F1技術解説:2021年F1マシンアワード発表

2020年型シャシーを2021年まで使用するための制限がある中で、各チームはフロアやディフューザー/リアブレーキダクトの制約を回避する工夫を凝らし、シャシーを最適化した。

ハイブリッド時代におけるメルセデスの優位性をレッドブル・ホンダがついに打ち破ったこの並外れたシーズン中、各チームの成功の度合いは様々だった。しかしこれはあくまでもタイトル争いの話だった。この2チームの技術的話題も面白かったが、他チームも同じように激しく争った。

最も改善したマシン:アルファロメオC41

アルファロメオはコンストラクターズ・チャンピオンシップ9位という不本意な結果に終わったが、予選のパフォーマンスはどのチームよりも大きく向上した。2020年は、最速タイムとの差が2.9%だったのが、21年には1.9%強となり、次点チームよりも約0.25%向上した。

この数字を押し上げたのは、二重の意味でのブーストがあったからだ。C41は先代のC39よりもパワーアップし、空力学的競争力も高まった。パワーアップは、サプライヤーのフェラーリのおかげだった。2020年当時、アルファロメオはメルセデス製エンジンを搭載していたライバルのウィリアムズよりも約60bhp後れをとっていたが、2021年にはパワーの差がその約半分になった。

空力学的には、改善の鍵となったのは、先代マシンのワイドノーズから、メルセデスにインスパイアされた新しいスリムノーズと、それに付随するアンダーノーズ・ケープに変更したことだった。気流をバージボードに向かって望ましい方向に向ける効果が大きくなったのだ。ここでトークンが使用された。

フロントウイングは内側が高くなる形状が特徴的だが、それに加えメインプレート下面が非常にフラットで地面に近く、路面に密着させることでグラウンド・エフェクトを最大化しているのが特徴的であった。

ブレーキングでノーズが下がると失速しやすくなるため、エンドプレートにスロットを設け、失速しようとする空気を吸い込み、ウィング下面を機能させるようにした。

アルファロメオC41のスロットは、失速しがちなウイングをコントロールするのに有効だった
アルファロメオC41のスロットは、失速しがちなウイングをコントロールするのに有効だった。
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シーズン中の最大の開発:レッドブルおよびフェラーリ

レッドブル・ホンダRB16をRB16Bに進化させるにあたり、レッドブルは規約の制約を受けながらも大きな変化を遂げた。小型化、高出力化、冷却性能の向上を実現したホンダの新型パワーユニットを搭載しただけでなく、リアサスペンションも根本的に見直した。

リアウィッシュボーンの下側を後方に寄せることで、ディフューザー周囲の敏感な部分に、気流のための容積が大きくなった。これは、既存のシャシー取り付け位置の再利用と、内側後ろ向き連結を取りつけるためのギアボックスケーシングを延長することで達成された。トークンは、新しいギアボックスに使用された。

フェラーリも、パワーユニットの燃焼室を大幅にアップグレードし、リアサスペンションを大きく後退させるなど、驚くほど似たようなことをした。しかし、フェラーリはさらに、ギアボックスのケーシングを変更したのを機に、デフをシャシーのやや高い位置に移し、重心の高さが上がるのを犠牲にして気流容積を増加させた。

メルセデスに対するレッドブルの平均予選タイム差は、2020年の0.7%から0.1%未満となり、フェラーリは1.4%から0.7%となった。

左上円内が2020年仕様のレッドブル・ホンダRB16、右上が2021年仕様のRB16Bのリアサスペンションのアプローチの違い。下図は取り付け位置の変更点
左上円内が2020年仕様のレッドブル・ホンダRB16、右上が2021年仕様のRB16Bのリアサスペンションのアプローチの違い。下図は取り付け位置の変更点。
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シーズン中アップグレードの最高パッケージ:イギリスGPのメルセデスW12

メルセデスはシルバーストンでのアップグレードで、W12シャシーのフロント周りの空力学的流動構造を完全に変更した。これにより、サイドポッド周辺の気流がそれて、アンダーフロアへの気流が変化し、ディフューザーの失速がより強力になった。

