
2022年、F1はルールの大幅な変更に伴い、新たなグラウンド・エフェクトの時代へと突入する。2018年8月に掲載されたこの記事では、マーク・ヒューズとジョルジオ・ピオラが、ロータス79の技術的な傑作、すなわちうマリオ・アンドレッティが1978年のドライバーズタイトルを獲得し、グラウンド・エフェクト技術を搭載したF1マシンで初めてタイトルを獲得したことで有名なマシンに注目する…
レーシングカーの下側を利用して負圧(陰圧)を発生させ、車体をトラックに押し付けるというアイデアは、1960年代のCan-Amスポーツカーシリーズで初めて採用された。しかし、それはホイールを囲むような幅広のボディーを持つマシンだった。<Can-Am:カンナム>
当初、細いボディのオープンホイール・シングルシーターにこの原理を応用することは不可能に思えた。その突破口を開いたのが、1977年にF1にグラウンドエフェクトの時代をもたらしたロータス78である。今から40年前、78の後継マシンであるロータス79は、マリオ・アンドレッティがハンドルを握り、グランドエフェクトカーとして初めてワールドチャンピオンに輝いた。
ロータス78のプロポーション(下図)は、同時代のモデルとは大きく異なっており、そこに空力学的特性の根本的な違いを見出す手がかりがある。
中央のタブは異常に狭く、サイドポッドが車幅に占める割合ははるかに大きく、そのサイドポッドの下には当初ブラシが、後にはソリッドナイロン製のスカートがついていた。
このスカートは、アンダーボディと路面の間をシールするもので、マシン下部に負圧を伝播させるための重要な役割を担っていた。この負荷は、サイドポッドの内部形状によって生み出されたもので、フロントサスペンションの後方に近い位置に開口部があり、そこに配置されたラジエーターに給気するためという触れ込みだった。
しかし、このラジエーターの配置と角度、そしてサイドポッドに収められた補助燃料タンクの形状が、気流を利用するために重要な内部ベンチュリー形状を作り出したのだ。
空気が通過したチャネルは、後ろにいくにつれて断面が変化し、狭い入口から中央の「喉(スロート)」に入り、その後、リアホイールとサスペンションのすぐ前のサイドポッド出口でディフューザーに向けて急膨張する。

ロータス79:ジョルジオ・ピオラが描いたように、過激なプロポーションが過激な哲学に変わり、サイドスカートがロータスの大義を支えた。
気流はベルヌーイの原理(ベルヌーイの定理)で、速度が上がると圧力が下がる。ベンチュリー形状は気流を加速させ、圧力を下げる働きをする。しかし、それ以上に、サイドポッドの入口が地面に近いため、路面とラジエーターの底のわずかな隙間から吸い込まれる空気が加速され、その効果を大きくしている。
路面と開口部の隙間が狭くなるにつれて、空気の速度は比例以上に増加する。つまり、隙間がほとんどゼロに近づくと、突然スピードアップする(これがグラウンドエフェクト(地面効果))。
スカートが側面から空気を逃がさないようにすることで、流路を通る空気の加速し、したがってその圧力が驚くほど下がる。この圧力低下は、フロアの全幅に渡って適用された。
アンダーフロアの気圧と、それよりはるかに気圧の高いフロア上の気流との差によって、事実上マシンは地面に吸いつけられた。さらに、そのダウンフォースは、ボディ上側のウィングがマシンを押し下げることによって生じるダウンフォースとは異なり、ほとんど抗力を生成しなかった。

1978年F1ベルギーGPの写真、ロータス79側面のスカートがよくわかる。マリオ・アンドレッティとロニー・ピーターソンが1-2フィニッシュした。
エンジニアのピーター・ライトとトニー・ラッドは、1960年代後半、BRMチームに在籍していたとき、風洞でこのコンセプトを研究していたが、そのモデルにはスカートがなく、研究は断念された。
このふたりは1970年代半ばにはロータスに在籍しており、チームのボスであるコリン・チャップマンからF1マシンの基本構成を見直すよう命じられると、BRMの実験を思い出して風洞に向かい、さらに調査を重ねた。
スカートをつけない状態での最初の実験は、ある程度の見込みをもたらした。しかし、スカートを装着すると、風洞の移動ベルトが上方に引っ張られた。これは、オープンホイールのシングルシーターにおけるグラウンド・エフェクト(地面効果)の暗号が解けたと実感した瞬間だった。
このコンセプトをもとに、ラルフ・ベラミーとトニー・サウスゲートが設計を担当し、1976年半ばにはマリオ・アンドレッティと秘密裏にテスト走行を行った。マシンは1977年開幕戦のアルゼンチンでデビューし、3戦後のロングビーチでアンドレッティがそのマシンの初優勝をもたらした。

