Aerodynamic Effects of Localized Textured Calf Tapes in Triathlon: A Wind Tunnel Screening Investigation

ロングディスタンス・トライアスロンの世界において、自転車のレグ（走行区間）は、多くの場合、最も速く、かつ最も過酷なセクションであり、アスリートは広大な距離にわたって自らの肉体を限界まで追い込みます。ライダーが進む速度においては、空気そのものが、彼らを押し戻そうとする重く目に見えない壁となります。この抵抗は「空気抵抗（エアロダイナミック・ドラッグ）」として知られ、平地を走行する際に前進するために必要なエネルギーのほぼすべてを占める、ライダーを減速させる最大の要因です。空気が非常に強く押し戻してくるため、たとえごくわずかな抵抗の減少であっても、レースの過程におけるスピードやエネルギー節約において、意味のある利得へとつながります。数十年にわたり、エンジニアやアスリートは、身体の周囲の空気の流れを滑らかにする方法を模索し、しばしば四肢をタイトで特殊な衣類で覆ってきました。しかし、異なるアプローチへの関心が高まっています。脚全体を覆うのではなく、もし、空気の流れをより滑らかにするために、非常に限定的な特定の箇所において、皮膚自体の質感を変化させることができたらどうなるでしょうか。

この問いが、研究チームを風洞実験へと導きました。彼らがテストしたのは、ふくらはぎに直接貼り付ける、小さな質感を持った粘着テープという新しいアイデアです。フランスの専門施設で行われたこの研究は、これらの小さな局所的な突起が、実際にサイクリストの脚の空気抵抗を減少させることができるのかどうかを明らかにすることを目的としていました。研究者たちは、フルサイクリストを自転車に乗せてテストしたのではなく、標準化された硬質な人間の脚のモデルを使用しました。この選択により、筋肉の痙攣や姿勢の変化といった人間の動きによる変数を排除することができ、いかなるパフォーマンスの差も、テクスチャ（質感）のみによって引き起こされたものであることを確実にできました。彼らは、隆起したドットの幅と高さを変えた6種類の異なる質感を持つテープをテストしました。それらを、素肌の脚、および下腿全体を覆う市販のエアロダイナミック・ふくらはぎスリーブと比較し、さらに、実走行のレース条件（横風を含む）をシミュレートするために、異なる風速と角度を用いて検証を行いました。

結果は明確かつ測定可能なものでした。テストされたすべての質感のテープ構成が、素肌の脚と比較して空気抵抗を減少させました。しかし、すべてのテクスチャが等しく効果的だったわけではありません。ドットのサイズと形状が極めて重要でした。最も効果的なデザインは、比較的幅が狭く、かつ高いドット、具体的には幅15ミリメートル・高さ2ミリメートル、または幅7ミリメートル・高さ2ミリメートルのものでした。これらの特定の構成は、他の構成や、同じ幅のより薄いバージョンのものよりも一貫して優れた性能を示しました。時速45キロメートルでの走行と強い横風をシミュレートした最も過酷なテスト条件下では、最高の質感を持つテープは、空気抵抗を克服するために必要なパワーを5.1ワット減少させました。文脈として、同じ条件下で、脚全体を覆うフルレングスのエアロダイナミック・ふлоリースリーブは、パワー要求を6.2ワット減少させました。フルスリーブの方が依然としてわずかに優位に立ってはいるものの、最高のテープは、皮膚のごく一部しか覆っていないにもかかわらず、驚くほどその性能に肉薄しました。

この研究はまた、これらのテクスチャによる恩恵は、速度が増し、風が横から脚に当たるにつれて大きくなることも明らかにしました。これは、テクスチャが、困難な条件下での空気の剥離を管理し、空気の流れを表面に長く付着させ続け、ライダーを減速させる乱れた航跡（ウェイク）を減少させていることを示唆しています。研究チームは、厚みのあるドットの方が薄いドットよりも一般的に優れていること、そして、非常に幅の広いドットは狭いドットほどの恩恵をもたらさないことを発見しました。これは、精密なバランスが必要であることを示しています。つまり、テクスチャは、摩擦やそれ自体による乱れを引き起こすことなく、空気の挙動に有益な変化を引き起こすために、まさに「適切」でなければならないのです。チームはこれらの効果を極めて精密に測定しており、使用した機器は非常に敏感で、結果の再現性が高く、テスト間の変動が極めて少ないことが確認されました。

今回の調査は、静止したモデルを用いた制御されたエンジニアリング・スクリーニング（選別試験）ではありましたが、その知見はスポーツ用品の新たな有望な方向性を示しています。局所的な表面テクスチャを利用するという概念は、何もしない状態と、熱がこもりやすいフルレングスのコンプレッションスリーブを着用することの中間的な選択肢を提供します。小さな質感のあるテープを貼るだけで、アスリートは熱による不快感や、レース中にフルスリーブを着脱するロジスティックな煩わしさなしに、最大限のエアロダイナミクス上の利点を得られる可能性があります。著者らは、これらの結果は出発点であり、さらなるテストのための最も成功した幾何学的パターンを特定したものであると強調しています。次のステップとしては、フルボディ・マネキンによる検証、そして最終的には風洞や実際の路上での実在のアスリートによる検証が含まれます。現時点において、この研究は、注意深く配置された数ミリメートルのテクスチャが、実際に脚の周りの空気の動きを変え、ハイステークスなトライアスロンの世界において、微細ながらも潜在的に重要な優位性をもたらし得ることを裏付けています。