角10°)。横軸は対気速度[mph]、縦軸は力[lbs]。1 lbs≒0.45kg、100mph≒161km/h。

ウイング翼角ごとの特性も公開されています — UCWリアウイング単体の発生荷重は、翼角0°〜15°まで2°刻みで計測・公開されています。翼角を立てるほどダウンフォース(マーカー付きの太線)は大きく伸びる一方、ドラッグ(細線)の増加は緩やか。セッティングの自由度が高いウイングです。

UCWウイングの翼角別ダウンフォース・ドラッグ特性グラフ
FIG.03UCWウイング単体の翼角別特性(0°〜15°)。太線=ダウンフォース、細線=ドラッグ。同じ色が同じ翼角です。
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部品ごとの解説

4.1リアディフューザー&サスペンションカバーV1/V2+

Verusの代名詞とも言える2段スロート構造のディフューザーです。下面に低圧を作って荷重を稼ぐと同時に、市販車のドラッグの主因である「車体後方の低圧の渦(ウェイク)」に床下の空気を送り込んで埋めることで、きちんと設計すればダウンフォースを増やしながら全体のドラッグを下げられます。安定性が増すため、じつはストリートカーにこそ向いた部品です。

表面だけを見るとディフューザー自体は抵抗(誘導抵抗)を出しているように見えますが、ウェイクを埋める効果がそれを上回る、というのがCFDで確認されたポイントです。

床下の圧力分布を示すCFD画像
FIG.05床下の圧力分布(Cp)。ディフューザー入口の濃い青が低圧=荷重の発生域。前輪前の赤はタイヤに当たる高圧です。
車体後方のウェイク領域を可視化したCFD画像
FIG.06総圧(CpT)で見たウェイク領域。車体後方の青緑の塊が「車を後ろへ引っ張る」低エネルギー域で、これを小さくするほどドラッグは減ります。
ディフューザー表面の流れを示すLICプロット
FIG.07床下後半のLICプロット(表面の「オイル流」可視化)。ディフューザー外側セクションは流れがきれいに付着。中央は排気系の影響でストレスの掛かった流れになりますが、性能低下を意味するものではありません。
構造 メイン+セカンドの2段スロート
4.2フロントスプリッターV2+

フロントの荷重を大きく増やすための部品です。平らな板に見えますが、路面との間で働くグラウンドエフェクトにより大きな前荷重を発生。エアダムや取付具まで含めたassy全体で解析されており、その空力効率(揚抗比L/D)は72。空力デバイスとして非常に効率の良い部類です。

前縁で発生した渦が外側後方へ流れながら大きな低圧域を作り、これが荷重の源になります。スプリッター外側の端では流れがきれいに付着していることもCFDで確認されています。

スプリッター下面の渦の筋を示すLICプロット
FIG.08床下全体のLICプロット(左が車体前方)。スプリッター下面に前縁から外側後方へ走る渦の筋が見え、この渦が作る低圧がダウンフォースを生みます。
4.3ダイブプレーン(カナード)V1/V2+

「板が空気を受けて荷重を作る部品」と思われがちですが、Verusの設計思想は一歩先にあります。プレーン自体の上面高圧・下面低圧による荷重はごく一部。主な仕事は、意図的に作り出した渦でフェンダー内の空気を引き抜き、ボディに働くリフトを減らすことです。位置と角度が性能を左右するため、専用の位置決めテンプレートが付属します。

ダイブプレーンが作る渦を可視化したCFD画像
FIG.09ダイブプレーンを通過した流れ(ストリームライン)。バンパー脇で生まれた渦がフェンダー・ホイールハウスの空気を巻き取りながら後方へ抜けていきます。
取付 位置決めテンプレート付属
4.4UCWリアウイングV2+

GR/GV系STI用のUCWウイングは、ミドルダウンフォース帯を狙って最適化ソフトウェアで翼型を設計したモデルです。仕事のほとんどは下面が担います。下面のCpは−1を下回る強い低圧で車体後部を路面へ引き付け、上面のCpは最大でも0.6程度。つまり下面は上面よりはるかに強く働いています

下面側の流速が上面より速いことが、この圧力差の正体です。ウイングは同時に、車体後方で下向きに巻き上がろうとする全体の流れを真後ろへ向け直す役割も果たします。

ウイング上面の圧力分布を示すCFD画像
FIG.10前方から見た圧力分布(Cp)。ウイング上面が赤=高圧に染まり、翼を上から押し下げていることが分かります。
ウイング後方の気流を側面から見たCFD画像
FIG.11側面から見たストリームライン。ルーフを越えた流れがウイングで向きを変えられ、後方へまっすぐ排出される様子が見えます。
4.5サイドスプリッターV1/V2+

車体上面側の空気が側面から床下へ回り込むのを抑える部品です。効果はダウンフォース+7ポイント、ドラッグ増ゼロ。ヨー角が付いた(=コーナリング中の)状態ではさらに効きが良くなります。荷重は車体中央に加わるため、前後の空力バランスを崩しません。

車体表面の圧力分布を斜め前から見たCFD画像
FIG.12斜め前から見た圧力分布(Cp)。サイドシル下端に沿って圧力の境目ができており、上面側の高圧と床下の低圧をサイドスプリッターが仕切っていることが読み取れます。
効果 ダウンフォース+7ポイント/ドラッグ増ゼロ(ヨー角付きでさらに向上)
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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.09・11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。無次元数なので速度が変わっても比較できます(FIG.05・10・12)。

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。

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=リフト発生域です。

CpT / LIC総圧とオイル流プロット

CpTは気流のエネルギー残量で、ウェイク領域の可視化に使います(FIG.06)。LICは表面の「オイル流」を再現したもので、流れの付着や剥離を読むのに最適です(FIG.07・08)。

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。「ダウンフォース7ポイント追加」は揚力係数が0.007改善したという意味です。

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開発の裏付け

「直進」を前提にしないフルカーCFD

解析には有限体積法CFDのOpenFOAM V6(SIMPLE法、K-Omega SST乱流モデル)を使用。境界条件は自動車空力の標準的な構成で、車両全体を丸ごと解析しています。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°のヨー角を付けた条件を基本としているのが特徴です。

フルカーCFDの気流を側面から可視化した画像
FIG.13フルカー解析のストリームライン。床下を抜けた流れとウイング後方の流れが車体後方で合流する様子まで、一台丸ごと再現されています。

実証済みの設計をベースに

本パッケージのR&Dは、最新のCFD技術と、Verusが過去の車種開発で実証してきた設計手法の組み合わせで行われています。ラップタイム短縮を目的に、機能するエアロパーツだけで構成されています。

純正ライクなフィットと保証

各部品は純正同等のフィット感を狙って設計されており、エンジンに手を入れないため車両の純正保証はそのまま残ります。単品導入も可能ですが、前後バランスの観点からパッケージでの導入が最も効果的です。

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。GR(ハッチバック)/GV(セダン)どちらのボディでもご相談ください。

適合:スバル WRX/WRX STI 2007-2014(GR/GV系)。本ページの図版・数値はVerus Engineering発行「Performance of Verus Engineering Ventus Packages — Subaru WRX/STI 2007-2014」(2020年2月4日版)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。