Uitgelegd: Zo werkt het nieuwe 'aero handicap' systeem in F1

De bedoeling is dat kleinere teams door het systeem in staat worden gesteld om de achterstand die zij hebben qua (door)ontwikkeling in te halen. Het systeem blinkt uit door zijn eenvoud: hoe lager een team in het voorbije seizoen in het klassement eindigde, hoe meer tijd dat team in het lopende seizoen mag besteden in de windtunnel en aan het gebruik van het peperdure Computational Fluid Dynamics (CFD). Andersom geredeneerd: hoe succesvoller je bent als team hoe minder tijd je mag gebruiken voor het testen van nieuwe aerodynamica.

In de praktijk komt het er op neer dat Williams – de nummer laatst van 2020 – dit seizoen het meeste aerodynamische onderzoek mag doen van het hele veld en dat Mercedes juist veel minder mag doen. In het eerste seizoen zijn de verschillen in tijd die de teams mogen gebruiken nog relatief klein, maar vanaf 2022 worden die verschillen alleen maar groter en zou het hoofddoel van het systeem wel eens bereikt kunnen worden.

Hoe ziet het aero handicap systeem er in de praktijk uit?

Het is handig om daarbij toch even in het sportieve reglement van de Formule 1 te duiken. Onder appendix 8 (aerodynamic testing restrictions, ATR) valt te lezen wat wel en niet mag. Zo valt op te maken dat het seizoen is verdeeld in zes tijdvakken, aerodynamic testing periods (ATP’s) genaamd. Achtereenvolgens beslaan die voor een heel jaar negen, acht, acht, tien (inclusief de zomerstop in augustus), acht en negen weken. Elke ATP-periode bevat een limiet voor de hoeveelheid aerodynamische werkzaamheden die mogen worden uitgevoerd. Teams moeten aan het eind van elke periode precies rapporteren aan de FIA wat ze hebben gedaan. De limieten worden tijdens het seizoen ‘live’ in de gaten gehouden, in plaats van aan het eind.

De windtunneltests zijn onderworpen aan drie belangrijke parameters. In 2020 bedroeg de limiet voor elke ATP-periode 320 runs, 80 uur ‘windtijd’ en 400 uur ‘bezettingstijd’. Dat laatste is het totaal aantal uren dat medewerkers tussen de daadwerkelijke runs in de windtunnel mogen doorbrengen. Als er dus twee medewerkers elk een uur in de windtunnel zijn om die van een lik verf te voorzien of te stofzuigen dan gaat er twee uur bezettingstijd van het totaal van 400 uur af.

Het gebruik van CFD's is onderworpen aan een aparte en uiterst complexe reeks beperkingen, die inhouden dat teams alle details moeten verstrekken over de systemen en de rekenkracht waarover zij beschikken. Het controlesysteem wordt al door de FIA gebruikt, het enige verschil voor 2021 is dat de limieten voor elk team anders zijn, gebaseerd op de volgorde van 2020. Daarbij worden de bovengenoemde uren als gemiddelde (honderd procent) gebruikt. Die honderd procent is voorbehouden aan de nummer vijf van het klassement. In een grafiek ziet dat er als volgt uit:

2021 ATR Testlimieten (1 januari - 30 juni)

Een belangrijk detail is – tussen haakjes boven de grafiek – is dat er halverwege het jaar op 30 juni een herschikking volgt, aan het einde van de derde van de zes ATP-periodes. Op dat moment zal de bovenstaande tabel worden gewijzigd om de volgorde van het WK 2021 weer te geven. Op basis van de huidige kalender zal dat zijn na ronde acht, de Grand Prix van Frankrijk.

Hoeveel impact zal het nieuwe aero handicap systeem hebben?

Het verschil per team bedraagt dit seizoen ‘slechts’ 2,5 procent windtunnel- en CFD-tijd. Dat betekent bijvoorbeeld dat Red Bull de windtunnel in de eerste 25 weken (ATP-periode 1,2 en 3) zes uur langer aan mag hebben dan Mercedes. Dat is een nuttige winst voor RBR, maar niet noodzakelijk een die een tastbaar verschil zal maken. Interessanter wordt het wanneer je kijkt naar de verschillen tussen  teams die verder uiteen liggen, zoals Ferrari dat afgelopen jaar zesde werd en dus van de FIA vijftien procent meer ‘tijd’ krijgt. Dit is hoe Ferrari's aero-testlimiet zich verhoudt tot de vijf teams die het achtervolgt voor de eerste helft van 2021:

Windtunnelgebruik voor de top zes teams van 2020 (1 januari - 30 juni)

Omgerekend betekent dit een verschil van 120 runs en 30 uur in de eerste ATP-periodes tussen Ferrari en Mercedes. Dat is aanzienlijk en als de Italianen er een beetje handig mee omgaan, kan het van onschatbare waarde zijn. Na de reset halverwege het seizoen – ervan uitgaande dat Ferrari inmiddels is opgeklommen in het klassement – zal de stal uit Maranello in het tweede deel van 2021 minder voordeel hebben ten opzichte van haar belangrijkste rivalen.

Wat maakt het aero handicap systeem complex voor de teams?

