F1-bilar med ny aerodynamisk design

Foto: Mercedes-Benz Grand Prix Ltd.
Nya regler inför tävlingssäsongen 2017 har resulterat i många nya aerodynamiska förändringar på F1-bilarna. Mercedes-AMG F1 W08 EQ Power är i princip en helt ny F1-bil med många synliga förändringar jämfört med sin föregångare. Bilen är lägre, bredare och har fått en mer aggressiv design. Till det bidrar en helt ny utformning av exempelvis de bakre och främre vingarna. En ny design av den bakåtriktade främre vingen möjliggör en högre tolerans för kraftig turbulens vilket har stor betydelse för att ge bilarna högre hastighet. Bruno Lindl är ansvarig för forskning och utveckling på ebm-papst. Som aerodynamisk expert och en passionerad pilot på fritiden ger han sin syn på de många nyheterna inför årets tävlingssäsong. ”Det är betydande förändringar som genomförts vilket ställer stora krav på kunskap om grundläggande principer för aerodynamisk design. Det är många aspekter man måste ta hänsyn till och det gäller att göra bedömningar från olika vinklar och hur en bil fungerar ute på banan i konkurrens med andra bilar. Det går inte bara att förlita sig på resultaten från simuleringar och mätningar”.

Precis som för racerbilarna hos de övriga F1-stallen har W08 EQ Power + utformats för att optimera motoreffekten, få ner så mycket kraft som möjligt till däcken och för att ge bilarna maximalt grepp i exempelvis snäva kurvor. Vid höga hastigheter är inte bilarnas vikt tillräcklig för att ge önskat grepp. ”Det är därför F1-teamen använder olika aerodynamiska komponenter för att förhindra att drivhjulen tappar greppet och för att förarna ska klara av att köra i höga hastigheter även om sidokrafterna är mycket stora i många kurvor. Ett exempel är den främre vingen som minimerar de negativa effekter som kan uppstå på grund av turbulens från bilens egna framhjul och från bilar som ligger strax framför”, säger Bruno Lindl.

Förändringar som gör bilarna snabbare
W08 EQ Power + är lägre än stallets tidigare F1-bil vilket innebär att bilens tyngdpunkt har sänkts. Detta förbättrar både dragkraft och väggreppet vilket är extra viktigt i F1-banornas många snabba kurvor. För att förstå betydelsen av den nya bilens design är det dock viktigt att se till helheten då det är många faktorer som avgör hur bra och snabb en F1-bil är. Ett exempel är den nya utformningen av bilens front och den lägre framvingen som har stor betydelse för luftflödet runt bilen. ”I allmänhet är den viktigaste uppgiften för den främre vingen att skapa högre tolerans för den turbulens som genereras av bilen själv eller bilar framför. Den främre vingen förhindrar luftströmmar från att komma in under bilen och lyfta den eller försämra väggreppet. Detta är oerhört viktigt då bilens egen vikt inte är tillräcklig för att hålla kvar bilen på banan vid höga farter. Den bakre vingens uppgift är ge ett maximalt tryck nedåt så att kraften från motorn kan överföras till bakaxeln och bakhjulen utan att de spinner loss”, förklarar Bruno Lindl.

En tydlig aerodynamisk förändring hos W08 EQ Power är att bilen försetts med främre konstruktion med luftbafflar som liksom den främre vingen motverkar turbulens och förhindrar att luft strömmar in under bilen. Konstruktionen har stor betydelse för att kunna ge årets tävlingsbil en ökad stabilitet. Inom Formel 1 står utvecklingen aldrig stilla och Mercedes-AMG Petronas menar att de aerodynamiska förändringar som genomförts i kombination med andra nyheter konstruktionsmässigt kommer att spela en mer avgörande roll för resultaten under årets F1-säsong jämfört med tidigare år. En anledning är den osäkerhet som finns om vilken den faktiska effekten blir av alla nya förändringar. En sak är att göra simuleringar i testmiljö och att sedan se hur bilarna beter sig ute på banan. Till detta kommer att det inför årets säsong har funnits en större frihet för stallen att göra designförändringar. ”En effekt av det är att stallen har svårare att bedöma den turbulens som kan orsakas av bilar som ligger framför. Tidigare var det lättare att förutse den effekten. Som en erfaren pilot vet jag att det måste gå tre minuter mellan att flygplan landar för att man ska undvika de risker som uppstår på grund av den turbulensen som genereras när ett flygplan landar. Inom Formel 1 måste man ta liknande hänsyn men här är skillnaden att bilarna ligger mycket nära varandra under ett lopp vilket ställer mycket höga krav på såväl förarna som de utvecklingsteam som ska ge bilarna den mest optimala aerodynamiska designen”, avslutar Bruno Lindl.