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  • 17.06.2022 · 13:53

  • von M. Somerfield, Co-Autoren: G. Piola, N. Fischer

Formel-1-Technik: Wie die Teams das Porpoising bekämpft haben

Porpoising beschäftigt die Formel-1-Teams seit Beginn der Saison 2022: Mittlerweile haben einige Mittel und Wege gefunden, das Phänomen in den Griff zu bekommen

(Motorsport-Total.com) - Die Umstellung der Formel 1 auf ein Auto, das einen Großteil seiner aerodynamischen Leistung aus dem Unterboden bezieht, hat dazu geführt, dass die Teams in der ersten Hälfte der Saison 2022 ihre Bemühungen hauptsächlich auf diesen Bereich konzentriert haben.

Ferrari-Unterboden

Formel-1-Teams haben nach Mitteln gegen das Porpoising gesucht Zoom

Mit jedem einzelnen Rennen sammeln die Teams mehr Daten und haben ein besseres Verständnis davon, wie sie ihre Performance maximieren können und gleichzeitig die negativen Effekte des Porpoising bekämpfen.

Das Phänomen, das die meisten Teams überraschte, stand im Mittelpunkt des Interesses, da die Verringerung der Amplitude des Porpoisings zu mehr Leistung führen würde. Alle Teams litten mehr oder weniger stark unter Porpoising, was auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen ist, die zu diesem Phänomen führen.

Ein einfacher Ansatz für die Entschärfung des Problems besteht darin, die Fahrzeughöhe des Autos zu erhöhen. Das würde aber nicht nur die aerodynamische Leistung beeinträchtigen, sondern auch die verfügbaren Set-up-Optionen drastisch einschränken.

Für viele Teams bedeutet dies, dass sie einen grundlegenderen Ansatz suchen müssen. Einige Teams müssen dabei pragmatischer sein, wenn es darum geht, wie lange es dauern wird, eine geeignete Lösung zu finden.


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In der Zwischenzeit geht die Entwicklungsschlacht weiter, und die Teams arbeiten fleißig an neuen Bodenkonstruktionen - nicht nur, um die aerodynamische Leistung zu verbessern, sondern auch, um Gewicht zu sparen.

Letzteres ist besonders wichtig, wenn man bedenkt, dass ein großer Teil des Starterfeldes nicht in der Lage war, das Mindestgewicht zu erreichen, auch wenn dieses kurz vor der Saison auf stolze 698 Kilogramm angehoben wurde.

In Anbetracht der erhöhten Belastungen, denen der Unterboden nun ausgesetzt ist, mussten die Teams etwas zusätzlichen Spielraum einplanen. Während ein Teil davon durch ein besseres Verständnis der realen Belastungen, die auf die verschiedenen Bereiche des Bodens einwirken, beseitigt werden konnte, war die späte Änderung des Reglements, die eine Metallstütze vor dem Hinterreifen vorsieht, ebenfalls von Bedeutung.

Dadurch wird nicht nur das Porpoising reduziert, sondern auch die Steifigkeit, die dadurch erreicht wird, mit den Plänen zur Gewichtsreduzierung kompensiert.

Flicken-Stil bringt Vorteile

In Anbetracht der Vorlaufzeit für die Herstellung des Unterbodens, der bei weitem das größte Bauteil am Auto ist, haben sich die Teams für einen Ansatz im Flicken-Stil entschieden, der es ihnen ermöglicht, Teile des Unterbodens auszutauschen, anstatt jedes Mal einen komplett neuen Unterboden herstellen zu müssen.

Unterboden-Kante bei Ferrari und McLaren

Dem Edge Wing wird eine große Aufmerksamkeit zuteil Zoom

Das bringt zwar etwas mehr Gewicht mit sich, macht sie aber auch extrem agil in der Entwicklung und senkt die Kosten, was ein äußerst wichtiger Faktor ist, wenn wir die Auswirkungen der Budgetgrenze auf die Teams in dieser Saison betrachten.

Einer der offensichtlichsten Entwicklungsbereiche ist die Kante des Unterbodens, wobei die Teams nicht nur entscheiden können, ob sie einen "Edge Wing" verwenden, sondern auch die Geometrie der Bodenkante und deren Unterbrechung vor dem Hinterreifen.

