風洞テスト vs レースのパワーファイル：同じ選手の CdA、2 つの測り方で差は 0.8%

CdA の数字は、出すのは簡単でも、確かめるには手間とお金がかかります。市販のエアロ製品はどれも CdA の数字を掲げていますが、それが何を基準に測った数字なのかを示しているものはほとんどありません。

そこで、私の数字を出します。この議論に決着をつけられる唯一の装置で確かめたものです。

李鵬程（Pengcheng Li）選手は私が指導している選手で、フルディスタンスを 8 時間 17 分で完走した実績があります。2026 年 1 月、彼はレース機材を持ち込んで香港科技大学の風洞で計測を受け、エアロヘルメットとホイールを何種類も試しました。その半年後、彼は IRONMAN Hamburg に出場しました。私はそのレースのパワーファイルを AeroPacer に入れ、風洞の結果を一切与えないまま、エンジンに彼の空気抵抗面積（CdA）を逆算させました。

0.8%、ワット数にして約 2 W。きれいな数字ですが、これだけを見ると読み違えやすい数字でもあります。この記事の残りで、それを分解していきます。

すべては機材が一致しているかどうかにかかっている

風洞が測っているのは選手そのものではありません。特定の機材構成で乗っている選手であり、どれかひとつを入れ替えれば答えは変わります。つまりこの比較がフェアなのは、風洞で測った構成が、実際にレースで使った構成と同じ場合に限られます。

それらの構成のうち、レース当日と一致するのは、Trek のフレーム、Van Rysel のヘルメット、フロント 108 とリアのディスクホイール、リブ加工のレッグスリーブ、新しいスキンスーツ、そして重要なのが通常のゼッケンです。この組み合わせは、ハンブルクで実際に身につけていたもので決めたのであって、どの数値がいちばん近かったかで選んだのではありません。

これが重要なのは、ゼッケンがエアロタイプであること以外はまったく同じ構成もあり、そちらは 0.2105 だったからです。その構成と比べれば、レースファイルとの差は 0.8% ではなく 1.7% になります。どちらを引用することもできました。レース当日の機材で選ぶのが唯一筋の通るルールで、今回はたまたまそれで不利にはなっていませんが、両方の数字があることは知っておいてください。

風洞が測ったもの

計測条件は 1 点だけです。ヨー角 0°、45 km/h、フォースバランス計測、ポジション固定。2 回計測して、どちらも 0.2123 でした。そもそも風洞が基準になるのは、この再現性があるからです。

そしてあとで述べるとおり、まさにそれが、風洞の値だけではすべてを語れない理由でもあります。

レースファイルが測ったもの

エンジンが解いているのは、誰もが使うのと同じパワー方程式を逆向きに解いたものです。順方向なら、ライダーの空気抵抗がわかっていて、ある速度を保つのに必要なパワーを求めます。逆方向なら、パワーと速度がわかっていて、空気抵抗を求めます。難しいのは方程式ではありません。実際の道路では、4 つの要因がこの計算を狂わせることです。

1. 風。 意味を持つのはライダーが受ける空気の速さであって、対地速度ではありません。気象観測所の風は高さ 10 m で測られているので、走行中の高さまで換算する必要があります。
2. 勾配。 ロングディスタンスの巡航速度では、勾配が 1% ずれるだけで、空気抵抗の項がかき消されてしまいます。
3. ポジション。 レースで 4 時間走った選手が、風洞でとっていたフォームをそのまま保てているはずがありません。
4. ドラフティングとブレーキ。 どちらも、方程式からは見えない形で、計算にパワーを紛れ込ませます。

これに対して、エンジンは次のように対処しています。

まず走行全体を固定長の短い区間に切り分け、データがまともな区間だけを残します。速度が安定していて、パワーが有効で、実際に走っている区間です。途中で進行方向が変わる区間は除外します。コーナーでは、ポジションが変わるうえにブレーキもかけるからです。ヨー角がしきい値を超える区間も除外します。CdA はそもそもヨー角によって変わるもので、ヨー角の小さいサンプルだけをひとまとめに扱うべきだからです。区間の始めと終わりで速度が変わっている場合は、その運動エネルギーの差を力の収支に戻し、空気抵抗の項に紛れ込まないようにします。

