Giorgio Piola's technische F1-analyses

Tech analyse: Hoe ziet de perfecte F1-bolide van 2016 eruit?

Halfweg het seizoen maken we de balans op van de mooiste ontwerpen voor verscheidene onderdelen die we dit jaar gezien hebben. Als onze tech-redacteur Matt Somerfield een auto mag samenstellen uit alle nieuwe items, hoe zou hij er dan uit zien?

Zoals te verwachten, is de grid van 2016 een eclectische mix van ontwerpfilosofiën. Een ontwerp dat een fantastische oplossing lijkt voor de ene machine, hoeft niet per definitie toepasbaar te zijn op de andere. Maar dat hoeft ook weer niet te betekenen dat teams niet met een schuin oog kijken naar de designs van de concurrentie. Zo zien we vergelijkbare ontwerpen bij verschillende auto's opkomen in een tijdsbestek van enkele races, maar in de meeste gevallen komt er meer bij kijken dan alleen kopiëren en plakken.   

In dit artikel bekijken we de meest interessante ontwikkelingen tot nu toe, samengesteld in de SGP-002. Het is niet de eerste keer dat we dat doen. Zo werd de SGP-001 vorig seizoen geboren. Maar de verwachting is dat de enorme jaarlijkse progressie ervoor zorgt dat de wagen van dit jaar een stuk sneller zal zijn dan die van vorig jaar. 

Voorvleugel

Je zult hebben gezien dat de SGP-002 een asymmetrische voorvleugel heeft. Dit komt omdat we niet konden kiezen welke voorvleugel we wildengebruiken. Aan de ene kant hebben we de Mercedes' W07 voorvleugel en aan de andere kant zien McLaren's uitvoering.  

Mercedes W06 voorvleugel Sochi & voorvleugel onder
Mercedes W06 voorvleugel Sochi & voorvleugel onder

Tekening: Giorgio Piola

De door Mercedes geïntroduceerde tunnelachtige buitensectie van de flaps, gebruikt om de airflow aan te passen rond de voorwielen, heeft vele anderen geïnspireerd. Waar ze verschillen ten opzichte van de concurrentie, is in het gebruik van de kartelrandjes op de achterste rand van de voorlaatste flap, die de bovenste flap extra krachtig maakt, iets dat ze in 2015 al introduceerden.  

Mercedes W07 voorvleugel, Canadian GP
Mercedes W07 voorvleugel, Canadese GP

Tekening: Giorgio Piola

Dit jaar heeft Mercedes strips toegevoegd aan de bovenste flap om hetzelfde effect te creëren en de juiste balans te verkrijgen in de aero tijdens de fases tussen het remmen en de bochten in.

Red Bull RB12 voorvleugel
Red Bull RB12 voorvleugel

Tekening: Giorgio Piola

Red Bull is het enige andere team dat ook met een getande flap heeft gewerkt, al in China. Ze plaatsten daar de kartels op de tweede en derde flap van boven, maar concludeerden dat de effecten niet opwogen omdat het niet binnen hun eigen filosofie paste en hierdoor instabiliteit aan de achterzijde veroorzaakte maar ze zullen er in de toekomst naar blijven kijken. 

McLaren MP4/31 voorvleugel Barcelona, gekleurd
McLaren MP4/31 voorvleugel Barcelona, gekleurd