McLaren sorgte bei den Tests vor der Saison für Aufregung, als ihre Interpretation des Edge Wings erstmals zu sehen war. Allerdings wurde jegliches Fehlverhalten schnell abgetan und mehrere Teams - einschließlich Ferrari - haben das Design seitdem kopiert, nachdem die eigene Analyse des Designs im CFD und im Windkanal vielversprechend aussah.

Unterboden-Kante des Mercedes

So hat sich der Mercedes im Laufe der Zeit verändert Zoom

Mercedes ist zwar nicht den Weg von McLaren gegangen, aber der Unterboden hat im Rahmen der letzten Überarbeitung einen Edge Wing erhalten. Der am W13 hat eher die Form einer Sense und ermöglichte es dem Team, die Geometrie des Unterbodens, den er flankiert, zu verändern.

Am Rande des Unterbodens, direkt vor dem Edge Wing, wurden Gurney-ähnliche Flaps hinzugefügt und der aufgewölbte Bereich vor dem Hinterreifen wurde ebenfalls optimiert.

Der Kiel im Fokus

Ein weiterer Bereich, in dem die Teams den Fortschritt der Designs ihrer Konkurrenten beobachten, ist der Kiel. Aston Martin war Vorreiter für eine Lösung, die ihren Weg in mehrere andere Autos gefunden hat. Ferrari reagierte dabei am schnellsten und hatte nur eine Woche nach der Vorstellung des AMR22 eine eigene Version des sogenannten "Bib Wings" für den F1-75 bereit.

Unterboden-Vorderkante bei Ferrari

Auch am Kiel hat sich in den vergangenen Wochen einiges getan Zoom

Red Bull folgte schnell, und auch der Alpine A522 und der Mercedes W13 tragen nun Versionen des Flügels, zusammen mit Optimierungen an der Kielform, um die neuen Strömungsverhältnisse zu nutzen.

Red Bull hat in vielerlei Hinsicht einen eigenen Weg eingeschlagen: Der RB18 verfügt über eines der raffiniertesten Unterbodendesigns im Grid. Es überrascht nicht, dass einige dieser Design-Merkmale nun auch bei den Konkurrenten Einzug halten. Sehen wir uns also genauer an, was Red Bull macht.

Unterboden von Red Bull

Red Bull besitzt an seinem Unterboden besondere Konturen Zoom

Der Grad der Konturierung an der Unterseite des RB18 unterscheidet sich erheblich von dem, was man sonst sieht. Während die meisten Teams eine sanfte Krümmung des zentralen, bootsförmigen Abschnitts zu haben scheinen, hat Red Bull einen abrupten Knick [2], der ungefähr dort liegt, wo die nach außen gewinkelten Streben mit der Kante des Unterbodens enden.

Um diesen plötzlichen Übergang abzumildern, sind in der Seitenwand des Tunnels [1] auch eine Reihe von Einkerbungen vorhanden. Der Tunnel selbst scheint eine viel stärker gewölbte Decke zu haben als viele andere Lösungen der Konkurrenz.

Unterboden von Ferrari

Im Vergleich: Der Unterboden von Ferrari Zoom

Das bedeutet zwar, dass nicht der maximal zulässige Raum genutzt wird, den die Vorschriften zulassen, aber es reduziert wahrscheinlich die Instabilität der Strömung über einen größeren Bereich von Fahrhöhen.

Red Bull hat auch ein mehrstufiges Kiel-Design verwendet, bei dem sich der Unterboden in den Diffusorbereich am Heck des Wagens verjüngt [3], ein Merkmal, das auch Ferrari in sein neuestes Design integriert hat und das wir auch bei McLaren gesehen haben.

Unterboden von McLaren

Und hier noch der Unterboden des McLaren MCL36 Zoom

Diese Region ist keine Einheitslösung, denn jedes Team hat seine eigene Interpretation. Die Unterböden von Red Bull und McLaren haben zum Beispiel drei Stufen, der von Ferrari nur eine.

Red Bull mit eigenartiger Kufe

Ein weiteres interessantes Designmerkmal von Red Bull, das in letzter Zeit für Schlagzeilen gesorgt hat, ist die Kufe. Anfänglich war es fraglich, wie so etwas möglich ist, aber inzwischen ist klar, dass es sich dabei um Red Bulls Interpretation des Edge Wings handelt, der nicht oben, sondern unter dem Unterboden angebracht ist.

