ラム圧

スピードの出ている乗り物の窓から手を出したりすると、かなりの風圧を感じます。この勢いをレシプロエンジンの吸気に利用したらずいぶん効率が良くなるのではないか、ということで車の世界でも色々なものが売られていますよね。一般にラム○○と呼ばれているようです。

ラム圧(動圧)は速度の２乗で効いてきますから、例えば３００ｋｍ/ｈぶんの風速があれば１００ｋｍ/ｈの場合の９倍の圧力が得られる計算になります。高速道路で窓から手を出しただけでもかなりの風圧を感じるわけですから、Ｆ１などの世界ではかなりの効果が期待できそうです。実際、超音速で飛ぶ飛行機では、コンプレッサーを持たずに動圧だけで運転を維持するラムジェット(ramjet)というものもあるくらいです。

では、我々が車両を運転する範囲の速度でのラム圧というのは、いったいどれほどのものなのでしょうか。

見直さなければならないのが恥ずかしいんですが流力の教科書を見直すと、

Ｐ ＝ γＶ^２／２

の式に、ＳＩ単位で各パラメーターを入れてゆけばＰａで圧力が求まります。

とりあえず１００ｋｍ／ｈのときの値を求めてみると･･･、

４９８.９Ｐａ(！)

うわ、すごそうな圧力！って、違います。

単位を分かりやすくｋｇｆ／ｃｍ^２になおすと、たかだか０.００５ｋｇｆ／ｃｍ^２に過ぎません。ロープレッシャーターボでも０.４ｋｇｆ／ｃｍ^２くらいはかけますから、圧力が２桁も違います。

２００ｋｍ／ｈまで速度を上げると圧力は０.０２ｋｇｆ／ｃｍ^２まで上がりますが、ＮＡの場合でも吸入圧は最初から１ｋｇｆ／ｃｍ^２ある(体積効率は９６％くらいだとか)わけです。ですから、その速度で得られる吸入空気量の増加(≒出力アップ)はＮＡの場合で多くても２％くらいだということです。

もともと過給のかかっているターボエンジンだったら当初の吸入圧が全圧で２ｋｇｆ／ｃｍ^２近いわけですから、この空気量の増加割合はさらに小さなものになります。

３００馬力クラスのエンジンで数馬力の差。

市販の用品はかなりの値段で売られているようですが、音のフィーリング以外に、この差を「体感」するのは難しいかもしれませんね。