Formel-1-Technik mit Giorgio Piola

Analyse: Worum geht es bei der Kontroverse um die F1-Fahrwerke?

In der Formel 1 diskutiert man seit Jahren über die High-Tech-Fahrwerke, denen Mercedes den Weg bereitet hat. Der Auslöser des jüngsten Aufruhrs darüber, was erlaubt ist und was nicht, geht aber auf den Grand Prix von Abu Dhabi 2016 zurück.

Laut verschiedener Quellen wurden einige Teams misstrauisch, dass es mit dem Fahrwerk mehr auf sich haben könnte als ursprünglich gedacht, nachdem sie den Funkkontakt zwischen Daniel Ricciardo und dem Kommandostand von Red Bull Racing mitgehört hatten. Ricciardo hatte sich mit seinem Team über die Abstimmung des Autos und die Auswirkung des Fahrwerks auf die Leistung der Aerodynamik unterhalten.

Insbesondere der Gedanke, dass das Fahrwerk in 1. Linie dazu genutzt würde, die Aerodynamik zu verbessern, veranlasste Ferrari dazu, an den Automobil-Weltverband (FIA) zu schreiben und um Klärung zu bitten, was erlaubt ist und was nicht.

Solche Anfragen an Renndirektor Charlie Whiting sind in der Formel 1 normal. Sie bieten Teams die Gelegenheit, die Legalität von Designs zu überprüfen, die sie verfolgen wollen, und die Chance, Designs ihrer Konkurrenten besser zu verstehen oder der FIA zu zeigen, wo die anderen sich vielleicht in Grauzonen bewegen.

In diesem Fall hat Ferrari den Gebrauch komplexerer Systeme als dem von Mercedes eingesetzten hinterfragt. Bei dem komplexeren System handelt es sich um eines, das Energie speichert, die dazu genutzt werden kann, die Aerodynamik des Autos über eine Runde zu verbessern, wenn es notwendig ist.

Haben Teams wie Mercedes und Red Bull Racing aber bereits ein solch neues System entwickelt? Planen sie damit für 2017? Oder will Ferrari einfach einen teuren Entwicklungsweg schließen, bevor sie dazu gezwungen sind, diesen Weg selbst zu gehen?

FRIC verboten

Mercedes W04 FRIC system
Mercedes W04 FRIC-System

Photo by: Giorgio Piola

Die Diskussionen um die technische Direktive, in der Whiting vor Weihnachten erklärt hat, dass Aufhängungen, die Energie speichern, illegal seien, kamen als Reaktion auf das, was Teams mit FRIC-Systemen (Front-to-Rear-InterConnected) getan haben, bei denen die Front und das Heck hydraulisch miteinander verbunden waren, bevor das System nach dem Grand Prix von Ungarn 2014 verboten wurde.

Der potenzielle aerodynamische Nutzen einer intelligenten Aufhängung kann sogar bis zum berühmten Massedämpfer von Renault in Fernando Alonsos Meisterschaftsjahren zurückverfolgt werden. In den vergangenen Jahren stand Mercedes an der Spitze der FRIC-Technologie.

Damals schien die Abschaffung dieses Konzepts ein guter Weg zu sein, die Silberpfeile auszubremsen. Weil Mercedes aber so überlegen war und ein derart fortschrittliches System hatte, machte das Verbot keinen Unterschied für die Formel-1-Hackordnung.

In der Formel 1 ist Wissen aber nie verlernt – und als FRIC weg war, wurden die Ressourcen darauf verlegt, die peripheren Vorteile zu nutzen, die es bot. Die Teams machten sich daran, einen ähnlichen Effekt zu schaffen, eben ohne die hydraulische Verbindung von Front und Heck.

Ein großer Teil von FRIC drehte sich um Hub – die vertikale Bewegung des Autos. Indem man die Front und das Heck hydraulisch verband, konnte man das Auto auch bei Kurvenfahrten stabilisieren, wodurch die aerodynamische Stabilität verbessert wurde.

Natürlich wollten die Teams die FIA glauben machen, dass der Grund für diese Systeme/Untersysteme der war, die Leistung und Laufzeit der Reifen zu verbessern, indem man den mechanischen Grip verbesserte, mit Fokus darauf, die Auflagefläche zu vergrößern.

Wie auch immer: Während das zwar wahr ist, wird eine Hauptmotivation immer sein, die Aerodynamik zu verbessern, mit einer stabileren Plattform, die es den Team erlaubt, sich auf aggressivere Lösung zu stürzen.

Hub

Mercedes W07 front suspensions details
Mercedes W07, Vorderradaufhängung

Photo by: Giorgio Piola

Das Hub-Element ist in der Formel 1 keineswegs neu. Aber die Nutzung dessen geht weit über das hinaus, was man zuvor als alltäglich bezeichnet hätte.

Das Hub-Element verleiht bei hoher Geschwindigkeit Steifheit, um die Reaktion des Autos auf aerodynamische Last zu verbessern. Es stabilisiert das Auto und stellt sicher, dass es optimale Leistung bringt, während der Luftstrom auf die verschiedenen Oberflächen einwirkt.

