流線型の機関車（連載第27回）

　「流線型」という言葉を知っていますか？　僕が子供の頃には、小学生でも多くの人が使っていました。飛行機やレーシングカーなどは、速く飛んだり走ったりできるように、滑らかな曲面でおおわれています。この空気抵抗が小さくなるような形が流線型です。自然界にも、水中を泳ぐ魚や空を飛ぶ鳥など、流線型のお手本があります（図1、2）。

　乗り物の最高速度は主に、パワー（馬力）ではなく、空気抵抗、つまりボディの形で決まります（パワーが影響するのは加速度）。ラジコンのレーシングカーも、ボディを被せた方が（重くなるのに）速くなります。自転車も、流線型のボディを被せると、最高速度が上がります。

　飛行機が登場した頃、鉄道車両も流線型のボディで高速化しようというブームがありました。今から90年ほどまえには、流線型の蒸気機関車が各国で登場し、最高速度が競われました。皆さんが知っている蒸気機関車は、動輪やボイラの周囲に突起物が多く、いかにも空気抵抗が大きそうな形ですが、滑らかな流線型のボディでおおえば、きっと速く走れるだろうと考えたです（写真1〜3）。

　日本の蒸気機関車も、改造して流線型にしたものが幾つか作られました。当時の子供たちには、今の新幹線の新型のように人気があったことでしょう。

　イギリスやドイツでは、時速200kmを超える蒸気機関車の記録も樹立されました（その後、今も破られていません）。しかし、効果は期待したほど大きくなく、むしろ、カバーされているため点検・整備の面でデメリットが多く、ほとんどの機関車が元の形に戻され、流線型のブームは去りました。

　その後、電気機関車や電車、あるいはディーゼルカーなどで、前面を曲面にしたデザインが採用され、現在の鉄道車両では、流線型はごく一般的になりました（写真4）。

　空気抵抗を小さくすることも大切ですが、形状によっては上下の力が作用します（図3）。また、カーブでは遠心力が作用するので、高速走行にはボディ形状以外に工夫が必要です（図4、写真5、6）。

　かつての流線型は、人間が「格好良い」と感じる形状を基に、模型の風洞実験などで確認をしました。しかし、現在では流体力学に基づくシミュレーション（コンピュータ解析）によって、最適な形状を求めることが可能です。新幹線の先頭車両などは、魚にも鳥にも似ていない、自然界にもない形をしていますが、計算に基づいた形は、既に自然や人間の感覚を超えたといえるでしょう。

　「格好良い」は、とても大事な感覚です。皆さんも、格好の良いものを沢山見て、格好良さを見る目を養いましょう。

写真1　ドイツの流線型蒸気機関車05型：　実機もこのような赤い塗装だった。模型は45mmゲージで、テンダに搭載したボイラとオシレーチングエンジンで走る。カバーはアルミ板で製作。

写真2　アメリカの流線型蒸気機関車：　ペンシルバニア鉄道T1型の45mmゲージの模型。アルコールが燃料のライブスチーム。