ハンブルクのファイルでは、こうして使える区間が 1058 個残りました。

往復ペアリング

ここからが、本当に効いてくる処理です。ハンブルクのバイクコースは同じ道を往復するので、ほとんどの区間には対になる区間があります。同じ路面を、逆向きに走った区間です。この 2 つをペアにして平均すると、2 大誤差要因が互いに打ち消し合います。片方向でわずかに急に読まれた勾配は、逆方向ではわずかに緩く読まれます。片方向で推定値を良く見せる追い風は、逆方向では推定値を悪く見せます。どちらも完璧に測る必要はありません。ペアリングで重要なのは絶対値ではなく、誤差の符号が逆になることだけだからです。

1058 個の区間は、283 組の往復ペアにまとまりました。公表している推定値は、元の区間ではなく、このペアから算出したものです。

エネルギー収支によるクロス検証

2 つめは、まったく別系統の方法です。コースが周回して出発点に戻る場合、登った分はすべて下ってもいるので、1 周全体では重力の寄与がゼロになります。選手がペダルを踏んで入れた仕事は、すべて空気抵抗と転がり抵抗として出ていくしかありません。そこで 1 周全体のエネルギー収支から、CdA を一度に求められます。上で述べた区間切り出しの処理は一切使いません。

この方法で得られた値は 0.234 で、ペアリングによる推定より約 9% 高くなりました。これは予想どおりの方向です。4 時間のあいだ、ブレーキをかけるたびにエネルギーが捨てられ、収支の計算ではそれが空気抵抗に上乗せされるからです。私はこれを、ずれの向きと桁を確かめるクロス検証として示しているのであって、対抗する推定値として出しているのではありません。もしこれがペアリングより低く出ていたら、そのほうが心配です。

ばらつき

ペアリングによる推定値は中央値なので、ばらつきとあわせて読むのが誠実な読み方です。283 組のペアの中央半分は、0.200 から 0.233 のあいだに収まっています。

このファイルに固有の点をひとつ。エンジンは各ファイルを 2 回解きます。1 回は当日の実測の風を使い、もう 1 回は無風と仮定して解き、ばらつきの小さいほうを採用します。ハンブルクで採用されたのは無風のほうでした。実測の風を入れると、ばらつきがかえって大きくなったからです。往復コースならこれは想定どおりの結果です。ペアリングの時点で、風の影響はすでにほとんど打ち消されているからです。

この 2 つは、もともと一致するはずがありません

エアロ製品の宣伝がたいてい触れない部分であり、0.8% という数字に意味があるかどうかを左右する部分です。

風洞が測ったのは、ひとつのポジション、ひとつのヨー角、ひとつの速度で、計測台の上に乗った 1 回分の計測時間です。レースファイルがカバーするのは 4.3 時間で、そのあいだに彼は何百回もポジションを変え、その日のあらゆるヨー角の風を受け、実際の路面を走り、そして疲れていきました。これは同じ計測を 2 回試したものではありません。密接に関係してはいても、もともと別の量なのです。

もし 2 つがぴったり一致していたら、喜ぶのではなく疑うのが正しい反応です。風洞でのポジションを 4 時間完璧に保てるライダーなど存在しません。

では、0.8% という一致から何が言えるのか。レースファイルから逆算する方法に、問題になるほどの系統誤差はないこと。そして彼のレース中の平均的なポジションが、風洞でとったポジションに近いこと。これは確かな、しかも役に立つ結果です。ただし「AeroPacer の精度は 0.8%」という意味ではありません。私はその一文を書くつもりはありません。

