Formel-1-Technik: Warum machen Upgrades 2024 solche Probleme?

(Motorsport-Total.com) - Es gab eine Zeit, in der die Formel-1-Teams ziemlich sicher sein konnten, dass sie alle im Windkanal gefundenen Verbesserungen beim nächsten Rennen an ihren Autos anbringen konnten, um diese auch wirklich schneller zu machen.

Doch seit der Rückkehr der Bodeneffektära im Jahr 2022 sind die Dinge etwas anders, denn es gibt keine direkte Verbindung mehr zwischen zusätzlichem Abtrieb und verbesserter Rundenzeit.

Drei Jahre nach Inkrafttreten des Reglements nähern sich die Teams der Grenze des Möglichen, und es scheint mehr denn je unsicher zu sein, ob die in der Fabrik gefundene Zeit auch auf die Strecke übertragen werden kann. Das ist zum Beispiel der Grund, warum McLaren bis jetzt an seinem Miami-Unterboden festgehalten hat.

Im Laufe dieser Saison gab es immer wieder Geschichten über Upgrades, die unbeabsichtigte Folgen hatten. Dazu gehören Ferraris Spanien-Unterboden, der das Highspeed-Bouncing zurückbrachte, Balanceprobleme, die durch die Upgrades von Aston Martin und Red Bull ausgelöst wurden, oder die Unsicherheit, die der Spa-Unterboden von Mercedes mit sich brachte.

Aber warum haben die Teams diese Probleme, während die Entwicklung der Autos im Vergleich zu früheren Jahren auf einem so hohen Niveau ist? Darauf gibt es eine doppelte Antwort, die sowohl die Beschaffenheit der Autos selbst als auch die Schwierigkeiten bei der Simulation im Windkanal umfasst.

Aston Martins Engineering-Direktor Luca Furbatto erklärt: "Man muss [das aktuelle Formel-1-Auto] sehr nah am Untergrund fahren, aber es ist sehr schwierig, das im Windkanal zu testen."

"Abhängig von der Map, die man verwendet, kann etwas im Windkanal etwas besser aussehen. Man baut es also, aber dann bringt man es auf die Strecke, und dann hüpft es vielleicht ein bisschen, man muss das Auto anheben, und dann verliert man, was man gewonnen hat", erklärt er.

Seine Vermutung: "Ich glaube, einige Teams sind in diese Falle getappt. Das Weiterentwickeln ist also nicht so einfach."

Das Problem mit der Fahrhöhe

Die aktuellen Bodeneffektautos reagieren viel empfindlicher auf die Fahrhöhe (vor allem in Bodennähe) als die ältere Generation von Grand-Prix-Autos.

Ein Phänomen der Autos ist, dass der Abtrieb mit zunehmender Annäherung an den Untergrund stetig zunimmt - bis man einen Punkt erreicht (oder die Streckenoberfläche selbst berührt), an dem der gesamte Abtrieb verlorengeht.

Die Teams befinden sich also auf einer Gratwanderung, wenn es darum geht, den Punkt zu finden, an dem die Performance ihren Peak erreicht. Ferrari-Performance-Ingenieur Jock Clear erklärt: "In der Vergangenheit sind die Autos auf der Planke vom Untergrund abgeprallt, aber die Aerodynamik war nie so kritisch."

"Jetzt haben diese Autos einen Bodeneffekt, und das schon seit ein paar Jahren, was einfach bedeutet, dass wenn das Auto den Untergrund berührt, [der Abtrieb] ganz verschwindet", so Clear.

"Man muss also wirklich vorsichtig sein, wie aggressiv der Abtrieb auf den letzten paar Millimetern ist", betont er und erklärt: "Das gehört zu dieser Art von Auto, und das ist eine Falle, in die wir in dieser Saison schon einmal getappt sind."

Das Problem mit den Simulationen

Das Problem mit den Autos, die sich in diesem kleinen "Sweet Spot" zwischen viel Abtrieb und dessen sofortigem Verlust bewegen, wird durch die Tatsache verschärft, dass die Teams dies im Windkanal nicht genau simulieren können.

Die aktuellen aerodynamischen Beschränkungen der Formel 1 sehen vor, dass die Automodelle nicht größer als 60 Prozent des Originals sein dürfen, und die maximale Windgeschwindigkeit beträgt 50 Meter pro Sekunde. Das entspricht 180 km/h.

In Anbetracht der Tatsache, dass die kritische Geschwindigkeit, bei der man den maximalen Abtrieb beziehungsweise das Bouncing erreicht, bei rund 320 km/h liegt, bedeutet dies, dass es keinen direkten Weg gibt, dies zu simulieren.

