フォーミュラカー

フォーミュラカー (Formula car) は、「車輪とドライバーが剥き出しになっている」という規格（フォーミュラ）に沿ったレーシングカーである。フォーミュラカーで行われる自動車競技がフォーミュラレースである。この項ではフォーミュラレースについても記載する。

日本語の「フォーミュラカー」が指す対象を指す用語としては、米語でよく使われるのは「オープンホイールカー」 (open-wheel car) 、英国英語でよく使われるのは「シングルシーターカー」 (single-seater car) であるが、いずれも微妙にズレがある（#呼称）。

特徴

フォーミュラとは「規格」であり、直接には、国際自動車連盟 (FIA) によるF1を頂点とする自動車競技（レース）に参加するための車輛の規格、ないし同様のレースのためのレーシングカーである。レーシングカーの中でも特にレース専用の形態をしており、単純には比較できないがプロトタイプレーシングカーよりも「レース専用車」の側にある。（ドラッグレースのトップカテゴリである「Top Fuelドラッグスター」や自動車の速度記録専用車のような「曲がる」「止まる」を伴わない車輛は別とする）

形状

まず根本である「フォーミュラ」についてであるが、一例として学生フォーミュラ（w:Formula Student、全日本学生フォーミュラ大会を参照、Tier外）のルールから引用すると「The vehicle must be open-wheeled and open-cockpit (a formula style body) (以下略) 」^[1]とある。つまり「タイヤがカウルで覆われておらず、コックピットがオープン」^[2]という車体が、フォーミュラスタイルである。

その他としては、まず第二次世界大戦以前の自動車競技からの特徴として、

オープンホイール（前述）。すなわち、タイヤがフェンダーなどで被われておらず、周囲に十分なクリアランスがある（ただし、1950年代中旬以前には明文化して規定されておらず、メルセデス・ベンツ・W196が流線型ボディで参戦しているF1グランプリがある）。2010年代には、フォーミュラE（前後輪）やインディカー（後輪）などで顕著だが、完全なフェンダーではないものの、カウルをホイールをほぼカバーするような形状としているレギュレーションのレースもある。
オープンコクピット（前述）。すなわち、座席の上方は開口となっており、ドライバーが露出しているためドアやウィンドウはない。
シングルシーター。すなわち、座席は1つ（これはカウルについてと共に、レギュレーションによって（形骸化してはいるが）2座を規定しているプロトタイプレーシングカーと対照的と言える。なお、同乗体験イベント用^[3]など特殊目的で2座とした場合は、横に並べることが不可能なため、専らタンデム配置となる）。
後輪駆動（1960年代に四輪駆動 (4WD) 車が作られたこともある (en:Four-wheel drive in Formula One) ）。前輪駆動車は、インディカーにおいて戦前のMiller車から末期は1960年代のMickey Thompson（en:Mickey Thompson）による何台かまで存在するが、全体から見ると極めて稀。
競技の安全性を保ちながらも、徹底した軽量化が図られている（レギュレーションで規定されている、最低重量は約600kg^[4]）。
公道での走行を想定していないため、方向指示器や前照灯など、一部の保安部品がない。
車輪は4輪（1983年以降のF1レギュレーションで「4輪まで」と明文化される。それ以前は「4輪以外」の車体が想定されていなかったため、この不備を突く形でタイレルが六輪のティレル・P34を出したことがある）

といったものがある。

次いで、1960年代以降に付加されていった特徴としては、

リアミッドシップエンジン（以前はフロントエンジン^[5]であった。ミッドシップ#レーシングカーも参照）。
車体前方と後方にウィングと呼ばれる巨大なエアロパーツが付く（一部のジュニア・フォーミュラではウイングの使用が禁止されていることもある。F1では1967年ごろに初のウィングが現れた）。
車体下側の負圧（ベンチュリ効果）をダウンフォース源に利用するため、最低地上高（車高）がわずか数cmしかなく、重心も低い（主として1970年代の変化。それ以前の、特に1960年代の軽量車体を通称「葉巻型」と言う）。

がある。

フォーミュラカーの外観において最も特徴的といえるのが、タイヤが剥き出しとなった構造である。空気抵抗（専門用語で抗力）が小さい形態である、とされることがあるが、あまり正しい理解ではない。空気抵抗を評価する値としてしばしば使われる抗力係数（いわゆるCd値）は、フォーミュラカーでは約1前後であり、係数だけを比較すればプリウスなど近年の低抗力係数のスタイリングのそれの約4倍にもなる。しかし、ここで注意が必要なのは、抗力係数が動圧と面積により無次元化した「係数」であるという点である。すなわち（前方投影）面積が比較して十分に小さければ、Cd値が大きくてもそのヴィークルが受ける空気抵抗自体は小さい。なお、単純に比較することはできないが、たとえばグループC車両のCd値はフォーミュラカーより小さく、最高速度は改修前のユノディエールの終端部で400km/hを越えF1よりも速い。