1978年F1イギリスGP:チームのマシンを覗き込むコリン・チャップマン(左)。
フロアが発生させるダウンフォースは、負圧と負圧がかかる面積の乗算(掛け算)である。そのため、レギュレーション(規則)で許される最大幅だけでなく、フロアの長さを最大にするために、ホイールベースが当時の一般的なものより長かった。
当初、サイドスカートは、路面の凹凸やマシンの姿勢変化に対応するために可動式でなければならなかったが、硬質なスカートが認められるか疑問だったため、しっかり圧縮したナイロン製のブラシが使用された。
可動空力学的装置は禁止されていた。
ブラシは明らかに隙間が多いので、空気が逃げてしまった。しかし、ブラバムとマクラーレンが、その数年前に(アンダーフロアから空気をそらすという全く別の目的で)ゴム製スカートを使用していたことが指摘されると、前例があったと認識された。そしてマシンは、「ドラフトエクスクルーダー(隙間風よけ)」ブラシを搭載して発表されたものの、レースでは頑丈なナイロンスカートを搭載した。
スカートは、バンプがあっても、マシンがピッチ、ダイブ、ロールしても、トラックとの密閉性を維持することができた。これを実現したのは、低圧のアンダーフロアによって吸い上げられ、ばねによって押し下げられるばね機構だった。過度の摩耗を防ぐため、スカートの底にはテフロンのような強靭なストリップが施されていた。その後、さらに強靭なセラミックチップに取って代わられた。

1978年F1イタリアGPのスタート直後に悲劇的な事故で命を落としたロニー・ピーターソン(右)。この写真はレース当日の朝に撮影された。
このマシンのポテンシャルが発揮されるまでには、数戦が必要だった。当初は、最高の従来型マシンに引けを取らない程度だった。ベンチュリー形状が固定されていたため、空力学的な圧力中心が理想よりも前方にあり、バランスをとるために大きなリアウイングが必要であったため、高ドラックに苦しみ、直線では遅かった。
しかし、アンドレッティとチームメイトのグンナー・ニルソンは、コーナーの進入と通過で、他のマシンに比べて約15%のダウンフォースのアドバンテージを得ていた。
第5戦のゾルダーでは、アンドレッティがブラバム・アルファのジョン・ワトソンに1.5秒差をつけてポール・ポジションを獲得し、F1界はようやくロータス78に何かトリックがあることに気づいた。
アンドレッティがそのタイムを出したとき、チャップマンはその場にいなかった。その後、チャップマンが現れると、マシンのパフォーマンス上のアドバンテージをすべてを明らかにしたことで、チームのドライバーに激怒したと報じられた。
このレースはニルソンが優勝し、アンドレッティはその後に3勝をあげることになる。
ジョン・ニコルソンが開発したニコルソン・コスワースエンジンの信頼性が低くなければ、アンドレッティはもっと優勝していたかもしれず、そのせいで彼はその年のタイトルを逃した。タイトルは、グラウンド・エフェクトではないフェラーリに乗るニキ・ラウダが獲得した。

ロータス79の「X線」画像
翌年、ロータス78の明らかな欠点は、新しいデザインのロータス79(上の画像参照)で修正されたが、シーズン序盤は78が使われ、マリオ・アンドレッティとロニー・ピーターソンがこのマシンでそれぞれ優勝するなど、依然として最速マシンだった。この勝利とその後の79モデルでの勝利により、アンドレッティとピーターソンは1978年のドライバーズ選手権で1-2フィニッシュを果たした(ただし、ピーターソンは2戦を残してモンツァで悲劇的な死を遂げた)。
ロータス78は革命を起こし、このマシンのコンセプトは、1983年のフラットボトム・レギュレーションで禁止されるまで、その原理をより完全に活用することで、さらに素晴らしい利益をもたらすことになった。
やがてチームは、サイドポッド・ベンチュリーやサイドスカートを使わずにアンダーフロアのグラウンド・エフェクトを作り出す方法を見つけることになるが、その可能性を示したのがロータス78とロータス79であった。
-Source: The Official Formula 1 Website
最近ではメルセデスW10がグラウンド・エフェクトで速さを出した。
2019年05月31日
今シーズンは空力学的規約がさらに厳しくなったにも関わらず、25日のモナコ予選では2018年の予選記録を0.7秒も短縮された。2019年10月11日
ステアリングが大きくロックするときに、ノーズを下げることができれば、大きなグラウンド・エフェクトを誘導することで、フロント・ウィングとノーズによって生成されるダウンフォースを増加させることができる。
メルセデスW10の秘密を360度全方位から探る - 日本GP:F1技術解説
2011年、グラウンドエフェクトカー承認直前まで行った。
2011年05月10日
F1、2013年のグラウンド・エフェクト・カー計画を棚上げ
2011年05月17日