Tech analyse: de verboden vondsten van dit seizoen

Tech analyse: de verboden vondsten van dit seizoen

12 september 2017 – Sinds de vorige aflevering van zijn technische analyse is er veel gebeurd in de wereld van de Formule 1 - na een rumoerige voorzomer en een daaropvolgende hectische maanden juli en augustus zet analist Craig Scarborough voor GPUpdate.net uiteen wat de grootste verboden vondsten van het jaar zijn. Een hoop leesvoer voor de liefhebber, met onder meer de ophef omtrent de ophangingen en het extreem verbranden van olie.

Aerodynamische foefjes rondom ophanging

In de afgelopen winterperiode is veel gesproken over technische richtlijnen omtrent de ophangingen. De FIA heeft er meerdere, langdurige onderzoeken naar gedaan, al moet gezegd dat ook Ferrari een vinger in de pap had. Sinds het FRIC-systeem (front to rear interlinked connection, red.) medio 2015 werd verboden, hebben de meeste teams eenvoudigere systemen aangenomen om rijhoogte te kunnen blijven controleren. Dit als compensatie op de verloren controle toen men de voorvering niet meer aan de achterkant mocht koppelen.
Het is altijd de FIA's bedoeling geweest om de ophanging 'gewoon' een onderdeel te laten zijn dat het bandencontact controleert. Elk effect op de houding van de wagen, wat aerodynamica betreft, mag geen primair doeleinde zijn. Ongeveer een jaar geleden, aan het einde van het seizoen 2016, vond de FIA zeer complexe systemen bij verschillende teams. Deze waren niet bedoeld voor het bandencontact, maar duidelijk voor aerodynamisch gewin. Echter: sommige van deze systemen waren dusdanig complex, dat men niet kon ontdekken wat daarvan de functie was.

Aangezien elke wagen is voorzien van een rake, een houding waarin de voorkant van de wagen lager staat dan de achterkant – iets wat downforce creëert, staan de bolides dicht tegen het wegdek. Dat speelt problemen in de kaart – de bodemplank slaat geregeld tegen het asfalt aan, waarop deze slijt.

In plaats van een zeer stijve ophanging, worden de veren en de dempers relatief zacht afgesteld. Dit werkt op het gebied van mechanische grip. De wagens zijn echter zo stijf onder het remmen, dat het effect van het 'duiken' van de neus wordt gecontroleerd, tijdens de overdracht van het gewicht – dat tijdens een remmende beweging naar voren komt.

Het is erg lastig om deze handeling te controleren – een zachte afstelling met een wagen die erg stijf staat – als je geen gebruik mag maken van FRIC-achtige systemen. Gedurende 2016 werden de teams er steeds behendiger in, ze plaatsten hydraulische en mechanische foefjes om via de ophanging de rijhoogte te controleren. De meeste van deze foefjes waren zo gebouwd dat ze de wagen stijf hielden tijdens het remmen, maar loslieten als de wagen van de rem afkwam. Zogenaamde 'inklapbare anti-rollbars' maakten dit mogelijk – veel middenmoters maakten hier gebruik van, aangezien het goedkoper en simpeler was dan een complex hydraulisch systeem. Desalniettemin werd dit afgelopen winter verboden.

Waar de FIA zich drukker over maakte, was het gebruik van passieve hydraulische systemen die de rijhoogte moesten controleren. Deze systemen gebruiken vloeistoflijnen tussen het hefelement en het anti-rollelement, daarnaast zijn er ook lijnen naar afzonderlijke hydraulische kleppen en accumulatoren in de sidepod. In de meest eenvoudige installatie had dit systeem slechts effect op de vering bij het remmen, maar met de link naar de anti-roll set-up en de kleppen werd er meer mogelijk.

Eén van de door Ferrari bevraagde onderwerpen had te maken met de beweging van het hefelement op het rechte stuk: deze 'pompte' de accumulator in de sidepod als het ware op, de opgebouwde druk werd vervolgens gebruikt om het duiken van de neus onder het remmen tegen te gaan. Andere, oudere variaties waarin hydraulische druk werd gebruikt werden teruggezocht en hierdoor kreeg de FIA het gevoel dat de nieuwste ontwikkelingen beteugeld moesten worden. Waar de middenmoters zoals bovengenoemd geraakt werden door het verbod op 'inklapbare anti-rollbars', was dit een regel om de topteams tegen te werken.

