人命最優先でのスピードチャレンジ

今回のチャレンジでは、軽自動車用のエンジンで時速450kmの速度記録を達成することを目標に掲げる一方で、プロジェクトとしては「人命最優先」が貫かれました。時速400kmを越える速度域では、些細なミスが取り返しのつかない事態を招きます。Hondaが、4輪の「ストリームライナー」と呼ばれる速度記録専用マシンを開発するのは今回が初めて。1年間でマシンを完成させ、記録会に挑まなければいけません。若手で構成されたプロジェクトメンバーにとってハードルの高い挑戦となりました。

塩の上を走破する未知なるレース

マシン開発はその車両がどのような環境、つまりどのような路面環境や気候条件で使われるかが、設計すべき内容を左右します。レーシングマシンではサーキットという環境に限定することで、設計すべき内容をある程度まで最適化することができ、その最適化によって量産車の性能を遥かに上回ることが可能になります。ボンネビル・スピードウィークは、塩の上で行われますが、塩という未知の環境への最適化と高性能化は困難です。チームはコース状況を把握しようと、事前に競技会の舞台であるボンネビルを訪問しようと思いましたが、2015年大会は悪天候のため中止。競技場周辺は環境保全のため立ち入りが制限されており、路面調査は叶いませんでした。メンバーは、過去の事例を徹底的に調査するとともに、さまざまな環境にも対応できるセッティング幅が広いマシンで世界記録を目指すこととなりました。

量産車とまったく異なるマシン
ステアリングシステムは、量産車のような円形ホイールを回す形式ではなく、2本のレバーを両手で操作するダブルレバー式をゼロから設計。これは万一の際にステアリングコラムがドライバーを負傷させる危険性が低いほか、レイアウトの自由性、ステアリングシステムの現地セッティングが可能となるような形で設計できる点などから、新規で設計、製作することにしました。また、前面投影面積を最小化するために、ドライバーの着座姿勢を工夫。転覆限界を高めるためにも、ドライバー、エンジン、冷却水、消火器などをできるだけ低く配置し、重心位置を下げました。さらに、規則に則りながら車体を強固な構造にするとともに、万一の際にもドライバーの保護を担保できるような車両の要件を整理し、設計しました。

ロケットに迫る空気抵抗

プロジェクト立ち上げ時の合宿で、空気抵抗をCDA値で0.09以下とする方針が決定。これは一般的な量産車をはるかに凌ぐ、ロケットに迫るほどの数値。しかし、ロケットと違ってストリームライナーは車輪を装着している他、ドライバーが安全に運転できる姿勢や、十分な視界を確保するなどの要件があります。速度記録への挑戦では、エアロダイナミクスが走行安定性に直結しているため、単に小さい空気抵抗を追い求めるだけでなく、ダウンフォースの前後バランスやロール、ピッチといったような、全方向の空気抵抗をコントロールする必要があります。そして、エアロダイナミクスは先ほどのステアリング特性にも影響を与えるため、双方の要求を両立させる難しさがありました。これらの作業を手探りに近い状態で、しかも渡米までの数ヶ月間で終えなければなりませんでした。

渡米間際に追加した水平尾翼

安定した走行性能を確保した上で、小さい空気抵抗にするという要件を両立させるため、デザイナーを中心とする空力チームが車両形状の開発に取りかかりました。開発初期段階は比較的順調に進みましたが、もともと空力的に優れた形状のため、仕上げでは様々な工夫を凝らしても数値が改善されないほど洗練されたものとなりました。渡米間際には、車両の安全性を確保する上で水平尾翼が絶対に必要との判断が下され、急きょ翼断面形状の決定やモデリング、CFDならびに風洞での解析を3〜4日で行いました。

超短期間で実現した理想の形状

ボディ上面は、前面投影面積を極力小さくすると同時に紡錘形を目指し、全体的なプロポーションをCFDで検証しながら、美しい造形を実現しました。ボディ下面は、グランドエフェクトを基本とするベンチュリー効果を得るため、ノーズの長さ、ノーズ下面の“えぐり形状”、リアディフューザーの上昇角度を何パターンも考案しました。急きょ装着が決まった水平尾翼は、航空機設計の経験がある酒井の知見を活用し、形状を決定するとともに、CFDにより空気抵抗を最小限に抑える取り付け位置を設定しました。風洞実験部隊や試作部隊の協力も得て、超短期間で完成にこぎ着けました。

