Downforce

De kop is eraf. De geest is uit de fles. Het Formule 1 seizoen is begonnen.
Elders op de site is al verteld hoe de race door ons beleefd werd dus daar ga ik niets meer over zeggen. Ik zou nog wel wat willen zeggen over de oorzaak van het gebrek aan inhaalacties en het zelfs achterwege blijven van pogingen daartoe.
Downforce is wat engineers en aerodynamica specialisten slapeloze nachten bezorgt, wat coureurs doet watertanden en wat ons de huidige ‘kwaliteitsraces’ in de Formule 1 oplevert.
Peter Wright, een pionier op het gebied van downforce, kwam een jaar of 10 geleden een andere pionier tegen; Jim Hall. Wright was de uitvinder van het grondeffect dat door Lotus in de jaren ’70 als eerste met veel succes werd toegepast en Jim Hall experimenteerde in de jaren ‘60 met veel plezier allerlei aerodynamische bedenksels uit op zijn Chapparals in de CanAm. Engelsman Wright begroette de Amerikaan Hall met de woorden: “Wij kennen elkaar alleen uit de tijdschriften maar samen hebben wij de motorsport met de grond gelijk gemaakt.”

Jim Halls Chapparal

Wrights Lotus 79

Het was een wat macabere manier om over je eigen werk te spreken maar Wright had wel een punt. Door het ontdekken van downforce als gevolg van het zogenaamde grondeffect gingen wagens harder en harder en aanvankelijk leverde dat hele leuke races op, vooral tussen de goed met downforce bedeelde teams en de teams die daar wat minder van hadden. Die laatste groep loste dat vaak op met brute kracht, gewoon een sterkere motor erin. In diezelfde tijd kwamen ook de turbomotoren in de Formule 1, dus we zagen veel duels tussen Britse teams als Williams, Lotus en Brabham die het grondeffect uitstekend onder de knie hadden en de fabrieksteams van Renault, Ferrari en Alfa Romeo die dat niet hadden maar konden compenseren met hun voor veel geld ontwikkelde turbo’s.
Wright’s grondeffect werd gecreëerd door aan de zijkanten van de wagens, onder het chassis, afdichtstrips te plaatsen, zogenaamde skirts. Daarmee ontstonden tunnels onder de wagens waarin een vacuüm gezogen werd. Daardoor werd de grip beter, ging de snelheid omhoog en werd het grondeffect alleen maar versterkt, met een nóg grotere downforce als gevolg. Althans, dat was wat ik er van begreep. Het leuke was wel dat de wagen die een andere wagen volgde geen last had van turbulentie en dus in staat was om zeer dicht te kunnen volgen. Wat de mogelijkheid tot inhalen ook bevorderde.

Het grondeffect versterkt zichzelf dus naarmate de snelheid omhoog gaat maar als er aan de zijkant zo’n skirt afbreekt dan is het grondeffect ook meteen weg. Vooral midden in een snelle bocht wil je dit niet meemaken. Na een aantal heftige crashes door skirts die afbraken werden deze na 1982 verboden en was daarmee het grondeffect verdwenen.
Om de downforce te verhogen werd er daarna veel geld en tijd gestoken in de aerodynamica van de wagens. In een interview met Alan Jenkins, ontwerper bij McLaren, Penske, Arrows en Stewart, las ik de filosofie achter de aerodynamica. “Wij aero freaks bestuderen lucht. We nemen de wagen erbij en bestuderen van neus tot staart hoe de lucht die we tegenkomen over de wagen stroomt. Die luchtstroom moet van voor naar achter niet of nauwelijks verstoord worden. Zo kruipen wij over de hele wagen tot we bij de staart zijn aangekomen. Wat de lucht daarna doet kan me niet schelen. Of eigenlijk wel, het liefst laat ik daar een pakket turbulentie achter waar de volger mee mag afrekenen….”

Alan Jenkins

Na het verbod op turbo’s in 1989 werd de aero afdeling van elk team alleen maar belangrijker. Gevolg was dat tijdens Formule 1 races de geslaagde inhaalpogingen steeds schaarser werden. De snelheid van een Formule 1 auto werd steeds hoger maar inhalen werd steeds meer afhankelijk van een verschil in motorvermogen, bandenslijtage of een defect aan boord van de tegenstander. Door de turbulentie achter en tussen de wagens werd het steeds lastiger je goed te positioneren om een inhaalpoging te wagen. Er werd meer-en-meer downforce gegenereerd door de F1-wagens en de races werden steeds saaier.
In de eerste jaren van deze eeuw werd voor het eerst het verband gelegd tussen de door de aerodynamica gegenereerde downforce en de kwaliteit van de races. De aero maakte het onmogelijk een inhaalpoging te wagen en daar moest iets aan worden gedaan. Met mechanische downforce, met behulp van skirts of, heel simpel, bredere banden, zou dat geen probleem zijn.
In 2009 werd een eerste poging gedaan om iets aan de downforce te doen: smallere wagens, smallere vleugels. Voor dat seizoen had Patrick Head van de “Overtaking Group” becijferd dat in 2008 een wagen gemiddeld 2,5 seconde per ronde sneller moest zijn om te kunnen inhalen. Dat betekende dat de snelste wagen kansloos was om de langzaamste te passeren. In 2009 ging heel wat downforce verloren maar voordat het jaar om was hadden de specialisten het leeuwendeel van de kracht al weer teruggevonden.
Met de introductie van de huidige motorformule werd het mes gezet in de downforce maar werd er vooral op bandengebied gerommeld. Banden moesten snel slijten zodat er een soort bandenloterij zou ontstaan. Gevolg was dat er nauwelijks werd ingehaald en dat coureurs op hun tenen door de bochten kropen. De roep om meer aantrekkelijke races werd hoorbaar. Het antwoord: bredere banden, bredere wagens en meer aero. Een gemiste kans volgens mij. De race in Australië was daar het bewijs van. Niemand die elkaar op een fatsoenlijke manier kon inhalen en een verzameling aan roadtrains, wel toepasselijk voor Australië trouwens. De wagens reden perfect, maar geracet werd er niet.

Een paar jaar geleden gaf Jacques Villeneuve nog zijn visie op de zaak. De Canadees was zoals altijd luid en duidelijk: “Weg met die aerodynamische downforce, geef de rijder 300 pk meer en brede banden en geef ze verder standaard-aerodynamica die te weinig downforce geeft voor het vermogen van de motoren. Dan zie je nog eens races”. Maar veel coureurs geven juist de voorkeur aan teveel downforce zodat de wagen als op rails rijdt.
“Het is met downforce en coureurs hetzelfde als met salaris. Geef iemand 2 maal zoveel salaris, schroef dat vervolgens een jaar later weer met een kwart terug en iedereen begint te klagen; ‘Hoe kan ik zo rondkomen?’. Terwijl dat twee jaar daarvoor met minder geld geen probleem was. