Formule 1 2017

Tech analyse: De uitdagingen die de F1-teams in 2017 te wachten staan

46,862 Weergaven

Het jaar 2017 markeert de start van een nieuw tijdperk in de Formule 1. Het reglement gaat flink op de schop. Dat heeft niet alleen visuele gevolgen, maar zal ook een mechanische en aerodynamische impact hebben.

Het doel van de regelwijziging is duidelijk: de rondetijden moeten zo’n vijf seconden omlaag. Om dat te bereiken heeft Pirelli bredere banden ontwikkeld en worden er vele veranderingen doorgevoerd aan de aerodynamica. De meest in het oog springende wijzigingen zijn de naar achteren gehoekte voorvleugel, de lagere achtervleugel en de vorm van de sidepods. Deze ingrepen geven de auto’s een agressievere look. 

2016-2017 onderaanzicht
De verschillen tussen 2016 en 2017 van onderaf bekeken.

Afbeelding: Giorgio Piola

De engineers moeten dus flink aan de bak om de lucht optimaal langs de bolide te laten stromen. Om een aantal veranderingen die komend jaar een belangrijke rol gaan spelen beter te kunnen verklaren, bespreken we een gedeelte van de auto dat zelden aan het licht komt: de onderkant.

Voorvleugel

De voorvleugel is ontzettend belangrijk voor de prestaties van de gehele auto. Dit is het eerste oppervlak waarmee de lucht in aanraking komt en is daardoor van enorm belang voor de prestaties van elk ander onderdeel van de bolide. Daarnaast bevindt de vleugel zich dicht bij de banden. Het schoeisel zorgt voor zo’n veertig procent van de luchtweerstand die een open formuleauto creëert. Iedere ontwerper ziet het als zijn eerste taak dit percentage fors naar beneden te brengen. 

Ferrari F2008 en F60 vergelijking van bovenaf
De Ferrari F2008 en de F60 van bovenaf vergeleken.

Afbeelding: Giorgio Piola 

De regelwijziging in 2009 (zie hierboven) noopte de ontwerpers om na jaren hetzelfde trucje te hebben toegepast, hun ontwerpfilosofie te herzien. Een neutrale sectie werd toegevoegd aan het centrale gedeelte van de voorvleugel, terwijl de algehele breedte toenam om overeen te komen met de breedte van de auto inclusief de banden. De meest significante wijziging was de aanzienlijke afname van de grootte van de bargeboards. Daardoor veranderde de wijze waarop de wervelende lucht afkomstig van de voorbanden gemanaged kon worden. In een poging de algehele downforce van de auto terug op niveau te brengen, moesten ook aan de achterkant veranderingen worden doorgevoerd. De voorzijde werd echter het meest ingrijpend aangepakt.   

In de daaropvolgende jaren werden de eisen nog strenger. De voorvleugel werd smaller gemaakt, waardoor het voor ontwerpers nog lastiger was om de luchtstromingen te beïnvloeden. Zo ontstond een nieuwe filosofie, met naar buiten gerichte aerodynamische onderdelen. De bedoeling van deze aerodynamische vormen op de voorvleugel is om de wervelingen veroorzaakt door de voorband naar buiten weg te ‘duwen’, uit de baan richting de bargeboards, aangezien deze veel minder fysieke bescherming bieden voor de rand van de vloer en de sidepods dan hun veel grotere voorganger. 

De Y250 vortex, een werveling die ontstaat door de overgang tussen de neutrale sectie en het gevleugelde gedeelte van de voorvleugel, werd gebruikt om de turbulente lucht van de banden af te schermen en werkt als het ware als een groot bargeboard.  

2016/2017 vergelijking voorvleugels
De voorvleugels van 2016 en 2017 vergeleken.

Afbeelding: Giorgio Piola

In 2017 neemt de minimale lengte van de neus toe van 850 naar 1050 millimeter. Ondanks de driehoeksvorm blijft de neutrale centrale sectie rondom de verbinding met de neus bestaan. Dit houdt in dat er ook komend jaar sprake is van de Y250 vortex, al wordt de kracht en richting anders door de toegenomen lengte. De breedte van de voorvleugel neemt eveneens toe van 1650 naar 1800 millimeter. Daardoor past het beter bij de bredere banden, die van 245 naar 305 millimeter gaan.

Bargeboards 

McLaren MP4/31, onderaanzicht vinnen onder de voorvleugel, GP van Mexico
De vinnen aan de onderkant van de voorvleugel van de McLaren MP4-31, in Mexico.