偶然の一致だとすれば、何が考えられるか

これほど近い数字が偶然出る可能性は 4 つ考えられます。この結果を見るときは、その 4 つすべてを念頭に置いてください。

選手は 1 人だけ。 これは n = 1 の、1 回の確認にすぎず、検証研究ではありません。検証研究にあたるのは実走パワーファイル 64 本のリプレイ検証で、このサイトが掲げる精度の根拠は実際にはそちらにあります。

点推定の細かさが、ばらつきに見合っていない。 ペアの中央半分は 0.200 から 0.233 で、中央値のおよそ 15% の幅があります。点推定が風洞値の 0.8% 以内に収まったのには運の要素もあります。データが本当に裏づけているのは、より控えめで、より役に立つ主張のほうです。つまり、風洞値は推定のばらつきの内側に余裕をもって収まり、しかも中央寄りにある、ということです。

転がり抵抗と重量は仮定の値で、そのずれは空気抵抗の推定に跳ね返る。 今回の逆算では、人と機材の合計 80 kg、Crr 0.0040 を使っています。彼のレース速度では、Crr が 0.0005 ずれるだけで（路面のわからないタイヤなら、ごく普通の不確かさです）、CdA の推定値は約 0.005 動きます。喜んでいるこの差の 3 倍です。システム重量が 2 kg ずれれば約 0.001 動きます。一致の細かさが、その前提となる仮定の精度を上回っているのです。1% 未満というエアロの結果を、転がり抵抗をどう仮定したか言わずに出す人は、肝心なことを伝えていません。

ハンブルクは扱いやすいファイル。 平坦、往復、長時間の安定した出力。この方法にとっては、ほぼベストケースです。起伏のあるコース、ドラフティングが許されるレース、一日じゅう上体を起こして走った選手なら、推定の精度はいずれも落ちます。エンジンはそうしたファイルを、ごまかさずにフラグを立てて示します。

もうひとつの独立した視点

彼の 2024 年の Kona を、以前の、より粗いレース全体のエネルギー収支法で計算すると 0.205 でした。コースも年も計算方法も違い、風洞より 3.4% 低い値です。当日の機材も風洞で計測した構成と同じとは限らないので、この数字は方向を見るためのものです。

3 つの方法、2 つの大陸でのレースと香港の実験室。数字はいずれも 0.205 から 0.214 のあいだに収まりました。ぴったり一致する組み合わせはありませんが、どれも同じ範囲を指しています。

あなたが李選手でないなら、これは何を意味するか

今回、レースファイルから逆算した CdA と風洞との差は、転がり抵抗や本当のシステム重量のように、誰も正確には測っていない条件の不確かさよりも小さくなりました。1 人の選手での検証なので、あなたも同じくらい近づけるとは約束できません。ただ、ペーシングの目標を決めるなら、この精度で十分です。あるヘルメットが別のヘルメットより 3 W 得かどうかを判断するには足りません。1 本のレースファイルでは、そこまで小さな差は見分けられないからです。

今回は、自分の数字を風洞で確かめました。次に確かめる価値があるのは、あなたのレースファイルです。

信頼性についての注記

• この記事の数字はすべて、風洞のレポートと、そのファイルについてエンジンが保存している推定値から取っています。0.8% は 0.0017 を 0.2123 で割った値で、0.0017 は風洞の空気条件、45 km/h で約 2 W にあたります。
• 風洞の構成は、比較を行う前にレース当日の機材と照合して決めてあり、別構成の結果も上に載せています。
• このレースファイルを使って何かを調整したことは一度もありません。0.214 を出したエンジンは、いまこのサイトで稼働しているバージョンと同じです。
• 区間の正確な長さと、進行方向・ヨー角の除外しきい値はエンジンの内部仕様のため公開していません。結果を左右する数字は、すべてここに挙げています。1058 区間、283 ペア、80 kg、Crr 0.0040、中央値 0.214、中央半分 0.200 から 0.233、エネルギー収支 0.234。