トヨタ「プリウス」は空力がスゴイ!? 空気抵抗がクルマに与える影響とは

■空力特性にどれだけ優れているかを示す「Cd値」

近年はあまり耳にしなくなりましたが、かつては新型モデルが登場すると、「あのクルマは空力がスゴイ」とか「エアロボディ」とか「Cd値」などという話が出ました。

空力やCd値は、クルマにどのような影響があるのでしょうか。

空力とは、クルマが走行するときに受ける空気による抵抗力を指す「空気力学」を略した言葉です。

空気力学的には、クルマの進行方向と反対方向に働く「抵抗」、クルマに対して垂直に働く「揚力（リフトとダウンフォース）」、側面から働く「横力（よこりき）」が発生する特性があります。

走り出すと感じる風は、空気の抵抗が正体です。一般道では窓を開ければ心地よい風も、高速道路では強すぎて窓を閉めるように、抵抗は速度に比例して強くなります。

そして走行中に同時に働く力が「揚力」です。走行しているとボディ上部だけでなく下部にも空気が流れ、車種によってはボディが浮き上がってきます。

この浮き上がる現象を「リフト」、ボディの形状により車体を路面に押し付ける下向きの力を「ダウンフォース」といいます。

「横力」とは横滑りや横揺れ、偏揺れなどタイヤにかかる力のことです。これは、コーナリングのときに感じる遠心力と通じる部分があります。

クルマが速度を上げて地上を走る以上、あらゆる方向から空気の力が作用して抵抗となり、これを上手にコントロールするために空力は研究されているのです。

そして、空気の抵抗力を表す係数として使われるのが、「Cd値」と呼ばれる数値です。Cdとは「Constant Drag（コンスタントドラッグ）」の略で「走行上に空気がボディにあたりながら流れていくときの空気抵抗係数」のことです。

ボディ表面を通る空気がどれだけスムーズに流れるかを示す数値で、低いほど空気抵抗が少ない形状ということになります。

Cd値が優れているのに越したことはありませんが、これはボディ表面を流れる空気の数値であって、実際の空気抵抗は、「Cd値×車体の大きさ（クルマの真正面のサイズ）×走行速度の二乗×空気密度」という複雑な計算式で導き出されます。

車体が大きくなるほど空気抵抗も大きくなるので、少しでも空気抵抗を減らすためにCd値に優れたボディデザインにするというのが現在のトレンドとなっているのです。

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一般的に、Cd値が「0.30」を下回ればかなり優秀だといえますが、意外なのはF1マシンの数値で、Cd値は「0.50」前後もあるのですが、それは軽い車体とハイパワーなエンジンでボディが浮き上がるのを抑えるために、強力なダウンフォースを必要とするからにほかなりません。

車体の前後に大きなウイングを装着しているため空気抵抗になりますが、リフトを抑えてトラクションを稼ぐために必要不可欠なパーツです。

Cd値だけが良ければいいのではなく、さまざまな空力特性のなかで最適なバランスを見つけることが大切だといわれています。

ただし、Cd値が良いほど燃費性能が上がるといわれており、エコカーやハイブリッド車のボディラインがどことなく似ているのは、風洞実験やコンピュータの計算上、空力に優れた形状を採用しているためです。

空力に優れていると少ない空気抵抗で走行でき、少ない燃料で同じ距離が走れることになります。

実際にCd値が良いクルマは燃費が良かったり、走行中の風切り音が少なくなったりというメリットを体感することもできます。

■Cd値が優れているクルマ3選

Cd値に関しては昔から研究されており、1980年代にはCd値に優れていることをセールスポイントとしたモデルが登場しています。

ただし現在のように、「空気抵抗を減らして燃費を稼ぐ」というより、当時は「風切り音を減らして楽に高速巡航をする」ためのものであり、Cd値がいいクルマは高性能の証でもありました。