Tekening: Giorgio Piola

McLaren’s problemen van de laatste seizoenen zijn vergroot door de herintroductie van de Honda-krachtbron en het gebrek aan vermogen. Dat betekent echter niet dat het chassis perfect was, al heeft het team dat stellig ontkend. De komst van Peter Prodromou van Red Bull werd door McLaren aangewezen als kantelpunt voor het team, dat toe heeft gegeven de laatste jaren de weg te zijn kwijtgeraakt. Na Promodou's komst eind 2014, begon McLaren vrijwel meteen een voorvleugel te gebruiken die bijna precies hetzelfde was als die van Red Bull. Maar de voorvleugel is slechts een klein deel van de gehele auto en zoals al eerder gezegd vergt een wijziging in het ontwerp iets meer dan een copy-paste-mentaliteit. Waar de prestaties van de MP4-30 achterbleven door eerdere filosofiën, is de MP4-31 veel meer verfijnd en zijn het ontwerp van de McLaren en Red Bull voorvleugel langzaam uiteen gelopen zodat het beter paste bij het McLaren-DNA. Naarmate het seizoen vorderde heeft McLaren aangezet en we vermoeden dat door de start met de nieuwe voorvleugel ook een nieuwe filosofie geboren is. 

Neussteunen

McLaren MP4/31 voorvleugel, Hongaarse GP
McLaren MP4/31 voorvleugel, Hongaarse GP

Tekening: Giorgio Piola

McLaren heeft eveneens ervoor gekozen om een klein neusgaatje in de voorvleugelsteunen te maken (zie afbeelding), waardoor lucht van buiten naar binnen kan stromen. Hiermee kan er duidelijk aan bepaalde McLaren-specifieke wensen worden voldaan, maar aangezien ze de enigen zijn die het hebben, kunnen we het niet aan ons voorbij laten gaan.

De neus 

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

Tekening: Giorgio Piola

Terwijl vorig jaar de 'Cobra'-neus van Force India een hoogtepunt was, is het element van de middenmoter ook dit jaar weer het noemen waard. Het blijft een van de meest innovatieve manieren om een bepaald doel te bereiken, zonder de regels te overtreden. De bedoeling is de luchtstroom te kunnen behouden die de uitstulpingen uit het seizoen 2014 veroorzaakten, waardoor open kanalen lucht onder de neus door lieten gaan en deze invloed kon hebben op de 'neutrale' hoofdplaat (zie hierboven). Het paneel dat aan de onderkant van de neus zit (rode pijl, rechts) beïnvloedt niet alleen de luchtstroom maar zorgt er ook voor dat de neus legaal is. 

Scuderia Toro Rosso STR11 S duct
Scuderia Toro Rosso STR11 S duct

Tekening: Giorgio Piola

Terwijl de VJM09 zijn eigen 'S'-duct heeft, brengen de ontwerpen van Toro Rosso en Mercedes het concept naar een ander niveau door dezelfde interpretatie als van Force India's cobrakanalen toe te passen door de inlaten verder naar voren te brengen dan door de regels bedoeld is. Toro Rosso heeft vier Naca-stijl ducts, twee aan iedere zijde van de neus, om de lucht te lucht op te vangen die uit de opening aan de bovenkant van de neus komt en zo de stroom te stabiliseren die anders van het oppervlak af zou kunnen buigen.

Turning Vanes 

De W07 is veruit de meest complexe auto op de grid en dus is het geen verrassing dat dat ook voor ons een grote inspiratiebron is. Het team begon met het experimenteren met minder complexe turning vanes, maar voegde al snel steeds meer vertandingen toe aan de basisplaat om de vorm van de luchtstroming aan te kunnen passen. In Barcelona werden deze openingen ook op de verticale evenementen toegepast, maar het incident in de eerste ronde tussen de twee Mercedes-rijders verborg het potentieel van onder andere deze zet. 

Mercedes W07 turning vanes, Canadian GP
Mercedes W07 turning vanes, Canadian GP

Tekening: Giorgio Piola

In Canada verraste het team opnieuw door wederom nieuwe turning vanes (zie hierboven) op de auto te zetten. Deze zagen er hetzelfde uit als hun voorgangers, maar beschikten over een totaal ander voetplaat (horizontale sectie), met openingen in de lengterichting in plaats van over de breedte van de voetplaat. Opnieuw wijzigt dit de positie en de vorm van de luchtstroming die ervoor wordt gecreëerd door de voorvleugel. 