Bei niedrigeren Geschwindigkeiten wird der Hub-Dämpfer entkoppelt und verleiht dem Fahrer das Verhalten, das er braucht. Die Designer mussten aber für Übergangsbedingungen Lösungen und mehr Leistung finden, wie Mercedes-Technikchef Paddy Lowe uns in einem Interview am Ende der Saison sagte.

In dem Interview mit Giorgio Piola sprach Lowe offen über die aerodynamischen Vorteile des Fahrwerks, das Mercedes 2016 gelegentlich einsetzte.

Und das hat er gesagt:

Frage: Ist der hydraulische Hub-Dämpfer dazu da, das zu erreichen, was man mit FRIC hatte?

Paddy Lowe: “Wir versuchen eines nach dem anderen zu machen und Feder- und Dämpfersysteme zu entwickeln, die auf eine komplexere Art auf Last reagieren. Eine Feder war normalerweise linear, jetzt spielen wir aber mit viel größeren und komplexeren Bandbreiten nicht-linearen Verhaltens."

"Das erlaubt es uns, damit zu spielen, genau die Aerodynamikplattform zu bekommen, die wir wollen. Das ist schwieriger, als es mit FRIC war, aber im Grunde das Gleiche."

Ist das mit einem hydraulischen Dämpfer einfacher zu erreichen als mit einem konventionellen Setup mit Federn?

Paddy Lowe: “Es geht hauptsächlich darum, unter verschiedenen Aspekten der Strecke die Balance zu wahren, um unterschiedliche Kurvengeschwindigkeiten. Es geht darum, das Beste aus der Aerodynamikplattform herauszuholen und um die beste Balance von hohen zu niedrigen Geschwindigkeiten und durch die verschiedenen Phasen der Kurve. Alle Teams sind da einfallsreicher, als sie es je zuvor waren. Unser Fahrwerk wird daher jedes Jahr komplexer. Wir machen nichts besonders Trickreiches, es wird nur immer komplexer."

"Wenn Fahrer von früher in diese Autos steigen, dann haut es sie um, wie gut sie ausbalanciert sind. Wir können ein Auto viel präziser abstimmen – und der Grad, bis zu dem wir die aerodynamische und mechanische Plattform beinahe Kurve für Kurve und sogar in der Kurve und gemäß der Bremsbalance maßschneidern, all das kann ein Auto an einen Punkt am Wochenende bringen, an dem ein Fahrer sagt, dass es nichts mehr zu ändern gibt. Es ist ein perfekt ausbalanciertes Auto."

"Natürlich ist es nicht ganz so, denn der Reifen bewegt sich, aber es ist kein Vergleich zu vor 20 Jahren, als man  in so vielen Kurven wie möglich wirklich nur eine grobe Annäherung einer Balance erreichen konnte, während man akzeptieren musste, dass die anderen totaler Mist waren."

Flüssigkeitssystem

Die Krux an der Ferrari-Bitte um Klärung liegt in der Gewinnung und Speicherung von Energie, die zu einem späteren Zeitpunkt eingesetzt werden kann, um einen Federteller oder andere Teile der Aufhängung zu vergrößern.

Das schließt den Gebrauch von hydraulischen Akkumulatoren ein, die dazu gemacht sind, unter bestimmtem Bedingungen Energie zu speichern und abzugeben, indem sie eine Art hydraulischen Hochdruckcomputer kreieren. Dieses Flüssigkeitssystem würde sich auf den Input des Autos unter verschiedenen Bedingungen im Laufe einer Runde stützen und darauf reagieren.

Stellt Euch das Hub-Element und die zusätzlichen, danebenliegenden Akkumulatoren als dreidimensionale Karte vor, anstatt nur als die zylindrischen Elemente, die sie äußerlich zu sein scheinen – mit kleinen und großen Kammern, die verteilt sind, um die verschiedenen Inputs, Lasten und Bedingungen aufzunehmen.

Stellt Euch vor, ein Auto fährt auf eine Kurve zu. Der Fahrer leitet die Bremsphase ein, und zu diesem Zeitpunkt sollte sich das Gewicht des Autos nach vorne verlagern und die Aerodynamik ändern.

Wenn ein Team die Trägheit aus einer mathematischen Perspektive versteht, könnte man eine rückwärtsgewandte Reaktion von der Vorderrad- und Hinterradaufhängung und dem Heck formen, die die Plattform des Autos innerhalb einer akzeptablen Toleranz halten würde und so sowohl die mechanische (inklusive der Reaktion der Reifen) als auch die aerodynamische Reaktion verbessern würde.

Der Dominoeffekt wäre, dass der Fahrer am Kurvenscheitel eine höhere Geschwindigkeit beibehalten und schneller aus der Kurve herausbeschleunigen kann als das normalerweise möglich ist.

Fortschritte von Red Bull Racing

Vergangenes Jahr gab es Gerüchte, dass Red Bull Racing auf diesem Gebiet ebenfalls große Fortschritte gemacht habe – mit einem Auto, das durch einen hohen Neigungswinkel seine Aerodynamik in den Kurven verbessert, bei dem auf den Geraden aber das Heck absinkt, um den Luftwiderstand der Flügel zu minimieren.