De belangrijkste uitdaging is dat de windtunnel- en CFD-tijd komend seizoen zal worden verdeeld over twee verschillende auto’s: die van 2021 en de compleet nieuwe wagen die voor 2022 onder het nieuwe reglement van de grond af aan ontworpen wordt. Elk team moet beslissen hoe het de schaarse tijd het beste kan verdelen over die twee projecten. Dat maakt elke minuut in de windtunnel nog kostbaarder. Vooral de teams die vorig seizoen bovenaan zijn geëindigd en dus te maken hebben met de strengste restricties, staan voor een lastige uitdaging, zo merkte technisch directeur James Allison van Mercedes vorige week al op. “We waren vorig seizoen erg goed en helaas betalen we daar in 2021 en daarna de prijs voor, omdat we minder gebruik kunnen maken van die fundamentele troeven, de windtunnel en CFD. Voor ons was de uitdaging: hoe reageren we zo goed mogelijk op deze nieuwe regelgeving? Hoe kunnen we ervoor zorgen dat we er niet door worden gehinderd?”

Wanneer zullen F1-teams het volle gewicht van hun operatie inzetten op de auto’s van 2022?

Tot 1 januari jl. was het voor teams verboden om aerodynamische tests uit te voeren op de wagens van 2022 en dus waren ze tot die datum alleen maar bezig met de pakketten van 2021. Het is duidelijk dat die auto van dit seizoen niet op nieuwjaardag al helemaal af was en dat er vanaf die dag dan ook nog niet volledig is overgeschakeld op 2022. Niettemin zal elk team op een bepaald moment dit jaar de ontwikkeling van de huidige auto wel geleidelijk afbouwen totdat de aerodynamische focus volledig op de nieuwe regels is gericht. De timing van die omschakeling is altijd een belangrijk discussiepunt, vooral tijdens elk seizoen dat voorafgaat aan grote regelwijzigingen. Dit jaar zal het om verschillende redenen nog relevanter zijn.

Vergeet niet dat teams hun auto's van 2020 als uitgangspunt voor 2021 nemen en dat veel wordt overgenomen, maar dat de aerodynamica vrij is gebleven. Door de bevriezing van mechanische onderdelen is dat dit jaar per definitie het belangrijkste gebied waarop een concurrentievoordeel kan worden behaald, samen met de krachtbron.

Daarnaast is er een pakket van vier wijzigingen, bedoeld om downforce te verminderen en de Pirelli-banden te ontlasten. Samen vormen die wijzigingen een flinke verandering aan de luchtstroom over en rond de auto, en dus zullen er tot ver in het seizoen lessen worden getrokken en winst worden geboekt.

De strijd om het wereldkampioenschap is altijd een belangrijke factor in de beslissing om wel of niet door te gaan met het doorontwikkelen van de huidige wagen. Traditioneel zijn het teams die nog om de titel strijden die veel tijd en energie blijven steken in die actuele wagen, terwijl de teams die al ver voor liggen of juist niets meer te winnen hebben eerder zullen overstappen op de auto voor volgend jaar. In de praktijk zien we bijvoorbeeld dat Red Bull de laatste jaren enorm veel tijd heeft gestoken in het bijhouden van Mercedes, terwijl de Zilverpijlen zelf al regelmatig in de zomer besloten hun energie te richten op de auto van het volgende seizoen. Hun voorsprong in het lopende seizoen was immers zo groot dat ze zich wat rust konden gunnen.

Toch wordt de strijd om elke positie op de constructeursranglijst vanaf dit jaar nog belangrijker. Niet alleen levert een hogere klassering meer geld op, maar vanaf 2022 gelden er ook grotere verschillen op de ATR-schaal. De in de eerste grafiek geschetste percentages gelden zoals gezegd voor de eerste maanden van 2021, vanaf 2022 ziet de verdeling er als volgt uit;

2022 - 2025 ATR testlimieten gebaseerd op voorgaande seizoen 

De verschillen tussen de teams worden na 2021 alleen maar groter. Dit betekent dat een team dat in 2022 volgens de nieuwe regels een vliegende start maakt en de titel wint, het veel moeilijker zal krijgen dan normaal om dat momentum in 2023 vast te houden. Tenminste, als andere teams natuurlijk goed gebruik maken van hun extra windtunnel- en CFD-tijd.

Uiteraard zullen altijd de meest getalenteerde aerodynamici, de meest effectieve CFD-programma's en de best gekalibreerde tunnels voordeel bieden. Ook in dit geval geldt dat kwaliteit boven kwantiteit gaat. Maar het verschil in kwantiteit tussen de teams wordt zo groot dat het zeker een rol zal spelen. Dat kan betekenen dat we per seizoen schommelingen in de uitslagen zien, precies wat F1 en de FIA willen. Of zoals Formule 1-chef Ross Brawn het vorig jaar al eens uitlegde: “Het was eigenlijk best amusant in de zin dat één van de mensen van Mercedes erover klaagde. Ik zei ‘jij gaat ervan uit dat je altijd maar wint. Maar bedenk nou eens dat je tweede of derde bent geworden, zou je dan niet wat hulp willen hebben?’ En plotseling snapte hij dat als ze niet zouden winnen dit wel eens heel nuttig zou kunnen zijn.”