タイヤ劣化がレース戦略に与える影響：戦略、要因、テクニック
タイヤはレーシングカーと路面との唯一の接点であり、レーシングカーにとって最も重要なパーツである。エンジンのパワーがいかに大きくても、エアロパッケージのダウンフォースがいかに大きくても、その荷重がタイヤに効率よく伝わってグリップを生み出すことができなければ、クルマは速く走ることができない。
レース戦略におけるタイヤ劣化入門
残念ながら、タイヤのグリップ力は時間とともに低下する。その結果、ラップタイムは遅くなり、スティントの長さも短くなる。そのため、チームやドライバーは、タイヤを理解し、予測し、管理することに力を注ぐ。
タイヤの挙動とグリップを理解する
ラバーはコース上でどう振る舞うか
タイヤを理解するためには、まずゴムの挙動を把握する必要がある。ゴムは粘弾性であり、一度変形するとすぐには元の形状に戻らない。その間にエネルギーが吸収され、熱に変換される。吸収されるエネルギーの総量は、ゴムに応力がかかる回数とその温度によって決まる。例えば、ゴムが冷たかったり、高すぎる周波数で加振されたりすると、ゴムは硬くもろくなる。一方、ゴムが熱かったり、ゆっくり滑ったりすると、弾力性のあるゴムのような状態になる。
グリップ製造における粘弾性の役割
ホイールが路面を回転すると、ゴムの粘弾性によってタイヤがわずかに滑り、グリップを生み出す摩擦力が発生する。このグリップ力を最大限に引き出すには、ゴムが弾性的に挙動するよう、特定の温度範囲内にある必要がある。そうすることで、ゴムの最大量がターマックと接触し、タイヤの接地面積が増え、グリップ力が増す。ゴムがこの温度範囲から外れると、タイヤの性能は低下する。
タイヤ劣化の主な原因
タイヤの劣化には、摩耗、温度、空気圧という3つの主な原因がある。
1.着用
タイヤのゴムは舗装路を移動するにつれて徐々に摩耗し、熱を発生するゴムは少なくなる。その結果、タイヤの温度は下がり、ゴムは硬くなる。その結果グリップが低下し、タイヤがより滑りやすくなって摩耗が進み、このサイクルが繰り返される。
2.温度
タイヤが使用温度範囲内で作動している場合、摩耗と呼ばれるこのレベルの摩耗は比較的一定で、タイヤの性能は徐々に低下する。しかし、ゴムが過熱されると、ゴムは沸騰し、タイヤの表面を破裂させ、ゴムの大きな塊を表面から取り除いてしまう。一方、ゴムが冷たすぎるともろくなり、表面が破断して粒状化する。
ブリスターとグレイニングはともに、コンタクトパッチの面積を著しく減少させ、その結果グリップ力を低下させる。
3.圧力
タイヤの内圧も劣化の原因となる。タイヤの温度が上がると、空気圧も上がる。高すぎるとタイヤが膨張し、接地面積が小さくなる。そうなると、接触部分のゴムがさらに過熱し、ブリスターが発生するリスクが高まる。
タイヤの劣化がレース戦略に与える影響
タイヤのデグラデーションによる1周あたりのタイムロスは、ストラテジストが戦略を決定する際に考慮する最も重要な変数のひとつだ。何度もピットストップを行い、その分のタイムをソフト、つまりより速いコンパウンドで取り戻すのが効果的なのか。それとも、タイヤを長持ちさせるためにピットストップを避けるべきなのか？
タイヤ摩耗に基づくピットストップ頻度の最適化
次に、いつピットインするかという問題がある。デグラデーションが高ければ、フレッシュなラバーでレースをすることができるため、アンダーカットが有効な作戦となる。しかし、デグラデーションが低い場合は、相手が新しいタイヤを温めている間にオーバーカットを行うことで、コースポジションを上げることができる。
タイヤの劣化を管理する戦術
予選ラップで最大限のパフォーマンスを発揮させるにせよ、スティントでのデグラデーションを最小限に抑えるにせよ、タイヤのパフォーマンスを管理する最も効果的な方法は、両車軸を同じ割合で劣化させることだ。しかし、コーナリング中にそれぞれのタイヤにかかる負荷が異なれば、それは不可能に近い。だからこそチームは、グリップを引き出し、管理するためにあらゆる戦術を採用するのだ。