そんな優れたCd値を誇る代表的なモデルを3台紹介します。

●アウディ「100」（3代目）

1968年にデビューしたアウディ「100」は、現在の「A8」に通じる、当時のフラッグシップモデルとしてデビューしました。

また現在ではトレンドになっている、大型ボディ＋小排気量エンジンの組み合わせをいち早く実現したモデルでもあり、セダンのほかにクーペやハッチバックも存在していました。

1976年には2代目へと進化しましたが、世界初の直列5気筒エンジンを搭載するなど、技術的に先進性の高いモデルです。

そして、Cd値に優れた3代目は1982年に誕生します。それまではレース以外ではあまり注目されなかった空力ですが、陸続きの欧州では長距離移動を快適に高速巡航できることが重視されたため、空力ボディが採用されました。

ボディ上部の窓枠などの突起物を極力減らす「フラッシュサーフェス化」を施し、ボディ下面やホイールアーチに至るまで徹底的に空力を考慮したデザインを採用。100のCd値は、当時としては画期的な0.30を実現しています。

これにより、2.2リッターの排気量で時速200km巡航が可能になり、実際に燃費も優れていました。

これ以降のライバル車がすべて空力を意識したボディを採用したことを考えると、いかに革新的だったのかをうかがい知ることができます。

●トヨタ「プリウス」（4代目）

現在、空力特性に優れるボディを採用しているクルマの多くが、優れた環境性能と低燃費を実現させていますが、その代表といえるのがトヨタ「プリウス」です。

2015年に現在の4代目へとモデルチェンジしたときは奇抜に思われたデザインでしたが、じつは空力的にかなり進化したスタイルだったのです。

プリウスのCd値は、驚愕の0.24を達成しています。トヨタ新型「スープラ」は0.30ですから、プリウスの数値がいかに優れているかがわかります。

軽量かつ高剛性なプラットフォーム「TNGA（トヨタ・ニュー・グローバル・アーキテクチャ）」の採用や、ハイブリッドシステムの進化、リチウムイオン電池の採用などさまざまな要因はありますが、当時40.8／L（JC08モード）という低燃費を実現させるためにも空力ボディは重要な要素のひとつだといえます。

●メルセデス・ベンツ「Aクラス」（セダン）

メルセデス・ベンツのエントリーモデルである「Aクラス」は、もともとは1997年にトールワゴンのようなスタイルでデビュー。それまでメルセデス・ベンツが参入していなかった、「Bセグメント」に投入されました。

2012年にフルモデルチェンジした3代目Aクラスは、より快適性の高い「Cセグメント」へと移行し、洗練されたデザインとメルセデス・ベンツらしい重厚感のあるモデルへと生まれ変わります。

そして2018年には、さらにシャープなイメージの4代目へとフルモデルチェンジ。同ブランドの上級モデルに通じる大型の台形グリルとシャープなヘッドライトを採用したデザインとなり、高級感がアップしました。

優れたデザインとしながら、AクラスのCd値はプリウスを上回る0.23を実現。さらに、2020年に追加された「Aクラスセダン」にいたっては0.22もの数値を記録しています。

前面投影面積（クルマを正面から見たときの面積）も小さく、世界トップレベルの空力ボディとなっています。

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必ずしもすべてではありませんが、Cd値がいいクルマは高性能で環境性能にも優れているといえます。

ちなみに、スーパーカー世代が憧れたロータス「ヨーロッパ」のCd値は、1970年代のモデルながら0.29でした。あの低さと小ささは、科学的に見ても優れた形状だったというわけです。

なお、国産車で初めてCd値0.30を下まわったのは、1985年に発売されたスバル「アルシオーネ」で、0.29を達成しています。

ドアノブにカバーを装着し、ドアミラーの形状も特殊で、ボディにはさまざまな工夫が施されていました。

Comments

稀にプリウスにGTウィングとか爆音マフラー付けてる奴いるけど。えっ？なんでってなる。

プリウスはやっぱ純正が1番シンプルでいい。

CdはCoefficient of Dragの略です。係数ですから。Constantは定数になっちゃいますから間違いです。この間違いネットでよく見ますね。ちゃんと調べてから書いた方が良いですよ。