スピードが上がるとダウンフォースによってリアがサスペンションに押しつけられ、ディフューザーの角度が低くなり、平坦なフロアの下の空気とディフューザーとの間に大きな圧力差がなくなって、ディフューザーとリアウイング下面への上昇気流が失速してしまう。

これによってドラッグが大きく相殺され、直線スピードが増加する。そのためメルセデスはシーズン後半に大きなウイングとより大きな傾斜角(レーキ)を使用し、レッドブルに対するコーナーでの不利を取り戻しながら、直線でのアドバンテージを高めることができた。

メルセデスW12のオーストリアGPのバージボード(上)とシルバーストンのもの(下)を比較
メルセデスW12のオーストリアGPのバージボード(上)とシルバーストンのもの(下)を比較。
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最高のコストパフォーマンス:アルファタウリ・ホンダAT02

アルファタウリは、(トークンを使用した)新しいスリムなノーズの空力学とホンダRA621パワーユニットの恩恵を受け、コンストラクターズ・チャンピオンシップで6位となった。

彼らの予選平均タイムは、フェラーリやマクラーレンといった強豪チームに迫る勢いだった。しかし、彼らは、大きく進歩したレッドブルよりもさらに大きなゲインを得た。2020年のアルファタウリの予選平均タイムは、上位の姉妹チームより0.9%遅かったが、今年は0.7%に短縮した。

両チームのマシンが同じパワーユニットのアップグレードを受けたことを考えると、アルファタウリは実際、(レッドブルが2020年にすでに実施した)フロントエンドの空力学的変更によって、レッドブルのリアの再構成から得たよりも多くの成果を得たことになる。

2021年、アルファタウリは、レッドブルがリアエンドの再構成から得た以上の効果をフロントエンドの空力学的変更から得た
2021年、アルファタウリは、レッドブルがリアエンドの再構成から得た以上の効果をフロントエンドの空力学的変更から得た。
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最大の驚き:ウィリアムズFW43B

ウィリアムズは平均して10台中9番手(ハースより速いだけ)にとどまったが、サーキットの特性と天候の組み合わせにより、ジョージ・ラッセルがスパでフロントロー、ソチで2列目、シルバーストンで8番手と目覚ましい活躍を見せることもあった。

このマシンと先代マシンとの重要な違いは、ラジエーターの冷却経路を高くしたことで、エンジンカバーがかさばるが、後部下側シャシーに極端なコークボトル形状のスペースが生まれ、マシン側面からディフューザー周辺への気流速度が高まり、アンダーフロアの気流速度が上がったことだった。

極端なコークボトルとワイドノーズの組み合わせは、空力学が神経質になりがちで、風の強いコンディションにはあまりうまく反応しなかった。しかし、風が穏やかでコーナーが長いときには、大きなダウンフォースを発生させることができた。

ウィリアムズの変更(新しい冷却経路とそれに伴うより大きなエンジンカバーなど)により、ラッセルはスパでグリッド2番を獲得した:2021年F1ベルギーGP
ウィリアムズの変更(新しい冷却経路とそれに伴うより大きなエンジンカバーなど)により、ラッセルはスパでグリッド2番を獲得した。
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最もオリジナル:マクラーレンMCL35M

ディフューザーのベーン長さを中央部より外側で切り取るという規制に対し、マクラーレンは、事実上中央トンネルの壁面をベーンとすることで対応した。つまり、規制のかからない中央部に収めたのだ。

そのため、ディフューザーが機能する範囲は従来のものより狭いが、明らかに非常に効果的だった。マクラーレンはフェラーリとともに3番目に速いマシンと見なされ、コンストラクターズ・チャンピオンシップ3位を争った。さらにモンツァでは、シーズンを通じて唯一の1-2フィニッシュを達成した。

マクラーレンは異例のアプローチで、コンストラクターズチャンピオンシップ3位に手が届きそうだった:2021年F1
マクラーレンは異例のアプローチで、コンストラクターズチャンピオンシップ3位に手が届きそうだった。
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-Source: The Official Formula 1 Website