タイヤを温めて最適なパフォーマンスを引き出す
最も重要な戦術のひとつが、タイヤを効果的に温めることだ。セッション前にはタイヤブランケットやオーブンを使ってタイヤを予熱するが、それが許されない選手権では、日なたにタイヤを放置することも少なくない。予熱はタイヤを最適な温度に近づけるだけでなく、空気圧の上昇を抑える効果もある。タイヤが冷えている状態から温めてしまうと、内圧が急激に上昇してタイヤが膨らみ、接地面積が狭くなってしまう。
コースインしたら、ドライバーは一貫してゆっくりとタイヤを温め、ラバーの表面を傷つけるようなロックやスライディングを避ける必要がある。そのため、ドライバーは予選ラップに入る前にアウトラップとプリプラップを行い、両車軸の温度を上げる。セーフティカーやイエローフラッグの時間帯には、ドライバーはタイヤの温度を保つためにストレートでウィービングを行い、セーフティカーが入った後の第1コーナーでのロックを避ける。
タイヤのウォームアップは、レース中の戦略的判断にも影響する。ライバルよりも1周早くタイヤの温度を上げるために、コースポジションを犠牲にしてでもアンダーカットを選択するチームもある。そうすることで、ライバルが冷えたタイヤで先にピットを出たときに、オーバーテイクできるだけのグリップを確保しておくのだ。これは、ダンプやコンディションの変化が激しいレースや、ウォームアップに数周を要するような硬めのタイヤを装着しているときによく見られる。
ドライバーはスティント中のタイヤマネジメントにも大きな影響を与えることができる。例えば、ブレーキバイアスを調整し、フロントブレーキやリアブレーキにより大きなエネルギーをかけることができる。ブレーキの冷却に使われる新鮮で冷たい空気が、数百度まで加熱されるのだ。この熱はホイールリムに伝わり、タイヤへと放射される。フォーミュラ1では、ホイールリムを10度加熱すると、タイヤカーカスの温度は約1度上昇する。
レース中のテクニックブレーキバイアスとリフト＆キャスト
タイヤがオーバーヒートしている場合、ドライバーはリフト＆コーストでタイヤにかかる負荷を軽減することができる。ラップの特定のコーナーで効果的に行えば、ドライバーはラップタイムを落とすことなくタイヤを守ることができる。必要なタイヤマネジメントの量は、以下のようなレースストラテジーソフトウェアのタイヤデグラデーションカーブやレースプランナービューを使って、レース前に定義することができる。 RaceWatch.
RaceWatchタイヤ劣化解析に不可欠なツール
そしてストラテジストは、それぞれ異なるピットストップ戦略でいくつかのレースプランを決定し、タイヤを長持ちさせるために必要なリフト量とコースト量をドライバーと一緒に見極める。そのため、レース中にタイヤのデグラデーションが予想と異なる場合、ドライバーには「プランBに切り替える」ように指示が出される。これは別のピットストップ戦略に切り替えたことを伝えるだけでなく、タイヤを長持ちさせるためにあらかじめ設定されたデルタまでドライブする必要があることを意味する。
RaceWatch戦略の立案と調整
タイヤのデグラデーションを管理することは、勝つためのレース戦略を実行するための秘訣です。 RaceWatchRaceWatchのようなソフトウェアは、エンジニアが迅速かつ正確な判断を下すために必要な重要な情報を提供してくれる。タイヤを管理することで、チームが重要なピットストップを回避し、表彰台の頂点に立ったことは、選手権を通じ、数え切れないほどある。
記事執筆者ジェマ・ハットン
*このコンテンツは2024年4月に発表されたものですが、その後、洞察の正確性とユーザー体験を維持するために更新されました。