Nu deze complexe systemen verboden zijn, hebben veel teams problemen ondervonden met het plotselinge gebrek in controle wat betreft de rijhoogte. Sommigen hebben zelfs een stap terug moeten zetten wat betreft het aerodynamische ontwerp – de wagen kon niet langer nauwkeurig gecontroleerd worden. De voorvleugel en de bodemplaat moesten ineens onder veel meer omstandigheden hun werk doen, aangezien ze niet meer constant op dezelfde hoogte opereerden. Resultaat: verlies aan downforce. Het lijkt erop dat Mercedes en Red Bull hier de meeste pijn van hebben gehad, waar Ferrari's aandrang op het verscherpen van het reglement doet vermoeden dat de Italianen de boot hadden gemist. Van alle verboden technologie is dit onderwerp waarschijnlijk degene die het meeste invloed heeft gehad op de rangorde wat betreft de top drie van het kampioenschap.

Olieverbranding als powerboost

In tegenstelling tot het ophangingsverhaal, dat voor aanvang van het seizoen gesmoord werd, is het verbranden van olie een ware saga geworden – het draagt namelijk daadwerkelijk bij aan betere prestaties. Gedurende de wintertests wist een technische richtlijn te melden dat de overmatige consumptie van olie niet aanvaardbaar was, dit kwam naar voren toen duidelijk werd dat olie gebruikt werd als onderdeel van het verbrandingsproces. Er werd een maximum ingesteld: er mocht niet meer dan vijf liter olie per race worden verbrand. Deze richtlijn is vervolgens gedurende het seizoen meermaals aangepast, omdat teams bleven experimenteren.

Als we het hebben over het verbranden van olie in de Formule 1, dan hebben we het niet direct over olie als verbrandingsmiddel. Het betekent dat er verboden additieven zijn toegevoegd aan het verbrandingsproces. Als de motor op de limiet moet presteren, dan kan de hitte en het effect van 'knock' – een effect waarin de brandstofmix spontaan tot ontbranding komt ín de motor, waardoor de rijder vermogen verliest – tegen worden gegaan.

Gedurende 2016 heeft de FIA een oogje gehouden op het verbranden van olie. Een racewagen zal altijd meer olie verbruiken dan een straatbolide, maar de consumptie van vijf liter werd gezien als excessief. Om dit in context te plaatsen: een typische straatwagen rijdt met een liter of vijf rond en verliest tussen onderhoudsbeurten slechts een klein beetje van die hoeveelheid. Om een beeld te geven: de F1-wagens verloren ongeveer een shotglas per ronde!

De link tussen het olieverbruik en de speciale 'engine maps' werd duidelijk, waardoor de FIA instapte om ervoor te zorgen dat F1-motoren brandstof verbranden, geen olie. De initiële richtlijn van vijf liter per race was ineffectief, aangezien de engine maps met daarin hoog olieverbruik amper werden gebruikt tijdens de wedstrijd zelf. Slechts in de kwalificatie, of tijdens een inhaal- of verdedigingsactie in de race werden de mappen ingeschakeld. Het gevolg was dat de richtlijn werd aangepast: men mocht minder olie verbruiken in de race, terwijl er voor de kwalificatie strenger werd gecontroleerd.

Het proces rondom het verbranden van olie is vrij simpel: de olie die zich in de onderkant van de motor bevindt wordt door een zuigcompressor rondgesmeten, waardoor er een olienevel ontstaat. De FIA staat een actief systeem toe, waarin die olienevel wordt geventileerd in de airbox. Het is een simpele manier voor de speciaal samengestelde olie om in de motor terecht te komen, om samen met brandstof en lucht te worden vermengd. De additieven maken de verbranding effectiever, waardoor er meer vermogen ontstaat.

Deze zuiger, die in principe legaal is, kan voor verschillende engine maps worden gebruikt. In races worden mappen gebruikt waarin minder olienevel wordt geventileerd, in kwalificaties is het juist het tegenovergestelde. Onder de tweede richtlijn was het olieverbruik beperkt tot 1,2 liter per honderd kilometer (wat neerkomt op 3,6 liter per race, red.). Vanaf Monza is het nog verder gereduceerd: het maximale verbruik is nu vastgesteld op 0,9 liter per honderd kilometer.

Naast dit alles maakt een in Baku geïntroduceerde richtlijn het verhaal nog gecompliceerder: Ferrari had naar verluidt een extra olietankje, waarin een van de hoofdtank verschillende verhouding werd aangetroffen. Dit werd gezien als Ferrari's reactie op het vinden van een voordeel wegens het verbranden van olie – men gebruikte andere olie in de ronden waarin het met een zogenaamde 'high-power map' reed. Niemand is er ooit helemaal achtergekomen hoe het proces in werking wordt gesteld, overigens. De olie die uit het tweede tankje werd losgelaten zal zelf zijn weg hebben moeten vinden naar de airbox – een tweede mogelijkheid is dat het werd gemixt met de normale olie, waardoor het enigszins verslapte. Beide processen zijn enorm gecompliceerd en daardoor rijst de vraagt in hoeverre Ferrari dit systeem heeft kunnen gebruiken.

