Giorgio Piola's technische F1-analyses

Analyse: Wat schuilt er achter de ophangingcontroverse in de F1?

De intrige over high-tech ophangingen in de Formule 1 speelt al jaren, maar de trigger voor de ophef van de laatste weken komt voort uit het Grand Prix-weekend in Abu Dhabi.

Een radioconversatie tussen Daniel Ricciardo en de Red Bull-pitmuur over de afstelling van de auto en de impact van de ophanging op aerodynamische prestaties zorgde voor heel wat gefronste wenkbrauwen bij de rivaliserende teams. Zij meenden uit het gesprek op te maken dat de werking van dergelijke systemen verder ging dan men in eerste instantie dacht. 

Met name het idee dat de ophanging gebruikt wordt om aerodynamisch gewin te behalen zorgde ervoor dat Ferrari in de pen klom en een brief schreef aan de FIA. Daarin werd om opheldering gevraagd over wat er nou wel en niet is toegestaan. Zo’n verzoek aan Formule 1-wedstrijdleider Charlie Whiting komt regelmatig voor. Het geeft teams de gelegenheid om te controleren of ontwerpen die zij willen introduceren wel aan de regels voldoen, of de FIA wordt gewaarschuwd wanneer andere teams grijze gebieden betreden. 

In dit geval heeft Ferrari navraag gedaan over het gebruik van complexere systemen dan het succesvolle concept van Mercedes. De Scuderia is benieuwd naar de legaliteit van een systeem dat energie opslaat en vrijgeeft om het aerodynamisch platform van de auto op andere punten in de ronde te verbeteren, op de momenten waarop dat noodzakelijk is. 

Maar de vraag is nu: maakten teams als Mercedes en Red Bull hier afgelopen jaar al gebruik van, zijn zij van plan om dat in 2017 te gaan doen of is het simpelweg een poging van Ferrari om te proberen een dure ontwikkelingsoorlog vroegtijdig te beëindigen? 

Verbod op FRIC

Mercedes W04 FRIC systeem
Mercedes W04 FRIC systeem

Giorgio Piola

Voor de kerstdagen gaf Whiting op verzoek van Ferrari een technische richtlijn af met betrekking tot geavanceerde ophangingsystemen. Daarin stond vermeld dat slimme systemen die energie opslaan verboden zijn. 

De potentiële aerodynamische voordelen van een slimme ophanging zijn al langer bekend in de Formule 1. Renault maakte in de succesjaren van Fernando Alonso al gebruik van fameuze massadempers. De afgelopen jaren was Mercedes de pionier op het gebied van FRIC-technologie, waarbij de voor- en achterwielophanging middels een hydraulisch systeem met elkaar verbonden zijn. Sinds de Grand Prix van Hongarije van 2014 is FRIC verboden. Het leek destijds een goede manier om de voorsprong van de Zilverpijlen terug te dringen, maar doordat ook de concurrentie inmiddels vergevorderd was met deze systemen, veranderde er weinig aan de rangorde.

Toen FRIC eenmaal verboden was, gingen de teams op zoek naar andere manieren om dezelfde voordelen te behalen: een vergelijkbaar effect maar dan zonder de hydraulische verbinding tussen de voor- en achterwielophanging. 

FRIC draaide grotendeels om de verticale beweging van de auto. Door dit te controleren, werd de auto stabieler in de bochten, wat de aerodynamische stabiliteit verbeterde. De teams legden aan de FIA uit dat deze systemen en subsystemen bedoeld waren om de bandenprestaties en levensduur te verbeteren. Doordat het rubber beter in contact blijft met het asfalt, neemt de mechanische grip toe. Dat was deels waar, maar belangrijker was natuurlijk de verbeterde stabiliteit. Een stabieler platform biedt de teams de gelegenheid om agressievere aero-oplossingen te introduceren.

Het hef-element

Mercedes W07 ophanging details
Mercedes W07 ophanging details

Giorgio Piola

Het hef-element is niet nieuw in de Formule 1, maar de wijze waarop de teams er gebruik van maken is zeker niet gebruikelijk. Het element zorgt voor stijfheid op hogere snelheid, wat de wijze verbetert waarop de auto reageert op aerodynamische druk. Dat zorgt voor meer stabiliteit en zorgt ervoor dat de auto optimaal presteert wanneer de lucht over de diverse oppervlakken stroomt. Op lagere snelheden wordt de hefdemper ontkoppeld zodat de rijder de door hem gewenste rijstijl kan toepassen. 

