Het bandengeheim dat een sleutelrol speelt in F1-kwalificaties

Als een coureur tijdens een kwalificatieronde een extra tiende uit zijn banden kan halen, kan dat het verschil betekenen tussen uitschakeling in Q1 en een plekje in Q3, maar ook tussen een plek op de eerste twee rijen en niet verder komen dan de vijfde startrij. "Enkele honderdsten kunnen in ons deel van het gevecht het verschil maken. Een paar tienden maakt een wereld van verschil", oordeelde technisch directeur James Allison van Mercedes dan ook.

Het optimaal voorbereiden van de banden tijdens een kwalificatierun kan de coureurs deze cruciale honderdsten en tienden opleveren. Het draait om de banden in de juiste window krijgen om zo de maximale prestaties uit het rubber te halen. Dat is een proces dat zeker niet eenvoudig is, want de coureurs en engineers zijn ieder raceweekend uren bezig om dit beter te begrijpen. Om dit gebied van de Formule 1 iets inzichtelijker te maken, sprak Motorsport.com met Mario Isola. Pirelli's hoofd autosport en F1 legde uit welke elementen hierbij van belang zijn en waarom het doel zo moeilijk te bereiken is.

"Als we naar de grafiek kijken, dan staat de grip van de band op de verticale as en de temperatuur op de horizontale as", verklaarde Isola de bovenstaande grafiek. "In koude omstandigheden levert iedere voor autosport ontwikkelde compound weinig grip. De grip neemt toe naarmate de temperatuur oploopt. De curve loopt op tot de piek, daarna is er een significante afname door oververhitting."

Door te bepalen wanneer de banden maximale grip leveren, kunnen de teams ook achterhalen wat de werkzame window van het rubber is. "Zodra de maximale grip is bereikt op het hoogste punt van de curve, laat de grafiek meestal een werkzaam window van zo'n drie procent zien", vervolgde Isola, om vervolgens in te gaan op wat Pirelli probeert te bereiken. "Er is dan een curve tussen deze twee punten die we proberen vlakker en zo breed mogelijk proberen te maken. Ons doel is om de coureurs te voorzien van een band met een breed plateau en daarmee met een groter werkzaam window."

In het verleden bracht Pirelli regelmatig naar buiten wat de beste werkzame window van de compounds was, maar dat doet het bedrijf nu niet meer. "Een window voor bandengebruik wordt namelijk sterk beïnvloed door een reeks parameters die de data behoorlijk kunnen veranderen. Denk aan het type asfalt en veranderingen aan de afstelling van de wielophanging", legde Isola uit waarom dat tegenwoordig niet meer mogelijk is. "En vergeet niet dat grip zowel een mechanische als een klevende component van grip is, waardoor er auto's zijn die de banden op een heel andere manier belasten."

Andere eisen in kwalificatie dan in races

Met betrekking tot de races is een balans tussen maximale prestaties binnen de werkzame window en minimale bandenslijtage van belang voor succes. In kwalificaties is dat compleet anders. "Tijdens een vliegende ronde probeert de coureurs zo dicht mogelijk bij de maximale grip te komen, zonder de band te laten oververhitten", zei Isola. "Het veld zit heel dicht bij elkaar, want we proberen de variatie van 3 procent tussen de werkzame window en maximale grip te elimineren." En juist in deze marge van 3 procent kan belangrijke tijd gevonden worden die doorslaggevend kan zijn voor de posities op de grid.

"Soms zijn de twintig auto's op de grid gescheiden door iets meer dan één seconde. In het verleden waren er tijden dat de eerste posities twee of drie tienden per ronde aan marge hadden, waardoor je net rond de werkzame window kon werken." Dat is volgens Isola tegenwoordig niet meer het geval door de kleine verschillen. "Daardoor is het essentieel om maximale grip te bereiken. Dat is het geheim waar je naar zoekt in de kwalificatie."

In de onderstaande grafiek zie je dan ook dat de coureurs in de kwalificatie en race andere dingen eisen van hun banden.

