Technische Analyse: Hoe de aerodynamische veranderingen het veld in 2021 dichter bij elkaar moet brengen

In de presentatie van het '2021-concept', tijdens de Grand Prix van Singapore, is het duidelijk geworden dat de Formule 1 een andere richting uit wil gaan. Wat gaat dit betekenen voor de toekomst? Zijn deze aerodynamische veranderingen in het voordeel van de sport? Gaat inhalen makkelijker worden en hoe gaan de auto's er uitzien? F1Today zocht het uit en kwam tot de conclusie dat de 2021 Formule 1-auto's wel erg dichtbij de huidige IndyCar DW12 komt.

Ross Brawn is één van de mensen in de ontwikkelingsgroep die deze kernpunten heeft onderzocht. Al tijden is er in de Formule 1 gebruik gemaakt van hulpmiddelen die eigenlijk niets met racen te maken hebben. DRS is hier het meest bekende voorbeeld van. Door de auto's vanaf 2017 sneller en agressiever te maken is er veel verloren gegaan op het gebied van close-racing. Sterker nog, een inhaalactie is hedendaags voor grote delen afhankelijk van de DRS en de bandencompound waarop men staat. Close-racing is eigenlijk niet meer van deze tijd. Brawn en zijn team zijn tot de conclusie gekomen dat minder downforce en langzamere rondetijden de kwaliteit van het racen gaat verbeteren. Brawn legde uit dat het type downforce en de werking van dit type van belang is. "Ons grootste doel is om een auto te ontwikkelen die kort achter haar voorganger kan rijden. We hebben in andere takken van autosport gezien dat dit mogelijk is, zoals bij de Formule 2 en IndyCar." Brawn spreekt hier over twee raceklassen die beide een eenheidsklasse zijn. Beide auto's zijn ontwikkeld en gebouwd door Dallara. "We hebben contact gezocht met IndyCar en Dallara, om te kijken welke aerodynamische werkingen hun auto's hebben. Ik denk dat we met ons nieuwe concept meer close-racing zullen gaan zien, hetgeen de sport alleen maar ten goede komt."

Het huidige probleem

Het huidige probleem bestaat voornamelijk uit de term 'wake-turbulence'. Dit houdt in dat de luchtstroom achter de auto dermate vervuild is, dat een achtervolger niet kort achter de auto aan kan rijden. De regels zijn voor 2019 al aangepast, om te kijken of men een stap in de juiste richting kan zetten. Brawn: "Met het 2019 aerodynamica-project krijgen we een goede indicatie of we op de juiste weg zitten. Ik ben persoonlijk van mening dat het een goede stap is. We hebben bepaalde cases uitgetest en zijn tot de conclusie gekomen dat het mogelijk moet zijn om vanaf 2019 de auto's dichter bij elkaar te laten rijden." Vanaf volgende jaar zullen de voorvleugels wijder worden, we kunnen ze gaan vergelijken met de 2009-voorvleugels. Daarnaast moet er verplicht een simpele endplate komen en is er een maximaal van vijf elementen per kant toegestaan. "De aerodynamische weg die we in 2017 zijn ingeslagen, heeft auto's geproduceerd die erg veel turbulentie hebben. Teams hebben er voor gezorgd dat er veel vuile lucht wordt afgestoten naar de achterkant van de auto, schone lucht wordt in dit geval gebruikt om hun eigen downforce te vergroten en de vuile lucht wordt gebruikt om de achtervolgende auto in de problemen te brengen. Het is zelfs zo erg dat een achtervolgende coureur bijna 40 tot 50 procent van haar downforce verliest, wanneer hij binnen twee seconde van zijn voorganger rijdt."

De intenties voor 2019

Het idee is om deze wervelingen vanaf 2019 te stoppen. Men is van plan om de vuile lucht die zich over de voorkant van de auto beweegt, te verminderen. Door aanpassingen aan de stijl van de voorvleugel en het vereenvoudigen van de endplates, de flaps op de voorvleugel en de brake ducts. Dit zal er voor zorgen dat de luchtweerstand een meer natuurlijk pad moet gaan volgen. Dit zal er in theorie op neerkomen dat men met minder downforce zal gaan rijden. Dit heeft als voordeel dat de achtervolgende auto makkelijker kan volgen. "Het eerste wat van belang was, was het reduceren van het aantal elementen die er op een voorvleugel zitten. We hebben een analyse gemaakt en zijn tot de conclusie gekomen dat er vanaf 2019 vijf elementen per kant worden toegestaan", aldus Pat Symonds die onderdeel is van de werkgroep. "We hebben de voorvleugel aan de bovenkant aangepast en aan de onderkant mogen alleen verticale dragers gezet worden. We hebben de vleugel ook iets breder gemaakt en de endplates mogen niet meer dan vijftien graden worden gekanteld. Deze toepassingen zullen voor een schonere airflow zorgen en voor een gelimiteerde werveling van vuile lucht. We hebben er voor gekozen om de brake ducts smaller te maken. Dat is essentieel om de vuile luchtstroming voor de achtervolger tegen te gaan."