世界最高峰のレーシングエンジンに匹敵

車両の基本仕様を検討した結果、エンジンの目標最高出力は250psに設定。このパワーをHondaの軽スポーツカー「S660」のエンジンをベースに達成することに決めました。これは、量産仕様のS660エンジンの4倍相当の数値であり、リッター当たりの出力は380ps。世界最高峰のレーシングエンジンに匹敵します。高出力達成には高回転化、高過給圧が必要で、最高回転数は10,000rpm、過給圧は3bar以上を目標としました。実現には、大幅な仕様変更が必要だと判断しました。

流用はシリンダーヘッドとヘッドカバーのみ

エンジン開発を率いた末永充史PLは、このとき入社4年目。総勢6名のパワートレイン班には、図面を描いたことがないメンバーもいた他、ほぼ全員が他のプロジェクトを兼任しながら開発が始まりました。4ヶ月後の12月には設計を完了させないと、渡米前に予定されている国内テストができません。そのような超短期日程でしたが、一つひとつの部品を見直し、最終的にはシリンダーヘッドとヘッドカバー以外のすべての部品に手を加えました。特に高出力化で負荷が格段に増すクランクシャフト周りには、ロアブロックの構造をラダーフレーム形式に変更するなど、その作業量は膨大なものでした。

超高出力エンジンの開発に成功

研究所内のベテランエンジニアにアドバイスを受けながら、12月には予定通り設計を終えて試作作業を開始。設計のアップデートを継続的に行いました。組み上がったエンジンは順調に回り出しましたが、出力を上げる過程で油圧が上がらないというトラブルが発生したため、シェイクダウンは64psにデチューンした仕様で実施。トラブルの原因となったオイル潤滑系部品の改良に取り組み、量産エンジンをベースにしながら、短期間で超高出力エンジンの開発に成功しました。

日本で準備した万全のカウル

運転席からの視界は、超高速走行を安全に行うためにできる限り広くある必要がある一方で、空気抵抗低減のためには狭くすることが有利になります。プロジェクトチームは、過去の車載映像から、コースの両脇にラインが引かれ、1/4マイルごとにパイロンが設置されていることを確認。空力を優先しキャノピーの視界を極限まで追求して、カウルを製作しました。国内テストでは、映像資料から確認されたコース状況を再現し、運転に支障がないことをドライバーの宮城光氏に確認してもらった上で渡米しました。

とにかく前が見えない

ボンネビルにやってくると、驚いたことに、パイロンは1マイルごとに置かれており、ラインが引かれていないことも判明します。主催者に確認すると、競技会場が環境保全地区にあるため、ラインを引くにも特別な許可を得なければならず、今回はラインを引かないとの説明を受けました。やむを得ず、そのままの状態でボンネビルの前哨戦として7月に開催される「マイク・クック・テスト＆チューン」に出場したところ、何度走行してもコースを大きく逸れてしまう結果となりました。検証の結果、視覚による認識率が5％程度しかないことが判明。ドライバーの宮城氏も「とにかく前が見えない」と言い、競技への出場が危ぶまれました。

プロジェクト最大の危機

十分な視界が得られないことで、プロジェクトは存続の危機に陥ります。急きょ、カウルを段ボールで試作し、フレームワークやタイヤ配置そのものではなく、カウル改修による視界の改善で、コースの逸脱もなく安定してコース内を走行できることを立証。メンバーはアメリカで入手可能な航空機用の市販キャノピーを探し出し、新たなカウルをつくる準備に入ります。ただし、カウルとキャノピーの継ぎ目構造を新たに作る時間がないため、キャノピーと開閉システムをフレームに直接固定する構造に改めました。CFD（流体シミュレーション）も活用し、必要な空力性能を得ていることを検証。チームは数日でこれらの作業を終え、プロジェクト最大の危機を乗りきりました。