以上のことから、なぜ抗力係数の大きい形態を変えないのかという疑問を持つ向きもあるが、そもそもタイヤが剥き出しの構造こそがフォーミュラカーの定義である。

フォーミュラカーに限らず、近年のハイパワーしたレーシングカーの一般に言えることであるが、十分に対抗できる推進力があれば良い抗力よりも、車体を浮き上がらせてしまう揚力を発生させず、逆に下に押さえつけるダウンフォースを得ることと、安定性と操縦性のバランスが良いことのほうが、むしろ重要である。車体に取り付けられた様々なエアロパーツは、車体を地面に押さえつけ車体の安定性を向上させるダウンフォースを発生させたり、気流を制御して走行を安定させるために付けられている。とりわけダウンフォースは大きく、F1カーの史上最大ダウンフォースは、2008年のレギュレーションにおいて約2,000kgfとされ、車重（約600kg）よりも大きい。天井を走行することも可能、と考える向きもあるが、そのダウンフォースを得るために必要な速度と、その速度を維持するために必要なグリップ力が得られるか計算する必要がある。

フォーミュラカーの運転、というより操縦^[6]は、大トルクを発するエンジン・車輛質量の小ささ・空力パーツに由来する対気速度の違いによる挙動変化、等々の多数の要因から挙動は極めて複雑で、必要とされる技術は乗用車の一般的な走行とは大きく異なり、非常に高い技能・技術が要求される。

ドライバーの座席周辺は「コックピット」と呼ばれる。必要最低限といってよい、かなり狭い空間しかない。また安全確保のため、コックピット周辺だけは特殊材料で極めて頑丈に作られており、コクピットシェルと呼ばれる。大クラッシュなどでは他のパーツが破損四散する中でコクピットシェルだけが残りドライバーを保護する空間を確保している様子が見られる。いわゆるモノコックの理論上、開口部を広げるほど強度の確保は大変になるため狭いのであるが、あまりに狭いと火災発生時などにドライバーの脱出を妨げるため、一定以上の大きさを要求するレギュレーションがルールにある場合もある。

性能

乗用車やラリーカーなどと違って、フォーミュラカーは停止〜発進時よりも中間加速に優れている。トランスミッションのギアレシオにもよるが、ヨーロピアンサーキットを走行する場合、0-100km/hの加速には3秒強かかる。100km/h以上では大きなダウンフォースが掛かるために駆動輪が大きな摩擦力を発生し、許容駆動力が向上する。そのために加速力が向上し、100-200km/h加速は0-100加速よりも速く約2秒しかかからない。

同時にこのダウンフォースによってカーブ（コーナー）を通過する速度が向上する。F1の場合は最大で外側に約5Gの遠心加速度がかかっている。

快適装備や保安部品が搭載されていないのは、これらの部品で重量や空気抵抗が増加し、レースにおいてタイムや燃費を低下させる悪影響につながるためであり、エンジン位置や車高についてはレース中の車の運動性能や挙動を極限まで追求した結果によるものである。

フォーミュラカーは前記のとおり空気抵抗係数は大きいが、最高速性能も優れている。ヨーロピアンサーキットに特化したF1でも350km/h（モンツァ・サーキット）に達し、最高速性能が高いインディカーでは370km/h以上に達する。フォーミュラカーがサーキットで記録した最高速度は、2000年 CART、ミシガン・インターナショナル・スピードウェイで記録された413.518km/hである。

公道走行

日本国内においては、フォーミュラカーは基本的にレース開催時を除き一般車に混じって公道を走行することはできない。これは「保安部品がない」点などが道路交通法に則していないからである。過去には、改造車の専門店ガレージリボンが全日本F3000用に製造されたフォーミュラカーにウインカー・バックミラーなどの保安部品を追加し、実際にナンバープレートを取得した例（F3000公道仕様車）もあるが、申請には型式認定の取得で膨大な手続きと改造費が必要になるため、法的には可能でも、現実的には非常に難しい。また、現代のような最低地上高が極端に低い車両では、通常の公道における段差に全く対応できない点においても現実的でない（例としてシャコタン車は、半地下駐車場ではスロープに車底が当たりカメ状態になるので入庫を断られる）。

フォーミュラレーシング

フォーミュラカーを用いたレースは数多く存在する。国際自動車連盟 (FIA) が定める最高級クラスがフォーミュラ1 (F1) クラス。その下にフォーミュラ2 (F2) 、そしてさらにその下にフォーミュラ3 (F3) 、フォーミュラ4 (F4) と続く。

またそれ以外の有名なフォーミュラカーによるシリーズとして、北米大陸のインディカー・シリーズやその下位カテゴリーのインディ・ライツ、日本を舞台にしたスーパーフォーミュラ（旧フォーミュラ・ニッポン）、ヨーロッパを中心に開催されるワールドシリーズ・フォーミュラV8 3.5などがある。特に北米で行われるカテゴリーでは「オープンホイールカー (open-wheel car) 」という呼称が用いられる。

フォーミュラ1 (F1)