De wijziging aan de achterkant 'mushrooming'

De gelimiteerde vuile lucht, die achter de auto zal worden afgevoerd, gaat in theorie betekenen dat het veld dichter bij elkaar zal komen. De achtervleugel zal 50mm wijder en 20mm dieper worden. Dit gaat leiden tot een sterkere luchtstroom opwaarts. De turbulente en vuile lucht zal naar boven worden afgevoerd en niet naar beneden. Door deze turbulente lucht naar boven af te voeren, ontstaat er een gat in de lucht. De turbulente lucht die men over de auto naar boven laat aflopen, wordt in de vakwereld 'mushrooming' genoemd. Dit komt doordat de luchtstroming de vorm van een champignon krijgt. "De achtervleugel zal ons moeten helpen om close-racing te krijgen," aldus Nikolas Tombazis, tegenwoordig hoofd van het aerodynamische programma voor single-seaters van de FIA. "We denken dat de kritieke situatie ongeveer tussen de vijftien en twintig meter ligt. Als auto's tussen deze afstand van elkaar rijden, hopen we dat hun downforce-level met slechts tien procent afneemt. Het is moeilijk om hier een getal aan te geven. Ik denk dat de trend om steeds meer downforce te winnen uiteindelijk het grootste probleem is geworden, waarom auto's elkaar niet meer konden volgen. Als we deze wijzigingen voor 2019 niet hadden toegepast, zou het racen nog slechter zijn geworden. Wij geloven er in dat Formule 1-auto's op korte termijn net zo kunnen vechten als toerwagens tijdens een cup-race."

Wat te doen met het Drag Reduction System?

Op dit moment houdt de technische groep het gebruik van DRS na 2021 open. Dit wil zeggen dat men eerst gaat kijken of er vanaf 2019 verbetering in het racen gaat komen. Komt men er achter dat er in 2019 makkelijker kan worden ingehaald en dat de coureur de bepalende factor is, dan is men bereid dit systeem over boord te gooien. Eerst gaat men in 2019 testen met een DRS-vleugel die 20mm meer flap heeft. Charlie Whiting is er van overtuigd dat DRS dan op meerdere plekken te gebruiken zal zijn. Zeker gezien het feit dat er circuits zijn waar rechte stukken te klein zijn om hem te gebruiken. Whiting zou graag zien dat het gebruik van DRS op kleine circuits gaat worden uitgebreid. "We zullen het mogelijk moeten maken om DRS op korte en smalle circuits effectief te laten werken. We gaan nu proberen om de DRS-zones uit te breiden. Dit hebben we afgelopen jaar bijvoorbeeld al op Silverstone gedaan. Op circuits als Melbourne zal het moeilijk worden, aangezien we daar al aan ons maximum zitten. Melbourne is overigens geen graadmeter of de reglementswijzigingen voor 2019 gaan werken en dat heeft te maken met het unieke karakter van het circuit."

De 2019 regels ingegeven door de DW12

"De snelheid zal in 2019 lager liggen dan in 2018. Dat is duidelijk. Maar het is voor ons een 'testjaar', om te kijken of onze bevindingen daadwerkelijk een stap in de goede richting is. Het is in deze interessant om naar de IndyCars te kijken. Zij hebben hun downforce ook gereduceerd en dat is het racen ten goede gekomen. De coureurs zijn erg tevreden over de progressie die het racen op de road-courses heeft meegebracht. Ze hebben misschien wel wat problemen op de ovals, maar over het algemeen heeft hun aero-pakket winst opgeleverd voor de toeschouwers", aldus Brawn. Kijkende naar de stijl van de voor- en achtervleugels die men voor 2021 op het oog heeft, kan men de conclusie trekken dat Formule 1-auto's IndyCar-achtige vormen gaan aannemen. Hoe deze beoogde reglementswijzigingen er daadwerkelijk uit gaan zien, is nog niet helemaal zeker. "Het is het domein van de FIA, maar realistisch gezien denk ik dat we eind 2019 meer weten. Dat zal iedereen ongeveer vijftien maanden geven om aan de auto's voor 2021 te werken. We moeten het niet nog langer uit gaan stellen, anders gaat het project te kostbaar worden en zal de tijdsdruk op de engineers toenemen. Ik ben er zeker van dat we met een goede ontwikkeling een geweldig product kunnen leveren", aldus Brawn. Wat duidelijk is geworden, is dat de Formule 1 op dit moment voor een langetermijnvisie kiest, iets wat in het verleden niet altijd plaatsvond. De Formule 1 heeft in al haar onderzoeken de DW12, met het huidige aeropakket, als basis gebruikt. Onder het motto 'een goede basis leggen en die uitbouwen', zijn Brawn en zijn team in elk geval op de goede weg. We moeten in 2019 gaan kijken of deze reglementswijzigingen een stap in de goede richting zijn. Mochten deze in wijzigingen in 2019 niet voldoende effect hebben, wordt het opnieuw tijd om te kijken of er een ander concept plaats moet vinden.