Die Teams müssen also ein wenig raten, wie sich die Dinge zwischen dem Windkanal und der realen Welt überschneiden werden, wenn sie sich diesem kritischen Punkt nähern. Aber das liefert keinesfalls ein perfektes Ergebnis.

Simone Benelli, leitender Aerodynamiker bei Haas, erklärt, dass die Teams ihr Bestes tun, um auf die Warnzeichen zu reagieren. Aber sie können sich nie ganz sicher sein. "Man kommt mit empirischen Metriken, die letztendlich auf der Physik basieren, aber es ist alles eine Simulation", sagt er.

"Man versucht, eine Art Erfahrungsgrundlage zu haben. Aber wenn man das Unterbodenkonzept komplett ändert, wie wir es zum Beispiel in Silverstone getan haben, muss man darauf vertrauen, dass die Erfahrung, die auf einem anderen Konzept aufbaut, immer noch gültig ist. Das ist keine einfache Sache."

Die Fähigkeit, Dinge so genau wie möglich vorherzusagen, wird dadurch erschwert, dass Windkanäle nicht perfekt simulieren können, wie Autos und aerodynamische Teile mit dem Luftstrom interagieren, wenn sie eine Kurve durchfahren.

Ein weiterer Faktor ist, wie Clear erklärt, dass Windkanäle eine klinisch saubere Umgebung sind - im Gegensatz zu unregelmäßigen Streckenoberflächen.

"Die Herausforderung besteht darin, dass das, was der Windkanal sieht, sehr rein ist", sagt er und erklärt: "Das Bouncing, das oft durch Bodenwellen ausgelöst wird, und das Hüpfen des Autos auf Bodenwellen gibt es nicht."

"Aber unsere Modelle werden immer besser, und wir sind zuversichtlich, dass wir jetzt besser in der Lage sind, ein wenig von dem wirklich aggressiven Abtrieb zu bekommen, den man beim Bouncing sieht, ohne das Bouncing selbst auszulösen."

Ein weiteres Element ist, dass die Teams die tatsächliche physikalische Grenze der Streckenoberfläche im Windkanal nicht finden können. Denn wenn der Unterboden des Modells den Gürtel berührt, besteht die Gefahr, dass ein großer Schaden entsteht.

Benelli, dessen Team die Ferrari-Anlage in Maranello nutzt, sagt: "Wir wollen den Windkanal von Ferrari nicht zerstören. Natürlich kann man die Bedingungen, bei denen das Auto den Boden berührt, nicht im Windkanal simulieren, denn dann macht man sowohl das Modell als auch den Windkanal selbst kaputt."

"All das ist also, wie wir sagen, eine Operation außerhalb des Rahmens. Wir versuchen, die Abdeckung der [Aero-]Map zu maximieren. Das bedeutet, dass ein Teil der Strecke tatsächlich von der Windkanal-Karte abgedeckt wird."

"Aber mit dieser Generation von Autos ist es super schwierig. In der Vergangenheit war [die Simulation der Strecke] fast vollständig - vielleicht am Ende der Geraden nicht, aber das ist eigentlich egal. Dieses Mal sind die Hochgeschwindigkeitskurven in einigen Fällen unmöglich im Windkanal [zu simulieren]."

Ein Problem für die Ewigkeit?

Diese Herausforderung, die sich aus kniffligen Autos und nicht perfekten Simulationen im Windkanal ergibt, bedeutet, dass die Probleme, die viele Teams in diesem Jahr mit den Upgrades hatten, nicht verschwinden werden - und wahrscheinlich so lange bestehen bleiben, wie die aktuelle Autoformel existiert.

Und selbst für ein Team wie McLaren, das von den Fehlentwicklungen in diesem Jahr am wenigsten betroffen zu sein scheint, ist das nicht zu ignorieren. Chefdesigner Rob Marshall verrät: "Man ist quasi die ganze Zeit an der Grenze zum Bouncing. Ich glaube, einige spüren es stärker als andere."

"Wir sehen es auch. Wir scheinen nicht besonders gelitten zu haben, aber ob es uns leistungsmäßig einschränkt? Ich denke, es ist wahrscheinlich am Rande der Einschränkung für uns", so Marshall.

"Diese Regeln sind schon eine Weile in Kraft, und sie schränken die Möglichkeiten der Aerodynamiker deutlich stärker ein", betont er und ergänzt: "Ich denke, es ist so, als würde man am Boden eines Glases herumkratzen, um das letzte bisschen Zeit herauszuholen. Du hast ein Messer, jetzt bist du in allen Ecken, und es kommt nicht mehr viel raus ..."