トラブルを抱えたまま「テスト＆チューン」を終える

国内で時速100kmのテスト走行に成功したチームは渡米し、ボンネビル・スピードウィークの2週間前に行われる「マイク・クック・テスト＆チューン」に挑みます。このイベントでは、安全性を考え低速域から速度を上げていきましたが、時速250kmに到達したところで問題が顕在化。ベンチ試験では10,000rpmまで回っていたエンジンは、5000rpmで伸び悩んでいました。その後、エンジンセッティングを見直すための走行を繰り返し9,000rpmに達したものの、トラブルを完全に解消できないままテスト＆チューンを終えることとなりました。

過酷な環境での限界出力セッティング

テスト＆チューンから本番のボンネビル・スピードウィークまでは2週間ほどしかなく、この間に慣れないアメリカの地でエンジントラブルへの対策をしなければなりません。エンジンが不調に陥った原因の一つは、ボンネビルが標高1300mの高地にあり、日中の気温が50℃に迫る特殊な環境であることでした。当初の想定を超える環境のため、現地で緻密なエンジンセッティングを行わなければなりませんでした。通常のガソリンではなく、高出力を狙ったアルコール燃料を用いたこともエンジンセッティングに頭を悩ませる要因となりました。日本国内の走行テストでは全開走行できる環境がなく、マシン搭載状態でのエンジン性能確認が十分にできていませんでした。そのため、高回転、高負荷領域での問題が、現地で初めて浮き彫りになってきたのです。

現地で目標値250psオーバーを達成

チームは、実車に搭載した状態でのエンジンが、本来の性能を発揮できるようにするため、滞在先のロサンゼルス近郊でシャシーダイナモ試験を行うことを決めます。シャシーダイナモは、実車状態でエンジン出力を計測する試験装置で、マシンを固定した状態でコックピットに乗り込み、ドライバーが運転します。ドライバーはシェイクダウンも務めた長谷川が担当し、シャシーダイナモ上で改めて実車状態でのセッティングを行ったところ、エンジンは目標値の250psを発生し、ボンネビルで最大ポテンシャルを発揮できる見通しが立ち、自信を持ってスピードウィークに挑むことができました。

新しいチャンスをつかむ

Hondaチームのボンネビル・スピードウィークでの記録は、時速約385kmにとどまり、既存の記録である266.561mph（時速約426km/h）を更新できませんでした。チームの挑戦はこれで終わるところでしたが、奮闘を間近で見ていた「FIAランド・スピード・レコード（別名マイク・クック・ボンネビル・シュートアウト）」の主催者が、9月に行われるイベントへの出走機会を設けてくれたことで、新たなチャンスを手に入れることになります。

ピットストップ作業も最高速チャレンジのうち

FIAランド・スピード・レコードでは、往復の平均速度が公式記録として認められるルールで、しかも往路の走行を終えてから1時間以内に復路を走行しなければいけません。走行時間を除いた実質30分程度で燃料補給やオイルの冷却、45リットルもの冷却水の交換に加え、過給配管組み直し、プラグチェック、エンジン制御データの見直しなどをこなす必要があります。もともと、今回のプロジェクトは、FIAランド・スピード・レコードへの参加を想定しておらず、メンバーたちはレーシングチームのような短時間の整備訓練をしていませんでした。そのため、1時間以内にベストな状態までマシンを整備し、再び走り出すことは大きな壁でした。マシンの性能だけではなく、ピットストップ作業の「速さ」と「確実性」も記録更新の重要な要素なのです。

トラブルなく終えたピットストップ作業

メンバー全員に加え、オブザーバーとして参加していた管理職まで総動員しピットストップ作業を行うことになります。8月のボンネビルでは日中約50℃まで上がった気温が9月に入ると朝晩の冷え込みが厳しくなり、作業練習を行った夜間は8℃と、東京の真冬の最高平均気温以下の過酷な環境でした。急きょピット作業練習を繰り返し行い、順調にいけば30分以内にピット作業を終えられ、往復走行できる目処が立ちます。5回挑んだ本番でもピットストップ作業は一度もミスがなかった他、壊れた過給配管を交換するという予定外の作業を行っても時間内に終わらせることができました。

チャレンジの結果