F1マシンは、最も複雑なアンダーボディディフューザーを備えており、ダウンフォース全体の約40%を担っています。そのため、ディフューザーの効率向上はF1マシン開発部門の最優先事項です。 一見普通のRVも、空力パーツを追加することで、性能向上のための機能が満載で、一変し、個性的な外観を演出できます。しかし、空力改造の目的が忘れられがちになっています。見た目を良くするだけでなく、最も根本的な目的は高速走行時の安定性を向上させることです。車両の速度が速ければ速いほど、空力性能はより重要になり、ドライバーと車両の両方にとって極めて重要な安全機能となります。
ディフューザーの主な役割は、車体下を通過する乱流を流線型の経路に導き、排出を加速することです。ディフューザーは排気ファンのように機能し、車体前方から空気を吸い込み、後方に引き戻します。車体後方から空気が急速に排出されるため、ルーフに対して真空状態のような低圧領域が形成されます。ルーフの圧力が高いため、高速走行時にはこの圧力によって車体が地面にしっかりと押し付けられます。図Aはリアディフューザーのガス圧分布を示しています。色が濃いほど圧力が低いことを示し、青は圧力が最も低い領域、赤は圧力が最も高い領域を表しています。図からわかるように、ディフューザーの前部(スロート)は気流速度が最も速く、圧力が最も低い部分であり、車体を効果的にコース上に「吸い込む」ように走行します。ディフューザーが膨張するにつれて、圧力と気流速度は徐々に正常に戻ります。
ディフューザーの上向きの曲げ角度は、内部の空気の流れがガスの乱流を起こさずにディフューザーの上部と側面をスムーズに流れるように厳密に研究および実験する必要があり、そうすることで真の効果が得られます。
しかし、ディフューザーを効果的に機能させるには、フラットなシャーシに加えて、車体上部の空力設計も連携して機能する必要があります。前者はディフューザーが機能するために気流をディフューザーに導く必要があり、後者は気流の経路を長くしてルーフ上の空気圧を車体下部よりも高くし、ダウンフォースを生成する必要があります。これを実現する最良の方法は、F1マシンのようにリアウイングを追加することです。一般的に、ディフューザーはダウンフォースを生成するのに非常に効率的であるため、現代のF1マシンのディフューザーは総ダウンフォースの約40%を占めています。そのため、ディフューザーの効率向上はF1マシン開発部門の重要な焦点となっています。そのため、異なるマシン間の最も重要な空力設計の違いは、私たちの目に見えない車両の下側にある場合があります。
