Giorgio Piola's technische F1-analyses

Tech analyse: Hoe Force India uitgroeide tot een reuzendoder

De VJM09 is een van de succesverhalen van het Formule 1-seizoen 2016. De prestaties van Force India kwamen in een stroomversnelling na de update tijdens de Grand Prix van Spanje. Tech-redacteuren Giorgio Piola en Matt Somerfield analyseren.

De opwaartse lijn in het voorbije seizoen van Force India kan niet enkel worden toegeschreven aan beslissingen die in 2016 zijn genomen. De keuze in 2015 om de eigen windtunnelfaciliteit aan de kant te schuiven en de overstap te maken naar de Toyota-tunnel in Keulen heeft een grote rol gespeeld. In de eigen tunnel moest Force India het doen met modellen op vijftig procent schaal, in plaats van de schaal van zestig procent die volgens de reglementen is toegestaan. In Keulen kan men wel met die schaal werken, wat de nauwkeurigheid van de data verbetert. 

Het team realiseerde zich in 2015 dat het tijd overheen zou gaan voordat er tastbare resultaten uit de windtunneltests zouden komen, aangezien de VJM08 op een kleinere schaal ontwikkeld was. De procedures moesten verfijnd worden om de nieuwe faciliteit optimaal te benutten. Daarnaast werd de CFD-operatie uitgebreid om de correlatie tussen de verschillende beschikbare simulatietools en de werkelijkheid te verbeteren.  

De VJM08 werd geoptimaliseerd op de schaal van zestig procent. De 2016-versie was een evolutie van het model van vorig jaar. Force India kon de minst goed presterende gebieden aanpakken en verbeteren. Dat resulteerde erin dat het team nog beter om kon gaan met de aerodynamische inconsistenties, veroorzaakt door de vervorming van de banden. Iets dat altijd al een sterk punt van de Brits-Indiase formatie was, maar afgelopen jaar nog duidelijker naar voren kwam.

2015 en 2011 Force India remmen
2015 en 2011 Force India remmen

Afbeelding: Giorgio Piola

De opmars begon met veranderingen aan de configuratie van de voorremmen, geïntroduceerd tijdens de Grand Prix van Spanje in 2015. Dat had niet enkel mechanische maar ook aerodynamische gevolgen. De remklauw, voorheen gemonteerd aan de voorzijde van de configuratie, werd naar achteren geplaatst. Dat veranderde het gedrag van de auto tijdens het remmen. Belangrijker nog: er ontstond ruimte voor aerodynamische luchtkanalen om de ruimte op te vullen die voorheen werd ingenomen door de remklauw.

Force India VJM09 geblazen as, details van de luchtstroom
Force India VJM09 geblazen as, details van de luchtstroom

Afbeelding: Giorgio Piola 

Daarnaast kozen de ontwerpers voor het gebruik van de geblazen as voor de auto van 2016. Dit aero-concept is door Red Bull door de jaren heen op diverse manieren gebruikt. Hiermee probeert het team de werveling afkomstig van de draaiende band te beïnvloeden en weg te houden van de vloer. Zodra de lucht de luchthapper binnenkomt, wordt deze via een holle as naar de zijkant van de band geleid, waar de lucht naar buiten komt.  

De neus van Force India VJM08B
De neus van Force India VJM08B

Afbeelding: Giorgio Piola 

De VJM09 behield ook de ‘cobra’-neus, geïntroduceerd tijdens de grote update in Silverstone 2015. De lucht die via de openingen in de bovenzijde van de neus binnenkomt, zorgt voor een betere stroming aan de onderzijde van de neus. Ook de S-duct werd behouden, om de aerodynamische inefficiënties die gepaard gingen met de agressieve benadering van de neus en het chassis te beperken. 

Force India VJM09 voorvleugel
Force India VJM09 voorvleugel

Afbeelding: Giorgio Piola 

De update van de Grand Prix van Spanje draaide om een nieuwe filosofie van de voorvleugel, met een kopie van de tunnelvorm geïntroduceerd door Mercedes. De tunnel [1] begint ongeveer vijftig millimeter van de endplate en neemt in afmeting toe om de luchtstroom vorm te geven. Dat breekt het drukgebied rond de voorzijde van het loopvlak van de band en zorgt dat de lucht eromheen stroomt. Een voetplaat [2] met openingen, een voortvloeisel uit de flappen, is naast de tunnel gecreëerd. Deze openingen geven de lucht extra kracht en zorgen voor behoud van de stabiliteit van de stroming op verschillende snelheden en hoeken. De enkele verticale fin binnenin de cascade werd vervangen door twee elementen [3], met twee L-vormige vleugeltjes daarachter [4]. Beide concepten komen uit de koker van Red Bull. 

Hoewel Force India tevreden was met de prestaties van de voorvleugel, betekent stilstand altijd achteruitgang. Continue ontwikkeling is een belangrijk element van de sport. Tijdens de Britse Grand Prix introduceerde het team een kleine verandering van de binnenste voetplaat (grote inzet). De voetplaat werd ietwat gebogen en liep niet meer horizontaal zoals bij de eerdere specificatie (kleine inzet). Deze bijna niet waarneembare verandering had een grote invloed op de prestaties van de vleugel en de luchtstromen verderop de auto. Niet enkel het uiteinde van de tunnel veranderde hierdoor, maar ook de wijze waarop de lucht circuleert rondom de openingen binnenin de tunnel. Dat verandert de richting en kracht van de diverse wervelingen die gecreëerd worden. 