Diffusor bei Red Bull

Red Bull hat eine Art Kufe unter dem Unterboden Zoom

Die Kufe besteht aus einer Leiste, die an der Unterseite des Bodens an den sechs zulässigen Halterungen aufgehängt ist. Die Halterungen sind aus Metall, ebenso wie die Strebe, die das Team mit Vorsicht genießt, da sie mit der Oberfläche der Strecke in Berührung kommen könnte, wenn sich der Unterboden zur Straße hin biegt.

Obwohl dies nicht ihre primäre Funktion ist, könnte die Materialwahl auch dazu führen, dass die Kufe eine gewisse Steifigkeit für den Unterboden bietet, obwohl dies vielleicht gar nicht nötig ist, da Red Bull die vielleicht umfassendste interne Versteifungsstrategie im Feld hat (siehe unten).

Die Hauptfunktion der Kufe ist aerodynamisch, wobei eine Strebe an dieser Stelle, wenn auch nicht im Sinne der Regeln des Edge Wings, die verschiedenen Strömungsstrukturen um sie herum unterstützt.

Dies trägt nicht nur zur Verbesserung der Leistung des Unterflurtunnels bei, sondern verringert auch das Eindringen der Reifenverformung in den Diffusorbereich, indem der Verlauf des Luftstroms und der bereits in Bewegung befindlichen Wirbel verändert wird.

Unterboden-Detail beim Red Bull RB18

Details am Unterboden des Red Bull Rb18 Zoom

Auf dem Weg zurück nach oben hat das Team im Rahmen des in Spanien eingeführten Update-Pakets eine interessante Änderung am Unterboden vorgenommen: Eine große tropfenförmige Blase ist nun in den Unterboden neben dem Seitenkasten eingebettet. Sie scheint einen Weg für den Luftstrom zu öffnen, der sich vom Innern des Seitenkastens zum daneben verlaufenden Kanal ausbreitet (rote Pfeile).

Die durch diesen Kanal strömende Luft scheint dann aus einem düsenförmigen Auslass weiter stromabwärts auszutreten (oben rechts im Bild), wobei die Topographie der Platte, in der er untergebracht ist, sowohl für den austretenden Strom als auch für die äußeren Strömungsbedingungen optimiert ist.

Die Blase scheint auch eine ordentliche Strömungsanpassung zu bieten, da der Luftstrom auch um die Unterschneidung der Seitenkästen herumgeführt wird (kleinerer, unterer Einschub).

Unterboden beim RB18

Der alte und neue Unterboden von Red Bull im Vergleich Zoom

Für Aserbaidschan wurden weitere Änderungen am Unterboden vorgenommen, denn das Team optimierte nicht nur die Bodenstrebe und den Randübergang des Bodens (blaue Pfeile, alter Einschub), sondern auch die Höhe und Geometrie der Bodenvorderkante.

Zuvor war die Vorderkante nach unten eingetaucht, um unterhalb der Äquatorlinie auf das Chassis zu treffen, was dazu führte, dass der äußere Teil des Unterbodens höher lag als das innere Ende (roter Pfeil, alter Einschub).

Die Vorderkante wurde in diesem Bereich angehoben und sitzt nun seitlich am Chassis, was nicht nur für den Unterboden, sondern auch für den Luftstrom, der durch den Unterschnitt des Seitenkastens strömt, zu einem anderen Strömungsverhalten führt.

Unterboden beim Red Bull RB18

Der alte und neue Unterboden von Red Bull im Vergleich Zoom

Red Bull hat auch endlich einen Nutzen für die externe Bodenstrebe gefunden, die von der FIA vor der Saison eingeführt wurde, um den Teams zu helfen, die Auswirkungen des Porpoisings zu mindern.

Die kurze Strebe erforderte eine kleine Änderung am Unterboden, um ihre Verankerung unterzubringen, und sie ist viel kürzer als viele ihrer Konkurrenten, da sie die Bodenseitenwand neben ihr kreuzt, anstatt über die gesamte Breite zur Motorabdeckung zu führen.

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