TECH TUESDAY: Wie neue Böden das Rad der Formel 1 verbessern könnten

Technisch

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Mark Hughes

25. Januar 2022

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In unserem neuesten Tech Tuesday-Artikel untersuchen wir weiterhin die weitreichenden Änderungen, die am Formel-1-Regelwerk 2022 vorgenommen wurden. Diese Woche wirft Mark Hughes einen Blick auf die Böden der neuen F1-Autos und warum sie einen großen Unterschied in der Philosophie der Teams und dem Renngeschehen auf der Strecke machen werden.

Im Mittelpunkt des gesamten Konzepts der neuen Luftfahrtvorschriften für 2022 steht der Boden. Der flache Boden, der seit 1983 reguliert wurde, ist verschwunden und an seine Stelle ist ein Boden mit zwei großen Kanälen getreten, die von vorne nach hinten auf beiden Seiten der Mittelplanke verlaufen.

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Dadurch wird der vom Unterboden erzeugte Abtrieb verstärkt, was zusammen mit den Einschränkungen an den oberen Flächen des Fahrzeugs dazu führen wird, dass ein viel größerer Anteil des insgesamt erzeugten Abtriebs vom Unterboden kommt.

Der erzeugte Gesamtabtrieb wird in etwa vergleichbar sein, wobei etwaige Defizite voraussichtlich bis zum Ende der Saison ausgeglichen werden, wenn die Teams ihr Verständnis für die neuen Autos entwickeln. Aber es ist das Verhältnis des Unterboden-/Überkörper-Abtriebs, der für die Verbesserung des Rennsports entscheidend sein wird.

Die Bodenkanäle sind „Venturi“-förmig, mit einem breiten Einlass, einer sich verengenden zentralen Verengung und einem breiten Auslass. Da der Boden die Bodenfläche dieses geformten Tunnels bildet, wirkt sich der Luftdruck des sich ausdehnenden Abschnitts an der Rückseite darauf aus, dass dieser die Luft viel schneller durch den verengten Abschnitt zieht, als dies sonst der Fall wäre.

Je schneller sich die Luft bewegt, desto größer ist der Druckunterschied zwischen dem Unterboden und dem Außenboden und desto stärker wird das Auto in die Strecke gesaugt.

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Die Tunnel beginnen an der Vorderseite der Seitenkästen und diese breiten Einlässe verfügen über bis zu vier kleine Zäune, die von den Teams innerhalb vorgegebener Grenzen geformt und abgewinkelt werden können. Diese dienen dazu, die Luft zum Einlass zu ziehen und so die Luftmenge zu minimieren, die aus dem Auto herausgedrückt wird.

Es ist die Auswaschung, die die schmutzige Luft erzeugt, die es dem nachfolgenden Auto so schwer macht, und die Minimierung des Ausmaßes dieser Auswaschung ist die oberste Priorität dieser Vorschriften. Die Zäune nutzen den Druckunterschied über ihnen, um sowohl die Luft zum Einlass zu ziehen als auch Wirbel zu erzeugen, die die Einlassluft beschleunigen – was wiederum zu mehr Abtrieb unter dem Boden führt, indem die Geschwindigkeit der durch die Tunnel strömenden Luft erhöht wird.

Um die Saugwirkung dieser Tunnel zu maximieren, müssen sie rundherum abgedichtet werden, um Leckagen an den Seiten zu verhindern. Dabei helfen die Wirbel, ebenso wie die neuen äußeren seitlichen Flügel entlang der äußeren oberen Oberflächen des Bodens.

Während die Tunnel nach oben verlaufen, um den Auslass zu bilden, wird der Winkel dieser Rampe durch die Unterseite des Balkenflügels fortgesetzt. In Kombination mit Zäunen an beiden Seiten wird der Luftstrom dadurch weit nach oben geschleudert, viel höher als beim vorherigen Diffusoraustritt, als er tief und breit verteilt war.

Dadurch wird der Großteil der Luft hoch über die Höhe des Frontflügels des hinteren Fahrzeugs geführt, sodass dieser Flügel viel effektiver arbeiten kann, da er sich in der Luft mit höherem Druck befindet. Dieser höhere Druck wirkt sich bis zum gesamten Fahrzeug aus, sodass es bei dichtem Auffahren weitaus effektiver arbeiten kann als zuvor.

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Die Austrittsrampen der Tunnel liegen viel weiter vorne als beim vorherigen Diffusor und dies würde den Druckschwerpunkt (das aerodynamische Äquivalent der Gewichtsverteilung vorne/hinten) nach vorne verschieben. Da der Frontflügel jedoch weniger Abtrieb erzeugt als zuvor, ist die aerodynamische Balance vorne/hinten bei diesen Fahrzeugen bei Fahrten in freier Luft ähnlich wie bei den vorherigen Fahrzeugen bei etwa 40/60 %. Aber dieses Aero-Gleichgewicht ändert sich weitaus weniger, wenn man einem anderen Auto folgt.

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Da ein größerer Teil des Abtriebs, der auf die Vorderreifen wirkt, vom Unterboden und nicht vom Kotflügel erzeugt wird, reagiert das Auto weitaus weniger empfindlich auf Turbulenzen des vorausfahrenden Autos.

Auf diese Weise bergen die Tunnel das Geheimnis für viel mehr Rad-an-Rad-Action zwischen den Fahrern und mehr Positionswechsel auf der Strecke.

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