Chassisvleugeltjes

In 2014 startte Mercedes een trend die door vele anderen is overgenomen. De zogenaamde 'Bat-Wing', vernoemd naar de vleermuis die grote gelijkenissen vertoond met de vleugel, wordt gebruikt om de aerodynamische structuur van de onderdelen daaromheen, zoals de turning vanes en hoe de wind zich naar de onderkant van de sidepod beweegt, te versterken. 

Ferrari SF16H vin, Silverstone GP
Ferrari SF16H vin, Silverstone GP

Tekening: Giorgio Piola

Hoewel we de originele interpretatie van Mercedes loven, zijn er andere, nieuwere, ontwerpen die ons meer in het oog springen. Ferrari introduceerde op Silverstone bovenstaande chassisvleugeltjes, die een stukje verder naar achteren zijn geplaatst maar eruit zien als of ze hetzelfde effect creëren. 

Vinnen aan de voorkant van de McLaren MP4/31, Duitse GP
Vinnen aan de voorkant van de McLaren MP4/31, Duitse GP

Tekening: Giorgio Piola

Ondertussen pakte McLaren de basis van het design dat sinds het begin van dit seizoen door Red Bull gebruikt wordt, waarbij een vleugeltje schrijlings aan de splitter is gemonteerd om de airflow aan te passen. McLaren introduceerde dit vlak voor de zomerstop bij de Duitse GP.

Bargeboards en luchtstroomgeleiders 

Mercedes W07 barge boards, GP van Spanje
Mercedes W07 barge boards, GP van Spanje

Tekening: Giorgio Piola

Terug naar Mercedes voor nog wat meer inspiratie: hun manier van omgaan met de ruimte rond de sidepods is veruit de meest complexe op de grid. Teams hebben al een aantal jaar gespeeld met de gedachte om gaatjes in de bargeboards te maken, om lucht door de oppervlakten te laten gaan om zo de druk te verlichten en efficiëntie te verhogen. Mercedes heeft dit naar een hoger plan getild door compleet losse oppervlaken te gebruiken die samen een geometrische vorm hebben die eruit ziet als een bargeboard. Het echte hoogtepunt van de bargeboard-compositie is het gebruik van de 'vingers' waarop deze verticale oppervlakten zijn bevestigd. Deze 'vingers' strekken van de rand van de vloer uit en helpen om vuile lucht op te ruimen die anders de prestaties van de vloer en diffuser kan beïnvloeden. 

De bovenzijde van de sidepod is een ander ontwerpelement waarmee de Duitsers zich onderscheiden van de concurrentie, met een gebogen luchtstroomgeleider die niet is bevestigd aan de vloer. Een zwaar geknutselde verticale vin rijst op uit de vloer, terwijl de luchtstroomgeleider nu net daarboven eindigt. Samen zorgen ervoor dat de luchtstroom om de sidepods heen naar de achterkant van de auto wordt geleid.

Cockpitbescherming

Pascal Wehrlein, Manor Racing
Pascal Wehrlein, Manor Racing

Foto: XPB Images

Sommigen zullen zich verbazen Manor Racing hier terug te vinden, maar als je heel goed kijkt zitten er toch echt een paar kunststukjes op de MRT05. In dit geval gaat het om hun interpretatie van de cockpitbescherming die onze aandacht vraagt, omdat ze heel kundig een vin op de achterste rand hebben geplaatst. 

Hoofdbescherming
Hoofdbescherming

Tekening: Giorgio Piola

De FIA heeft de cockpitbescherming voor 2016 gewijzigd, door het element met 20 millimeter te verhogen. Manor heeft zich duidelijk gerealiseerd dat de structuur niet over de volledige lengte dezelfde dikte hoeft te hebben, wat ruimte laat om een vin naar de achterzijde van hun versie te laten lopen en zo de luchtstroom te verbeteren, aangezien het een punt is waar veel luchtstromen samen komen. 

