フェラーリはどのようにして平凡だった2020年のマシンをより速いSF21へと巧みに再設計したのか:F1技術解説

マーク・ヒューズは、カルロス・サインツが表彰台に立ったハンガリーGPを受けて、フェラーリが2021年フェラーリSF21をアップグレードし、2020年の先代モデルであるSF1000を大幅に改善したことに注目する。ジョルジオ・ピオラが技術イラストを提供する。

フェラーリは、ハンガリーGPの優勝争いに加わる本物のチャンスを失った。このレースでは最初のコーナーの多重衝突で、メルセデス1台、レッドブル2台、マクラーレン1台がリタイヤし、間接的にルイス・ハミルトンが最下位になってしまった。

シャルル・ルクレールがリタイヤし、アルピーヌとアストンマーティンが優勝を争ったこの日、フェラーリは1台だけ残ったカルロス・サインツJr.が、最初のスティントの大半で3位のウィリアムズのニコラス・ラティフィに抑えられていたことに苛立っていたことだろう。それさえなければ、フェラーリは2021年の2回のポール・ポジションに1回の優勝を加え、昨年からの大躍進と、先代マシンSF1000からのSF21のアップグレードの有効性を明確に示すことができたかもしれない。

シーズン開幕時に発表されたときよりも、マシンに関する詳細が明らかになっている。トークン・システムにより昨シーズンからの開発が制限されているホモロゲーションの制限にもかかわらず、どれほどのイノベーションがアップグレードに組み込まれたのかははっきりしている。

1周目のランス・ストロールとの接触でリタイヤしたシャルル・ルクレール:2021年ハンガリーGP
1周目のランス・ストロールとの接触でハンガリーGPをリタイヤしたシャルル・ルクレール

このトークン・システムは、大規模変更の回数を制限している。フェラーリの場合、大きな構造変更を、事実上マシンのフロントあるいはリアのどちらかで行うかの選択を迫られた。

理想的にはフロントもリアも変えることだった。彼らのリア・サスペンションと空力学、ノーズ形状の空力学は、いずれも改善の余地が大きかったからである。しかし、トークン・システムによりそれが不可能だったため、フェラーリは大きな限界を感じていたリア・エンドに集中した。

その鍵となったのは、新しいギアボックス・ケーシングだった。以前よりもかなり後ろ寄りになり、上向きに傾斜がついた。ケーシングが長くなったことで、リア・サスペンションが2020年のメルセデスと同様に後方に延び、ディフューザーまわりにスペースが生まれ、空力学を活用できるようになった。

トークン・システムのため、フェラーリは(メルセデスのように)サスペンションを衝撃吸収構造(クラッシュ・ストラクチャー)に取りつけることができなかったが、ギアボックスをかなり後方に延長し(下図)同じ効果を達成した。
フェラーリSF21:ギアボックスの入力端(インプットエンド)が、フロントにあるカーボンファイバー製シースから覗いているのがわかる。やや上向きに傾斜しているため、フロアがさらに持ち上がり(黄色い線)、ディフューザーまわりの気流の容積が増大している。これによりディファレンシャルは、角度のついたドライブシャフトが必要になった(黄色い×印はディファレンシャルのドライブシャフトの高さを示す )
フェラーリSF21:ギアボックスの入力端(インプットエンド)が、フロントにあるカーボンファイバー製シースから覗いているのがわかる。やや上向きに傾斜しているため、フロアがさらに持ち上がり(黄色い線)、ディフューザーまわりの気流の容積が増大している。これによりディファレンシャルは、角度のついたドライブシャフトが必要になった(黄色い×印はディファレンシャルのドライブシャフトの高さを示す )。

ギアボックスをやや上向きに傾斜させることで、ディファレンシャルを数センチ上に持ち上げ、それによって、ディフューザーまわりの空力学的に強力な領域に、深い側方チャンネルを作り出した。

フロア前部から伸びる強力なグラウンドエフェクト・ベンチュリーが配置されているため、高くなったディファレンシャルは、2022年マシンの標準的特徴になると見られている。エアロダイナミシストは、これらベンチュリーのランプ角度を最大限にしようとしており、重心が高くなるとしても、高いディファレンシャルはこれを容易にするだろう。

マシンのフロントに関して、フェラーリは流行遅れの幅広ノーズによって限界がある。メルセデスは2017年にスリムノーズに切り替え、レッドブルも2020年に切り替えた。このスリムノーズにより、ノーズ下のケープが気流を早目にバージボードに導くことができる。導くのが早ければ早いほど、気流の剥離が少なくなり、空気を加速する各種ベーンに向けてより正確に誘導することができる。

フェラーリSF21はノーズ下にユニークなダブルケープを配置している。上部ケープは、空気をバージボードに導き、下部ケープ(黄色のハイライト)は、気流を加速してアンダーフロアに直接導く。
フェラーリSF21はノーズ下にユニークなダブルケープを配置している。上部ケープは、空気をバージボードに導き、下部ケープ(黄色のハイライト)は、気流を加速してアンダーフロアに直接導く。

幅広ノーズは、その下では空気が活性化されない「デッドゾーン」が生まれる傾向がある。フェラーリはメインケープの下にふたつ目のケープを設置することで(上図)、これを最小限に抑えようとしている。ふたつ目のケープは、空気をより速い速度で直接アンダーフロアに導くように見える。フロア下の気流が速ければ速いほど、ダウンフォースは大きくなる。

フェラーリは平凡だった2020年マシンの再設計において制限があったかもしれないが、その制限の範囲内で素晴らしい創意工夫を見せた。これは、来年の規約改定に合わせた新マシンが導入される2022年にとってポジティブな兆候である。

-Source: The Official Formula 1 Website
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