Neigung ist etwas, das aus einem konzeptionellen Blickwinkel betrachtet werden muss, denn einem Mercedes die Neigung eines Red Bull Racing oder McLaren hinzuzufügen, verbessert nicht auf Anhieb die Leistung.

Natürlich ist es ein außergewöhnliches Hilfsmittel. Es wird aber nichts nützen, einfach das Heck des Autos aufzumotzen, wenn nicht alle anderen Aerodynamikoberflächen damit im Einklang stehen.

Die Red-Bull-Philosophie dreht sich darum, die Aerodynamikstrukturen zu perfektionieren, die vom Frontflügel ausgehen und mit dem Unterboden und Diffusor zusammenkommen. Das Problem bezüglich seiner Leistung sind immer die Reifen, die ihren eigenen Luftstrom neutralisieren, der aber wiederum entscheidend ist, um den Abtrieb am Heck zu erzeugen und das zu ergänzen, was vorne vor sich geht.

Der Einsatz eines gut abgestimmten HPC- (Hydraulische Abstandskontrolle) Fahrwerks, wie einige der Teams es genannt haben, war 2016 ein Teil des Erfolgs von Red Bull Racing, mit dem das Team Ferrari überholt hat.

Für ein Team, das im Allgemeinen bei jedem Grand Prix jede Menge Aerodynamik-Updates im Gepäck hat, war Red Bull Racing in der vergangenen Saison auf diesem Gebiet überraschend ruhig. Stattdessen hat man bei jedem Grand Prix die Abstimmung verfeinert, hat vielleicht hin und wieder einen neuen Front- oder Heckflügel getestet, um das Arbeitsfenster des Autos zu maximieren.

Informationen zufolge hat das Team zwar schon früh einige seiner Ressourcen auf die Entwicklung des 2017er-Autos verlegt, die weiteren Fortschritte verdankt es aber vielleicht der umstrittenen Anschaffung eines vollen Chassis-Dynamometers.

Der VTT (Virtuelle Teststrecke) repliziert das Auto in allen Aspekten und erlaubt es dem Team, das Auto in der Simulatorschleife zu fahren, inklusive der Antriebseinheit.

Es wird auch ein Fahrwerkstest durchgeführt, was dem Team hilft, aerodynamische und mechanische Entscheidungen bezüglich der Abstimmung zu treffen, noch bevor das Fahrzeug auf die Strecke geht.

Das hat zu dem geführt, was als Eintauchen des Autos auf den Geraden interpretiert wird, was den Abtrieb und Luftwiderstand verringert und das Tempo auf der Geraden erhöht. Dadurch kann das Team einen Teil des Defizits des Renault-Motors wettmachen.

Red Bull Racing nutzt das HPC etwas anders als Mercedes, beide Systeme sollen aber alle Aspekte des Chassis verbinden, um die Rundenzeit zu verbessern.

Hat das bei Ferrari also einen neuen Gedanken hervorgerufen, als man bei Ricciardo in Abu Dhabi den Funk mithören konnte, als er detailliert über die Auswirkung der Fahrwerksabstimmung sprach?

Legal oder illegal?

Der Schritt von Ferrari hat offenbar das publik gemacht, was Mercedes und Red Bull Racing vorhaben – aber nur diese beiden Teams wissen genau, was sie getan und nicht getan haben.

Die Debatte, was erlaubt ist und was nicht, geht bei der FIA weiter – aber zumindest aus Mercedes-Perspektive ist man davon überzeugt, dass das System, das man 2016 bei Bedarf eingesetzt hat, nicht mit der Interpretation der FIA eines beweglichen aerodynamischen Teils in Konflikt gerät. Also hat die jüngste Entscheidung auch keine Auswirkungen.

In der Tat bekommt man das Gefühl, dass die Anfrage von Ferrari größere Auswirkungen auf das haben könnte, was Red Bull Racing für 2017 geplant hatte und bei dem man das Fahrwerkssystem noch weiterführen wollte.

Dass die Debatte noch nicht abgeschlossen ist, zeigt sich darin, dass einige Teams an der Grenze dessen sind, was erlaubt ist und was nicht – und dadurch sitzt Ferrari etwas in der Klemme. Macht man weiter mit seinem eigenen kniffligen System, akzeptiert man Whitings Interpretation oder kämpft man weiter und eröffnet so die Möglichkeit für einen Protest beim Grand Prix von Australien?

Denken wir zurück an 2009, als der Streit um den Doppeldiffusor losging und Ferrari glaubte, ein Protest bei den Rennkommissaren in Melbourne würde ausreichen, um ihn loszuwerden.

Bei Ferrari hat man vielleicht das Gefühl, dass man der Konkurrenz durch Whitings Entscheidung geschadet hat, in der Formel 1 ist aber nichts jemals so einfach.

Eines ist sicher: Dass das Fahrwerk im Angesicht der neuen Autos für 2017 für das erste von vielen Geplänkeln zwischen den Teams sorgen wird, da sie genau beobachten werden, was die anderen vorhaben.

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