Aerodynamik

Detailansicht des Frontflügels eines Formel-1-Rennwagens mit mehrteiligen aerodynamischen Oberflächen

Jede Oberfläche auf einem modernen F1 Das Auto ist eine wohlüberlegte aerodynamische Entscheidung, von den Endplatten des Frontflügels bis zum Auspuffausgang.

Die Aerodynamik ist die mit Abstand wichtigste Leistungsdisziplin in der modernen Formel 1. Der Unterschied zwischen dem ersten und letzten Fahrer im Feld wird heute in wenigen Abtriebswerten gemessen, und jedes Karosserieteil des Wagens dient dazu, den Luftstrom effizienter zu gestalten. (Von Graham) Hilldie ersten zaghaften Flügel bei Monaco von 1968 bis zur Wiedereinführung der Bodeneffektdecken im Jahr 2022, F1 Die aerodynamische Entwicklung zählt zu den zentralen Wettrüsten im Motorsport.

Was bedeutet Aerodynamik in der Formel 1?

In der Formel 1 befasst sich die Aerodynamik mit der Untersuchung und Steuerung der Luftströmung um und unter dem Auto, wobei zwei gegenläufige Ziele verfolgt werden: die Erzeugung von Luftströmungen. Anpressdruck um die Reifen auf die Straße zu drücken und die Kurvengeschwindigkeit zu erhöhen und zu minimieren liebe Damit das Auto beschleunigen und eine konkurrenzfähige Höchstgeschwindigkeit erreichen kann. Ingenieure verbringen eine ganze Saison damit, minimale Verbesserungen im Verhältnis zwischen den beiden Faktoren zu erzielen, denn ein Auto, das bei gleichem Luftwiderstand mehr Abtrieb erzeugt, ist überall schneller.

Die beiden Kräfte, die definieren F1 Aerodynamik

Abtrieb

Abtrieb ist eine nach unten gerichtete aerodynamische Kraft, die entsteht, wenn das Auto Luft über geformte Oberflächen, insbesondere Frontflügel, Heckflügel und Unterboden, leitet. Moderne Fahrzeuge F1 Autos können bei hohen Geschwindigkeiten ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Abtrieb erzeugen. Diese zusätzliche vertikale Last ermöglicht enormen Seitenhalt, weshalb ein Formel-1-Wagen Kurvengeschwindigkeiten erreichen kann, die ein Straßenfahrzeug direkt von der Strecke schleudern würden.

Ziehen

Der Luftwiderstand ist der aerodynamische Widerstand, den ein Auto beim Durchqueren der Luft erfährt. Er steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit, weshalb die Leistung auf gerader Strecke überproportional stark vom Luftwiderstandswert eines Autos abhängt. Jedes Flügelelement, jeder Lufteinlass und jede Ausbuchtung an einem F1 Das Auto ist ein Kompromiss: Es erzeugt einen gewissen nützlichen Abtrieb oder Kühlstrom, trägt aber gleichzeitig unweigerlich zu einem gewissen Luftwiderstand bei.

Eine kurze Geschichte von F1 Aerodynamik

1968: die ersten Flügel

Aerodynamik als ernsthafte F1 Die Disziplin begann in Monaco im Mai 1968, als Graham HillDer Lotus 49B besaß einen bescheidenen Frontflügel und einen kleinen Heckspoiler. Bald darauf kamen verstellbare Flügel auf den Markt, die für maximale Wirkung direkt an der Aufhängung montiert wurden. Eine Reihe von Strukturfehlern zwang die FIA Um sich schnell bewegen zu können, mussten ab 1969 die Tragflächen in die Karosserie integriert werden und stationär bleiben.

1977 bis 1982: die Ära des Bodeneffekts

Colin Chapmans Lotus 78 führte 1977 eine neue Idee ein: Die Unterseite der Seitenkästen war zu umgekehrten Tragflächen geformt, um die Luft unter dem Wagen zu beschleunigen und so eine Unterdruckzone zu erzeugen, die das gesamte Chassis auf die Straße presste. Sein Nachfolger, der Lotus 79, dominierte 1978. Die Konkurrenzteams folgten mit immer extremeren Seitenverkleidungen, bis die Kurvenkräfte die Belastbarkeit des menschlichen Körpers und der Chassis-Technologie der 1970er-Jahre überstiegen. Daraufhin verbot die FIA ​​die Seitenverkleidungen und schrieb für 1983 flache Unterböden vor.

1983 bis 2021: Flügelgetriebene Aerodynamik

Fast vier Jahrzehnte lang F1 Die Fahrzeuge erzeugten den Großteil ihres Abtriebs durch ein komplexes System aus Karosserieteilen, Frontflügelkaskaden, Bargeboards, Leitblechen und Heckflügeln. Diese Philosophie brachte zwar wunderschön geformte Fahrzeuge hervor, aber auch das entscheidende Problem des Sports: Der turbulente Nachlauf eines führenden Fahrzeugs zerstörte die Aerodynamik des nachfolgenden Wagens, was dichtes Auffahren extrem erschwerte und Überholmanöver unmöglich machte.