De juiste balans vinden

De theorie achter het vinden van maximale grip is relatief eenvoudig, maar het in praktijk brengen is een stuk lastiger. Alle banden zijn onafhankelijk van elkaar op de auto en warmen op verschillende manieren op. Isola weet ook goed dat er over één ronde een groot verschil kan zijn tussen voor- en achterbanden. Voor de achterbanden geldt dat de maximale grip relatief makkelijk bereikt wordt door de tractie, maar voor voorbanden is dat een stuk lastiger. "De voor- en achteras werken anders. Als iets werkt op één auto, hoeft dat op een andere auto niet zo te zijn", weet de Italiaan.

Er zijn drie factoren die de bandentemperatuur beïnvloeden: contact met het asfalt, vervorming van het karkas en remmen. De achterbanden warmen door tractie op tijdens het accelereren, terwijl de voorbanden warmer worden tijdens het remmen. De temperatuur kan ook hoger worden door de laterale vervorming in snelle bochten, maar ook door de aerodynamische belasting. Tot slot kan de manier van remmen heel belangrijk zijn voor de bandentemperatuur. Op lage snelheid kan het remmen gebruikt worden om temperatuur te genereren in een band, door middel van de rembalans kan de focus daarbij meer op de voor- of achterbanden gelegd worden.

Met de vorige generatie banden voor 13 inch velgen was het ook gebruikelijk om de velgen te verwarmen met de hitte van de remklauwen en remschijven, om dat op die manier over te dragen op het rubber. Met de huidige grondeffect-auto's en de velgen met een diameter van 18 inch is de filosofie juist om de temperatuur af te voeren. Dat heeft geleid tot complexe brake ducts waarmee koele lucht wordt rondgestuurd, om zo oververhitting te voorkomen.

De medium achterband op de McLaren MCL38 van Oscar Piastri.

Foto door: Steven Tee / Motorsport Images

Voorbereiden van de ronde

De teams en coureurs weten op welke temperaturen ze moeten mikken tijdens een kwalificatie. Om die temperaturen te halen, moet de voorbereidende ronde tot in perfectie uitgevoerd worden. "In theorie wil de coureur de snelle ronde aanvangen met maximale grip voor zowel de voor- als achterkant. Maar dit is niet altijd zo", erkent Isola. "Er zijn circuits waar het beter is om aan de ronde te beginnen met een achterkant die niet helemaal op temperatuur is."

Het Circuit de Barcelona-Catalunya is hier volgens Isola een goed voorbeeld van. "In de derde sector heb je tractie nodig. Als je daarvoor te veel van je banden hebt gevraagd, oververhitten de achterbanden en verlies je grip en snelheid. Het is belangrijk om te weten hoe je de eerste twee sectoren moet managen om een goede balans te vinden. Je hoeft maar 10 graden buiten de window te zitten en je verliest grip, wat je rondetijd kost."

Het lange rechte stuk van het Baku City Circuit.

Foto door: Steve Etherington / Motorsport Images

Andere circuits zorgen voor andere uitdagingen, zoals het stratencircuit van Baku een enorm recht stuk. Door de lucht koelt het loopvlak van de band af. "Daardoor heeft de coureur aan het einde van het rechte stuk minder grip bij het remmen", verklaart Isola. "In Baku koelt de band tussen het begin en het einde van het rechte stuk zo'n 30 graden af. Een coureur moet zich daarvan bewust zijn, om zo niet voor verrassingen te komen te staan."

De kunst om maximale grip te vinden wordt nog complexer doordat het meten van de bandentemperatuur niet zo gedetailleerd kan als dat de teams zouden willen. "We zouden de temperatuur van de bulk van de samenstelling willen meten, want dat is het hart van het rubber", aldus Isola. "We hebben daar alleen de tools niet voor. Je kunt een infraroodsensor op het karkas richten, maar de temperatuur aan het oppervlak kan veranderen door de lucht, tractie en remmen. De bulk reageert wat trager en laat veel beter zien hoe de compound werkt."