Afbeelding: Giorgio Piola

Met bovenstaande gegevens zou je verwachten dat de buitenwaarts gerichte voorvleugels zouden blijven bestaan in 2017. De herintroductie van de grotere bargeboards speelt echter een grote rol, aangezien hiermee de vloer en sidepods fysiek beschermd kunnen worden voor de lucht afkomstig van de voorbanden. Het is daardoor aannemelijk dat veel teams kiezen voor een binnenwaarts gerichte filosofie van de vleugel, met buitenwaarts gerichte details. De conceptuele voorvleugel waarmee McLaren in de slotfase van het seizoen experimenteerde wijst hierop.

 

Mclaren MP4-17D, Ferrari F2004M en Sauber C22 bargeboards
De bargeboards van Mclaren MP4-17D, de Ferrari F2004M en de Sauber C22.

Afbeelding: Giorgio Piola

Dit is de eerste keer dat de sport de regels aanpast om de snelheid van de machines te verbeteren. De significante beperkingen van de downforce in 2009 en 2014 waren er juist voor bedoeld om de snelheid te verlagen en de veiligheid te verbeteren. Met die informatie in het achterhoofd kunnen we de bolides van vóór 2009 gebruiken als een benchmark om een beeld te krijgen van hoe complex de voorkant van de chassis’ zal worden en welke gevolgen dat verder op de auto heeft. De bovenstaande illustraties van 2003 en 2004 tonen de technische complexiteit uit die periode. Dergelijke concepten kunnen we ook vanaf komend jaar weer verwachten.

Splitter

2017 aero reglementen, plank ontwerp
De regels voor het ontwerp van de plank in 2016 en 2017.

Afbeelding: FIA

Onder elke Formule 1-auto bevindt zich de plank met de splitter of ’T-Tray’ als voorste sectie. Het is doodnormaal dat een formuleauto met ‘rake’ rijdt, de filosofie waarbij de neus dichter bij de grond staat dan de achterkant. Dat heeft diverse mechanische en aerodynamische voordelen. Red Bull Racing heeft dit de afgelopen jaren in extreme mate toegepast. 

Vanuit aerodynamisch perspectief zijn er twee belangrijke redenen om deze filosofie te volgen: grondeffect creëren met de voorvleugel en de expansieverhouding van de diffuser vergroten. De hoeveelheid ‘rake’ waarmee gereden kan worden, wordt beperkt door de plank. Deze moet niet in te veel contact komen met het asfalt, want een overmatige slijtage kan leiden tot diskwalificatie. Teams hebben door de jaren heen allerhande trucjes toegepast om de deflectietests van de splitters (waarmee in de gaten wordt gehouden hoever deze doorbuigen bij bepaalde krachten) te doorstaan, om maar met zo veel mogelijk ‘rake’ te kunnen rijden zonder dat er een regel overtreden wordt. 

Test T-tray
De T-tray

Afbeelding: Giorgio Piola

In 2017 moet de plank 100 millimeter verder naar achteren geplaatst worden ten opzichte van de centrale lijn van de voorwielen. Dit biedt de teams meer mogelijkheden om de ‘rake’ van de auto toe te laten nemen, wat ervoor zorgt dat er in potentie meer downforce gegenereerd kan worden.

Diffuser 

2017 aero reglementen, achterkant
De auto's voor 2016 en 2017 van achteren bekeken.

Afbeelding: Giorgio Piola

De veranderingen aan de achterzijde van de auto bieden de ontwerpers veel ruimte om het ontwerp van de diffuser aan te pakken. Vanaf komend jaar mag het component 175 millimeter voor de centrale lijn van de achterwielen beginnen, in plaats van op de centrale as. Daarnaast mag de breedte met 50 millimeter toenemen tot 1050 millimeter en kan de hoogte met eenzelfde hoeveelheid worden uitgebreid tot 175 millimeter.

Conclusie

De regelgeving voor 2017 betekent een grote stap in een nieuwe richting, wat moet leiden tot de gewenste tijdwinst van vijf seconden per ronde. Het is overduidelijk dat de teams andere filosofieën moeten toepassen voor de aanpak van bestaande luchtstromen, van het puntje van de voorvleugel tot aan de diffuser en achtervleugel. Diverse concepten die we volgend jaar zien, zullen in het verleden waarschijnlijk al eens zijn toegepast. De ontwerpers hoeven niet met een leeg blad te beginnen, maar kunnen de geschiedenisboeken in duiken om de beste oplossingen te achterhalen. Desondanks zal er naarmate het seizoen vordert, een enorme ontwikkelingsstrijd gaan plaatsvinden. 

De grote vraag is wie het beste met de nieuwe regelgeving omgaat en met een voorsprong aan het seizoen kan beginnen. 

Via onze tech-redacteuren Giorgio Piola en Matt Somerfield

Schrijf een reactie
Geef reacties weer
Over dit artikel
Raceklassen Formule 1
Artikel type Analyse
Topic Formule 1 2017 , Giorgio Piola's technische F1-analyses