2022: Die Rückkehr des Bodeneffekts

Das technische Reglement von 2022 führte den Bodeneffekt nach FIA-Vorgaben wieder ein. Der Unterboden wurde als Venturi-Kanal neu gestaltet, der Frontflügel vereinfacht und Bargeboards verboten. Rund 60 Prozent eines modernen Unterbodens wurden durch die Verwendung von Venturi-Tunneln ersetzt. F1 Der Anpressdruck des Fahrzeugs kommt nun vom Unterboden statt von den Flügeln, und die entstehende Luftströmung ist so gestaltet, dass sie für das nachfolgende Fahrzeug deutlich sauberer ist. Das sogenannte „Porpoising“, ein aerodynamisches Auf- und Abwippen bei hoher Geschwindigkeit, erwies sich als die größte technische Herausforderung der ersten Saison unter dem neuen Reglement und erzwang Anpassungen der Fahrzeughöhe im gesamten Fahrerfeld.

Die wichtigsten aerodynamischen Komponenten eines modernen F1 Auto

  • Frontflügel: bestimmt die Balance des Fahrzeugs und die Strömungsstruktur, von der alles nachfolgende abhängt;
  • Boden- und Venturi-Tunnel: die primäre Abtriebsquelle seit 2022, die Grip bei minimalem Luftwiderstand erzeugt;
  • Diffuser: Die Rampe an der Rückseite des Bodens, die den Luftstrom wieder auf Umgebungsdruck ausdehnt und die Bodeneffizienz vervielfacht;
  • Heckflügel: fügt Abtrieb hinzu und beherbergte bis 2025 die DRS Aktuator;
  • Seitenkästen und Lufteinlässe: Kühlluft umleiten und gleichzeitig den externen Luftstrom in Richtung des diffuser;
  • Beam-Flügel: ein unteres Heckflügelelement, das den Heckflügel und diffuser fließt.

Warum die Aerodynamik die Meisterschaft entscheidet

Da Reifen, Motoren und Getriebeübersetzungen stärker standardisiert sind als je zuvor, bietet die Aerodynamik den Teams den größten Spielraum und damit das größte Leistungspotenzial. Ein Zehntel weniger Abtriebseffizienz pro Runde kann den Unterschied ausmachen zwischen pole und P5. Die Windkanalzeit ist pro Team durch das Aerodynamik-Testreglement begrenzt, und auch CFD-Simulationen sind budgetbeschränkt, was die Ingenieure zu einer rigorosen Priorisierung zwingt. Die Teams, die ihren Testplan mit den wertvollsten Experimenten füllen, erzielen über die Saison hinweg konstant die größten Leistungssteigerungen.

Aktuelle Neuigkeiten zur Aerodynamik

Häufig gestellte Fragen zu F1 Aerodynamik

Wann hielt die Aerodynamik Einzug in die Formel 1?

Die formale aerodynamische Entwicklung begann im Mai 1968 in Monaco, als Graham HillDer Lotus 49B war mit einem kleinen Frontflügel und Heckspoiler ausgestattet. Verstellbare, an der Aufhängung montierte Flügel folgten, wurden aber 1969 nach mehreren Strukturfehlern verboten.

Was ist der Bodeneffekt in der Formel 1?

Der Bodeneffekt erzeugt Abtrieb, indem die Unterseite des Fahrzeugs wie ein umgekehrtes Tragflügelprofil geformt wird. Dadurch wird der Luftstrom unter dem Chassis beschleunigt und ein Unterdruck erzeugt, der das Fahrzeug auf die Straße saugt. Lotus war 1977 der Pionier dieser Technik, die 2022 mit dem Reglement wieder eingeführt wurde.

Woher kommt der größte Teil des Abtriebs bei einem modernen Flugzeug? F1 Woher kommt das Auto?

Ab 2022 F1 Bei den heutigen Fahrzeugen stammen rund 60 Prozent des Abtriebs vom Unterboden und seinen Venturi-Kanälen, nicht mehr von den Front- und Heckflügeln. Vor 2022 waren die Flügel und die obere Karosserie die Hauptquellen für Abtrieb.

Was ist verschmutzte Luft in der Formel 1?

Die sogenannte Wirbelströmung, die von einem vorausfahrenden Fahrzeug erzeugt wird, beeinträchtigt die Aerodynamik nachfolgender Fahrzeuge, reduziert deren Abtrieb und erschwert das Auffahren. Das Reglement von 2022 wurde speziell entwickelt, um eine sauberere Wirbelströmung zu erzeugen und Überholvorgänge zu verbessern.

Was ist Porpoising?

Porpoising ist eine schnelle, vertikale Schwingung eines Fahrzeugs mit Bodeneffekt, die entsteht, wenn der Anpressdruck nachlässt, weil der Unterboden zu nah an die Straße kommt, und das Fahrzeug zurückfedert. Dieses Phänomen prägte die Saison 2022 und zwang die Teams, die Fahrzeughöhe zu erhöhen und den Unterboden zu versteifen, um den Effekt zu kontrollieren.

Wie wird die aerodynamische Entwicklung reguliert?

Die FIA ​​begrenzt sowohl die Windkanalzeit als auch die CFD-Simulationen durch das Aerodynamik-Testreglement, das an die Meisterschaftsplatzierung gekoppelt ist, sodass besser platzierte Teams weniger Testzeit erhalten. Die Kosten werden zudem durch das Finanzreglement begrenzt.

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