詳細は「フォーミュラ1」および「フォーミュラ1カー」を参照

F1は世界選手権として、世界を回るFIA管轄のシリーズとして開催されている。F1のレースはグランプリと呼ばれ、アフリカ大陸を除くおよそ20カ国で開催される。最大の特徴は、世界のフォーミュラカーレースで唯一、参戦チームが独自に開発したシャシーでレースが行われる点にある。そのためF1ではチームをコンストラクターと呼ぶ。1台の製作にかかる費用は数百万ドルとされており、チームの運営費が少ないところでも数十億円、トップチームになると500億円に達するほどである。それゆえF1ではプライベートチームを中心に、経営維持のために多額の持参金（スポンサー費用）を持ち込むドライバー（いわゆるペイ・ドライバー）が存在する。なお参戦するドライバーはFIAが発給するスーパーライセンスを保持している必要がある。

インディカー (IndyCar)

詳細は「IndyCar」および「インディカー・シリーズ」を参照

北米における最高峰のオープンホイールカーカテゴリー。元々「インディカー」とはインディ500を走るレーシングカーを指す言葉で、その後アメリカのオープンホイールカーの代名詞になった。インディカーによるレースシリーズは、インディ500が開催されて以来100年以上に渡り複数の運営団体によって開催され、過去にはアメリカ自動車協会 (AAA) 、アメリカ合衆国自動車クラブ (USAC) 、CART、インディ・レーシング・リーグ (IRL) が存在した。2011年よりIndyCarが主催するインディカー・シリーズでは、アメリカ国内を中心に、オーバルトラック、常設のヨーロピアンサーキット（ロードコース）、市街地コースといった多様なコースで年間16戦前後が開催される。特にオーバルでは最高速度350km/h以上の超高速戦が展開される。参戦するドライバーは国際A級（グレードA）ライセンスが必要。

スーパーフォーミュラ (SF)

詳細は「スーパーフォーミュラ」および「フォーミュラ・ニッポン」を参照

スーパーフォーミュラは、日本自動車連盟 (JAF) が規定する最高峰の選手権である。運営は日本レースプロモーション (JRP) が行う。1970年代から90年代前半にかけては、後述するF2やF3000の規定を採用していたが、1996年に前身のフォーミュラ・ニッポンが立ち上げられて以降、独自の車両規定が採用されている。日本国内のグレード2以上のサーキットで、年間7戦程度が開催される。上記のF1やインディカーと比べて年間レース数が少ないため、参戦ドライバーのほとんどがFIA 世界耐久選手権 (WEC) やSUPER GTなどにも並行して参戦している。参戦するドライバーは国際B級（グレードB）ライセンス以上が必要。

フォーミュラ2（F2、またはそれと同等クラス）

詳細は「フォーミュラ2」を参照

F2選手権はF1の直下に位置する選手権であるが、設立と廃止を繰り返していることから、フォーミュラ3000やGP2といった同等の選手権が存在する。アメリカにはインディカー・シリーズの直下にあたるインディ・ライツがあり、これらの選手権では、ほとんどのレースがそれぞれF1、インディカー・シリーズのサポートイベントとして開催される。また、ヨーロッパ選手権に位置づけられるワールドシリーズ・フォーミュラV8 3.5（旧フォーミュラ・ルノー3.5）も、F2相当カテゴリーとして分類される場合もある。

フォーミュラ3（F3、またはそれと同等クラス）

詳細は「フォーミュラ3」を参照

F3クラスに相当するカテゴリーは、モータースポーツが盛んな国において多数存在し、ヨーロッパ選手権に加えて日本、オーストラリア、ブラジル、オーストリア、スイス、イギリスで国内選手権が開催される。また、上記の選手権で好成績を納めたドライバーには、マカオグランプリに出場する機会が与えられる。

またGP2の直下に位置するGP3、アメリカのプロ・マツダ・チャンピオンシップ、インドのMRFチャレンジなどもF3と同格として分類する場合もある。

フォーミュラ4 (F4)

詳細は「フォーミュラ4」を参照

フォーミュラ4は、カートからのステップアップを想定した入門カテゴリーである。FIAが規定した国際規格 (FIA-F4) に則り開催される各種国内選手権と、日本、フランス、イギリスで開催される独自規格の選手権に大きく分けられる。

その他

ワンメイク

この他、特定の自動車会社が作ったフォーミュラカーでの選手権などもあり、その場合は「フォーミュラ○○」という名前で行われている。その多くはF3よりも格下のジュニア・フォーミュラに分類されるが、中にはワールドシリーズ・バイ・ニッサンのようにF3000と同格に位置づけられるものも存在する。

フォーミュラ・リブレ (FL)

フォーミュラ・リブレ (Formula Libre = FL) とはフランス語で「自由規格」の意味で、「フリー・フォーミュラ」と英訳される。FIAや開催国の自動車レース統括団体 (ASN) が定める統一規格とは異なる、独自の車両規定によって開催されるシリーズ、もしくは、カテゴリの異なる車両が混走するレースのこと。日本においては日本自動車連盟 (JAF) の規定上、かつてのフォーミュラ・トヨタやフォーミュラ・ドリームなどがフォーミュラ・リブレに該当する。