In een interview met Motorsport.com-deskundige Giorgio Piola sprak Mercedes technisch directeur Paddy Lowe openhartig over de aerodynamische voordelen van het ophangingsysteem waarmee Mercedes bepaalde races in 2016 reed. Hieronder een deel van het vraaggesprek.

Is het gebruik van de hydraulische hefdemper bedoeld om de prestaties van FRIC te evenaren?

Lowe: “Door het FRIC-verbod zijn we veren- en dempersystemen gaan ontwikkelen die op een complexere wijze reageren op druk. Een veer was voorheen lineair maar nu spelen we met veel grotere en ingewikkeldere opstellingen van niet-lineaire systemen. Daardoor kunnen we het aero-platform exact krijgen zoals we willen. Het is ingewikkelder dan met FRIC, maar het is feitelijk hetzelfde.”

Is het eenvoudiger om dat te bereiken met een hydraulische demper dan met een conventionele set-up met veren?

Lowe: “Het draait om het houden van de juiste balans op verschillende punten van het circuit, verschillende bochtensnelheden. Het maximale uit het aero-platform halen en de beste balans van hoge naar lage snelheid en in de verschillende fasen van een bocht. Alle teams doen op dit vlak meer dan ze ooit gedaan hebben. Onze ophanging wordt elk jaar complexer. We doen geen gekke dingen, het wordt gewoon steeds ingewikkelder.” 

“Wanneer een rijder uit het verleden in deze auto’s zou stappen, zou hij verbaasd zijn over de goede balans. We kunnen de auto veel nauwkeuriger afstellen - tot op het niveau dat we het aero en mechanisch platform bijna bocht voor bocht op maat afstellen. Dat zou theoretisch zo ver kunnen gaan dat de rijder op een bepaald moment in het weekend zegt dat er niets meer valt af te stellen. De perfect gebalanceerde auto. Uiteraard werkt het niet helemaal zo, want de band beweegt. Ten opzichte van twintig jaar geleden is het verschil enorm. Destijds bedacht je een afstelling die het beste paste bij een aantal bochten, wetende dat de rest van de ronde slecht zou zijn.”

Vloeistofsysteem

De crux van het verzoek van Ferrari draait om het opslaan van energie, die later hergebruikt wordt om een veer of andere delen van de ophanging te laten werken. Dat houdt in dat er hydraulische accu’s gebruikt worden die ontworpen zijn om onder bepaalde omstandigheden energie op te slaan en vrij te geven. Het vloeistofsysteem reageert op bepaalde input van deze accu’s, wanneer de auto gedurende een ronde verschillende omstandigheden meemaakt. 

Zie het hefelement en de bijbehorende accu’s als een driedimensionaal geheel, in plaats van de cilindervormige elementen die ze van buitenaf lijken te zijn - met afwisselend kleine en grote kamers passend bij de diverse input, druk en condities. 

Wanneer een Formule 1-auto een bocht nadert, zal het gewicht van de auto in de remzone naar voren hellen. De aerodynamische druk verandert. Een team dat de werking volledig begrijpt, kan een model ontwerpen dat ervoor zorgt dat de voor- en achterwielophanging in een dergelijke situatie reageert en het aero-platform van de auto binnen de wenselijke grenzen houdt. Dat verbetert de mechanische en aerodynamische prestaties. Zo kan de rijder meer snelheid de bocht in nemen en kan hij eerder accelereren dan normaliter het geval is.

Red Bull zoekt de grenzen op

Afgelopen jaar gingen er geruchten dat Red Bull Racing behoorlijk ver ging op dit gebied - met een aanzienlijke ‘rake’ (lage neus, hoge kont) in de bochten voor aerodynamisch gewin maar de mogelijkheid om op de rechte stukken de achterkant te laten zakken om de luchtweerstand van de vleugels te verminderen. De hoeveelheid ‘rake’ heeft te maken met de ontwerpfilosofie van de auto. Wanneer Mercedes de mate van ‘rake’ van Red Bull of McLaren toepast, leidt dat niet direct tot een betere prestatie. De achterzijde van de auto simpelweg hoger afstellen heeft geen zin als de andere aero-onderdelen daar niet op afgestemd zijn. 