De voorvleugel speelt een ontzettend belangrijke rol: het zorgt niet alleen voor downforce aan de voorzijde van de auto, maar het moet ook de juiste aero-structuren voor de rest van de bolide creëren. Daarom was dit het speerpunt van de update, maar verder naar achteren werden nog andere elementen aangepast om de zaak in balans te brengen.

Sahara Force India F1 VJM09 vergelijking vloer
Sahara Force India F1 VJM09 vergelijking vloer

Foto: Giorgio Piola

De vloer voor de achterband is de afgelopen jaren een gebied van intensieve ontwikkeling geweest. Kleine openingen in de vloer werden gecreëerd om het effect van ‘tyre squirt’ te beperken, het fenomeen waarbij de rotatie en deformatie van de band onder druk ervoor zorgt dat lucht lateraal in het pad van de diffuser wordt ‘gespoten’, wat de vorm van de luchtstroom aantast en een negatief effect op de prestaties en de consistentie heeft.

Door de openingen komt de hoge druk van de bovenzijde van de vloer in aanraking met de lagere druk eronder, wat de richting en intensiteit van de lucht afkomstig van de band verandert. De hoeveelheid, de vorm en de richting van deze openingen kunnen daarom een grote impact hebben op de prestaties. Ook Force India heeft hier veel aandacht aan besteed. 

De enkele L-vormige sleuf die in de eerste vier races van het jaar werd gebruikt, werd vanaf Spanje aan de kant geschoven. In Barcelona werd een veel complexere versie geïntroduceerd, vergelijkbaar met de oplossing waarmee McLaren in 2015 reed. Dit concept was geen lang leven beschoren, het werd enkel in Spanje gebruikt. Tijdens de volgende race in Monaco kwam het team alweer op de proppen met een nieuw ontwerp, dat de rest van het jaar gebruikt zou worden. Het concept komt overeen met veel andere teams, met veel eenvoudigere openingen langs de rand van de vloer. In het geval van Force India waren dat er zestien. 

Sahara Force India F1 VJM09 vergelijking ophanging
Sahara Force India F1 VJM09 vergelijking ophanging

Foto: Giorgio Piola

Een subtielere verandering in het grote upgradepakket van de Spaanse GP was de aanpassing van de achterwielophanging. Deze verandering had zowel een mechanische als aerodynamische impact.

Force India koopt de versnellingsbakken van Mercedes zodat zij geen eigen versie hoeven te ontwikkelen. Dat is niets nieuws voor het team, dat gebeurt al jaren. Hoewel dit in eerste instantie lijkt op een simpele manier om kosten te besparen, heeft het zo de nodige nadelen. Force India is namelijk genoodzaakt om dezelfde montagepunten als Mercedes te gebruiken. Je zou kunnen stellen dat je graag de lijn volgt van het betere team, maar vanuit kinematisch oogpunt kan het een beperkende factor zijn. Dit komt door de verschillende aero-filosofieën van de twee teams. Mercedes rijdt met een zeer zachte ophanging met nauwelijks rake, terwijl Force India de voorkeur geeft aan een stevigere ophanging met een significante rake.  

De veranderingen in Spanje hadden betrekking op de vorm van de wishbones, die bedoeld zijn om een bepaald aerodynamisch effect te genereren. Het aanpassen van deze vorm houdt in dat ook het aansluitende bodywork onder handen genomen moet worden. Force India verkleinde onder meer de koeluitlaat. 

Sahara Force India F1 VJM09 detail
Sahara Force India F1 VJM09 detail

Foto: Giorgio Piola

De ronde vormen aan de achterzijde van de auto (gemarkeerd in groen) optimaliseren de luchtstroom rond de flessenhals. Zij vormen de stroming en verbeteren de uitstoot van de hete lucht uit de koelgaten. De vorm van de koelgaten voor de motor werden regelmatig veranderd, afhankelijk van het circuit. 

Sahara Force India F1 VJM09 achtervleugel detail
Sahara Force India F1 VJM09 achtervleugel detail

Foto: Giorgio Piola

Ook de achtervleugel werd onder handen genomen. De geometrie van de horizontale elementen was aangepast, om het downforceniveau te maximaliseren terwijl ook de luchtweerstand in de gaten werd gehouden. 

Het seizoen van Force India was in feite een grote triomftocht, met de beste klassering sinds de oprichting acht jaar geleden. Het team heeft een gecalculeerd risico genomen door het merendeel van de aerodynamische operatie naar de Toyota-faciliteit te verleggen. Daarnaast gebruikte de equipe met succes ideeën van andere teams, in combinatie met de evolutie van de bestaande auto. 

Gezien de beschikbare middelen was dat een prima plan, aangezien de aandacht al vroeg in het jaar verlegd moest worden naar 2017. Het ontwerpen van eigen onderdelen en het nastreven van verregaande innovatieve ideeën zou zinloos zijn aangezien er maar weinig van de 2016-versie meegenomen kan worden naar volgend jaar.  

In bovenstaande animatie laten we enkele belangrijke elementen van de VJM09 zien.

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