De nieuwe regelgeving, die vanaf Monza inging, was alleen van kracht voor nieuw te introduceren krachtbronnen. Het argument daarvoor is dat oude motoren (die nog 1,2 liter per honderd kilometer mochten verbruiken) ontworpen zijn om een bepaalde olieconsumptie te halen – door de nieuwe regel zouden deze minder betrouwbaar worden. Hierdoor is het mogelijk dat teams motoren gebruiken die nog 1,2 liter olie per honderd kilometer verbruiken.

Mercedes kon een nieuwe specificatie introduceren op Spa-Francorchamps, waardoor ze de rest van het seizoen met deze motor 1,2 liter olie per honderd kilometer kunnen verbruiken. Daardoor behoudt men het olievoordeel – geen van haar concurrenten kon voor Monza een nieuwe versie introduceren.

Holle voorassen van Ferrari

Een aerodynamisch trucje waarmee al sinds 2012 wordt geracet is de geblazen as. Deze maakt gebruik van de remleidingen – het blaast lucht uit via een holle vooras, dit is niet bedoeld om een koelend of remmend effect te hebben. Het heeft, evenals de voorvleugel, de functie om de door de voorband gecreëerde turbulentie weg te houden bij de rest van de wagen. Dit effect – outwash – dat door de frontwing endplate (zijschot van de voorvleugel, red.) en de geblazen as wordt gecreëerd zorgt ervoor dat de achtervleugel en de diffuser in schone lucht zitten. Hierdoor werken deze efficiënter.

Er zijn al veel teams geweest die de geblazen as, die werd geïntroduceerd door Red Bull, hebben gebruikt. Het is een van de vele trucjes in de aero-artillerie van de teams geworden. In de tussentijd is er niet veel aan het systeem gewijzigd. Toch is er gedurende het seizoen een FIA-richtlijn bijgekomen, die gericht was op Ferrari en haar systeem van leidingen. Door dit systeem werden de assen alleen in bochten geblazen.

Het kwam voor de andere teams – en zelfs de media – als een grote verrassing dat Ferrari een dusdanig systeem had kunnen bedenken. Er ontstonden veel vragen over hoe Ferrari dit in vredesnaam geheim had kunnen houden, aangezien de assen en leidingen gewoon zichtbaar zijn op de woensdagen en donderdagen voor een Grand Prix. Het blijkt dat het systeem het nieuws pas heeft gehaald toen een van de engineers van Ferrari een andere werkgever moest gaan zoeken. Zijn nieuwe broodheer heeft naar verluidt direct een vraag ingediend bij de FIA..

Beweegbaar bodywork is verboden en eenvoudige middelen die de leiding hadden kunnen sluiten waren direct wel aan het licht gekomen. Het systeem is dus bijzonder goed verborgen. Een bron in de paddock wist te vertellen dat Ferrari een hersluitbare klep gebruikte. Op het rechte stuk zou de klep gesloten zijn en kon de luchtstroom zich een weg banen door de as, op het moment dat de wagen de bocht doorgaat en er g-krachten op het systeem worden uitgeoefend gaat de klep open.

Ferrari probeerde hiermee een mix van downforce en weerstandsvermindering te bereiken. Op de rechte stukken zouden de ongeblazen assen minder effect hebben op de stabiliteit van de achterkant, waardoor de achtervleugel in valse lucht terechtkwam. Hierdoor werd de downforce minder, resultaat: de wagen rijdt harder. In de bochten gingen de kleppen juist open en de assen werden geblazen, waardoor de stabiliteit achter beter werd en daarmee de downforce ook.

Hoe Ferrari dit systeem heeft willen rechtvaardigen zal waarschijnlijk altijd een geheim blijven, wellicht hebben ze de set-up een onderdeel van de ophanging genoemd. Dat kan een manier zijn geweest waarop ze het 'beweegbare onderdeel' hebben vermeden. Uiteindelijk is het onderdeel verboden: Ferrari heeft het moeten verwijderen.

Gesneden of mesvormige vloer?