Red Bull richt zich op het perfectioneren van de aerodynamische luchtstructuren afkomstig van de voorvleugel en probeert deze te optimaliseren voor de vloer en diffuser. De banden vormen altijd een obstakel. Goed gebruik maken van de lucht die afkomstig is van de draaiende wielen, is van cruciaal belang om de noodzakelijke downforce aan de achterkant van de auto te creëren.  

Het gebruik van een goed afgesteld HPC (Hydraulic Pitch Control) ophangingsysteem, zoals sommige teams het noemen, heeft een belangrijke rol gespeeld in de successen van Red Bull in 2016. Voor een team dat de jaren daarvoor elke Grand Prix een aanzienlijke hoeveelheid updates introduceerde, was het afgelopen seizoen verrassend stil bij Red Bull. Per GP werd de bestaande auto geoptimaliseerd, met zo nu en dan een testje met een andere voor- of achtervleugel om het operationeel window te maximaliseren. 

Velen zijn van mening dat Red Bull al vroeg in het jaar de focus heeft verlegd naar 2017. Mogelijk heeft ook de aanschaf van een dynamometer op volledige schaal invloed. Deze VTT (Virtual Test Track) biedt de mogelijkheid om de auto te koppelen aan de simulator en reproduceert de auto in al haar aspecten, tot de motor aan toe. 

De slimme ophanging helpt het team tevens bij het nemen van beslissingen over de afstelling, zowel aerodynamisch als mechanisch, voordat de eerste meters van het weekend gereden worden. Daar komt het idee vandaan om de achterkant op de rechte stukken te laten zakken, wat de downforce vermindert en zorgt voor meer topsnelheid, zodat er beter gepresteerd kan worden ondanks de matige Renault-motor. Red Bulls gebruikt van de HPC is anders dan de benadering van Mercedes, maar beide systemen zijn bedoeld om de relatie tussen alle aspecten van het chassis te verbeteren om snellere rondetijden te realiseren.

Kreeg Ferrari vermoedens toen Ricciardo via de boordradio in Abu Dhabi uitgebreid sprak over de impact van de veranderingen aan de ophanging en werd naar aanleiding van die conversatie de FIA ingeschakeld?

Legaal of niet?

De actie van Ferrari heeft geleid tot vraagtekens over de systemen van Mercedes en Red Bull - maar enkel deze teams weten exact wat zij ontwikkeld hebben en hoe het werkt. De discussie met de FIA over wat er wel en niet is toegestaan is nog altijd gaande. Mercedes is ervan overtuigd dat het systeem waarmee zij in 2016 reden binnen de regels valt, dus dat de laatste technische richtlijn geen impact heeft op hun ophanging. 

Het algemene gevoel is dat de opheldering van Ferrari een grotere impact kan hebben op de plannen van Red Bull voor 2017, wanneer het team nog een stap verder wil gaan met de ophanging. Het feit dat de zaak nog niet gesloten is, toont aan dat bepaalde teams zich op de grens bevinden van het toegestane - en daardoor komt Ferrari in een spagaat terecht. Gaat het een eigen slimme ophanging ontwikkelen, accepteert het de interpretatie van Whiting, of blijft het vechten met de kans op een protest tijdens de Grand Prix van Australië? 

Al snel komt 2009 naar boven drijven, toen de discussie over de dubbele diffuser losbarstte en Ferrari dacht dat een protest in Melbourne voldoende was om het concept te laten verbieden. De Scuderia heeft nu mogelijk opnieuw het gevoel een gevoelige klap te hebben uitgedeeld aan de concurrentie, maar zo eenvoudig is het nooit in de Formule 1. 

Een ding is zeker: wanneer de gloednieuwe bolides gepresenteerd worden en de eerste meters maken, zal de meeste aandacht direct uitgaan naar de ophanging. De eerste schermutselingen voor 2017 zijn al in volle gang!

 

 

Met medewerking van onze tech-redacteuren Giorgio Piola en Matt Somerfield

Schrijf een reactie
Geef reacties weer
Over dit artikel
Raceklassen Formule 1
Teams Ferrari , Mercedes , Red Bull Racing
Artikel type Analyse
Topic Giorgio Piola's technische F1-analyses