Motorkap en sidepods

Red Bull Racing RB10 van Daniel Ricciardo, Red Bull Racing in the pit garage
Red Bull Racing RB10 van Daniel Ricciardo, Red Bull Racing in de pitbox

Foto: XPB Images

Hoewel niet volledig nieuw, is de sidepod en motorkap uit één geheel iets wat bij Red Bull te bewonderen valt. Normaal gesproken zijn de motorkap en de sidepods uit verschillende panelen gemaakt, wat ervoor zorgt dat het ontwerp zwaarder uitvalt dan dat van Red Bull en meer tijd in beslag neemt om te bevestigen. Vanuit aerodynamisch perspectief hebben de verliezen van de naden geen enorme impact, maar in een sport waar de kleinste marges het verschil kunnen maken tussen winnen of verliezen, helpt elk klein beetje.

Airbox winglet 

Williams FW38 winglet bij luchtinlaat
Williams FW38 winglet bij luchtinlaat

Tekening: Giorgio Piola

Een ander teruggekeerd idee uit de geschiedenis van de F1 is het gebruik van een vleugeltje bovenop de luchtinlaat om de luchtstroom te verstoren voordat deze naar de achtervleugel gaat. Zowel Ferrari als Williams gebruiken dit vleugeltje de laatste tijd.

Onderplaat

McLaren MP4-31 sleuven in de vloer
McLaren MP4-31 sleuven in de vloer

Tekening: Giorgio Piola

Het is moeilijk om slechts een ontwerp te kiezen uit de zee waarin veel op elkaar lijkt maar toch alles anders is. De meeste oplossingen zijn erop gericht om zogenaamde 'tyre squirt' te voorkomen. Dit wordt veroorzaakt door een vervorming van de band bij belasting en drukt de luchtstroom lateraal de diffuser in. Dit heeft effect op de prestaties en consistentie van de diffuser en dus maken de teams gaatjes in de bodemplaat voor het achterwiel om de druk en het effect te verminderen.  

Uitlaat en achtervleugelsteun

De steunpilaar van de achtervleugel van de Toro Rosso STR10 en de uitlaat
De steunpilaar van de achtervleugel van de Toro Rosso STR10 en de uitlaat

Tekening: Giorgio Piola

Een trend werd ingezet door Toro Rosso in 2015, waarbij de middelste steun van de achtervleugel door het midden van de uitlaat gaat. Sindsdien is het gekopieerd door Ferrari, Sauber, McLaren en Manor. Naast dat het de stabiliteit van de achtervleugel te vergroot, reduceert het ook het gewicht en past het de vorm van de uitlaatstroom aan.

Achtervleugel (Hoofdvlak en bovenste flap)

Mercedes W07 gekartelde achtervleugel
Mercedes W07 gekartelde achtervleugel

Tekening: Giorgio Piola

Mercedes is de koning van de gekartelde oppervlakten en na het concept eind 2015 te hebben getest op het hoofdoppervlak, kwam het team met een knappe versie in 2016. De kartelingen zorgen voor betere prestaties van zowel het hoofdoppervlak als de bovenste flap, omdat ze kleine opwekkingen in de luchtstroom veroorzaken.

Ontevreden over hun gebruikelijke design hebben ze ook de 'Lepel'-achtervleugel die ze in Spa en Monza gebruiken, herontworpen, gebruik makende van de nieuwe regels. Dit maakte het mogelijk om volledig gebruik te maken van de 200 mm centrale spanwijdte, in plaats van de 150 mm die gebruikt moest worden vorig jaar. Ze pasten de geometry aan en verbeterde de L/D ratio. 