Ferrari werd rond dezelfde tijd getroffen door een tweede klap: de uiteinden van de vloer van de SF70H moesten worden aangepast, op verzoek van de FIA. Tijdens de eerste Grands Prix van het seizoen bewoog het uiteinde zichtbaar – een klein aerodynamisch detail creëerde een vin, vinnen worden door elk team gebruikt in dit gebied.
Zodra de luchtstroom links en rechts langs de sidepods stroomt, drukken de T-tray splitter en de bargeboards de lucht rond de wagen. De buitenkant van de vloer helpt om de lucht onder de vloer te laten ontsnappen, om langs de rand verder te gaan. Vormen die hierbij worden gebruikt zijn gekrulde randen, flaps boven de vloer – dit jaar hebben teams de rand van de vloer gesloten, om een sterker effect te creëren als de lucht uit de vloer wordt geleid.

In de reglementen staat beschreven dat elke opening in de vloer geen gat mag zijn, maar een opening die gelinkt is aan de zijkant van de vloer. Teams omzeilen dit handig door kleine openingen te maken, die legaal worden door een snede tussen de opening en de zijkant van de vloer. Deze snedes kunnen erg klein zijn en zelfs amper zichtbaar, maar de FIA accepteert ze al jaren.

Ferrari's vloerdesign was ietwat verschillend. In plaats van een 'opening en snede' leek het meer op een mes dat de vloer aan de voorkant kwam vergezellen, om aan de achterkant te openen. Dit was vooral om in de geest van de reglementen te blijven, ondanks dat het verschillend is van de 'opening en snede'-aanpak. De vorm van het 'mes' was echter slecht ondersteund en bovendien niet stijf genoeg. Zodoende was het vaak zichtbaar dat er iets wapperde, op het moment dat turbulente lucht langszij kwam. Het is vrij ondenkbaar dat dit een aerodynamisch trucje was – waarschijnlijker is dat het een onverwachtse bijzaak was van het design. Ondanks dat het werd verstevigd met metalen plaatsjes, was de 'mesvorm' niet sterk genoeg om de FIA te plezieren.

Voorafgaand aan de Grand Prix van Oostenrijk werd het systeem veranderd en kwam men op de proppen met een meer op het 'opening en snede'-systeem ogende aanpak. Het valt te betwisten of het Ferrari enig voordeel heeft opgeleverd.

Flexibele voorvleugel van Red Bull

Red Bull wordt al sinds 2009 geregeld op het matje geroepen voor flexibele aerodynamica, men heeft wel vaker bewegende onderdelen kunnen zien op haar wagens. Een update die mee werd gebracht naar Oostenrijk, waarin een nieuwe frontwing-endplate werd geïntroduceerd, zag ongebruikelijk genoeg dat de endplate niet parallel liep aan de vloer van de wagen. De endplate stond enigszins omhoog. Ook de 'vanes' die dienst doen aan de binnenkant van de endplate waren zichtbaar anders.

Ondanks dat deze wijzigingen verklaard konden worden als onderdeel van het gebruikelijke aero-ontwikkelingsprogramma rondom het controleren van de luchtcirculering bij de voorbanden, was het effect op de baan ietwat gecompliceerder. Als de wagens stilstonden, zag de voorvleugel er al vreemd uit. Dit was echter een visueel effect van de rechtopstaande endplate – de rake van de wagen maakte dit nog aparter. Op hoge snelheid werd duidelijk dat de endplates op een grotere hellingshoek opereerden dan tijdens het stilstaan. Dit kan worden uitgelegd door de nieuwe vanes aan de binnenkant, die het mogelijk maakten voor de vleugel om naar beneden te buigen onder druk van hoge snelheid.

De vleugel werd getest door de FIA, maar het is niet ongebruikelijk dat een vleugel de testweerstand kan verdragen en toch buigt op hoge snelheid. Red Bull erkende dat haar vleugel legaal was, maar voor Silverstone vroeg de FIA het team om de vleugel stijver te maken. Zodoende was er op de Silverstone-spec een metalen ondersteuning tussen de vanes en de vleugel te zien. Deze ondersteuning viel binnen de reglementen van de FIA en bond de twee onderdelen aan elkaar, ook al leek het gebruik van een lange, dunne ondersteuning niet geheel de manier om verdere beweging van het onderdeel te voorkomen. Het systeem wordt nog steeds gebruikt door Red Bull.

Reacties

Het laatste nieuws
Volledig
Compact

  1. zaterdag 11 november 2017

  2. Overzicht: alle Speleranalyses van FCUpdate.nl 10:45

      Overzicht: alle Speleranalyses van FCUpdate.nl

    Wekelijks schrijft Marco van der Heide, voormalig profvoetballer en tegenwoordig video-analist en sportschrijver, voor de…

Meer nieuws