Achtervleugel endplates

Toro Rosso STR11 achtervleugel wintertest Barcelona
Toro Rosso STR11 achtervleugel wintertest Barcelona

Tekening: Giorgio Piola

De onthulling van de auto van James Key is er altijd eentje om in de gaten te houden. De technische directeur lijkt altijd in staat om het beste uit zijn engineering te halen. Met een kleiner budget lijken ze ontwerpen te kunnen maken die de kloof met sommige grotere teams kunnen dichten. Het eerste dat iedereen opviel aan de STR11 was het gebruik van de verplaatste horizontale openingen aan de voorzijde van de endplate.

Toro Rosso STR11 endplate achtervleugel wintertest Barcelona
Toro Rosso STR11 endplate achtervleugel wintertest Barcelona

Tekening: Giorgio Piola

De openingen die we tegenwoordig in de F1 zien, worden meestal gebruikt om de vorm van de luchtstroom aan te passen wanneer de stromen elkaar ontmoeten bij de bovenste hoek van de flap en de endplate. De resulterende botsing van drukvlakken kan een negatief en slopend effect hebben op de prestaties omdat de weerstand wordt verhoogd en dus willen alle teams tijd investeren om de effecten teniet te doen. Je zal zien dat, afhankelijk van de race, teams verschillende hoeveelheden en plaatsingen zullen gebruiken voor deze sleuven om de vortex-vormen te kunnen beïnvloeden. 

Na de oplossing te hebben bekeken en met CFD of in de windtunnel te hebben geëvalueerd, hebben twee teams een vergelijkbare oplossing gevonden. Mercedes en, iets verrassender wellicht, Sauber.

McLaren MP4/31 endplate achtervleugel, Oostenrijkse GP
McLaren MP4/31 endplate achtervleugel, Oostenrijkse GP

Tekening: Giorgio Piola

Het andere ontwerp dat iedereens aandacht trok was dat van McLaren, die in Oostenrijk 'iets anders' probeerden. Het team racete niet met de bovenstaande radicale achtervleugel, omdat het niet stabiel genoeg was en de positieve effecten tegenvielen maar desalniettemin komt staat het tussen onze hoogtepunten omdat ze eens iets nieuws probeerden.

Diffuser 

Ferrari SF16H diffuser, Hongarije
Ferrari SF16H diffuser, Hongarije

Tekening: Giorgio Piola

De achterkant van de SF16-H is extreem complex. Is dat iets goeds? Wie zal het zeggen, het zou zelfs tegen ze kunnen werken omdat het zo gevoelig is. Het is dat het de auto bijzonder maakt en daarom is het onderdeel geworden van de SGP-002. Recentelijk hebben ze de complexiteit nog eens verhoogd door een naar voren reikende vin boven op de onderplaat van de diffuser te zetten, in een poging de prestaties te verbeteren.

Conclusie

De oplettende kijker zal zien dat er op de SGP-002 geen plaats is voor Haas, Renault en Sauber. Dit komt omdat dat tamelijk saaie auto's zijn. Er is weinig dat ze bijzonder maakt. Je zou kunnen zeggen dat de Haas VF16 een zeer degelijk design is en goede concepten heeft overgenomen, geïnspireerd op andere auto's van de laatste jaren, zoals een geblazen vooras en een samengevoegde lagere voorste wishbone. Maar de auto maakt geen geweldige indruk op ons. Wellicht gaan we meer zien wanneer ze in 2017 voor het grootste deel zelf de auto zullen moeten ontwerpen. Renault en Sauber zijn beide teams die in de laatste seizoenen veel problemen hebben gehad en te weinig budget voorhanden hadden om te innoveren. Wellicht kan een kapitaalinjectie ervoor zorgen dat dat verandert en wellicht zien we ze dan ook terug op de SGP-003.

Met de nieuwe reglementen op komst voor 2017 verwachten we dat we veel zullen zien van waar de teams zich dit jaar al mee bezig hebben gehouden. Voor degenen die nog niet weten hoe de auto's er volgend jaar uit komen te zien, is hier de animatie van Giorgio Piola die een globaal beeld geeft van de veranderingen. 

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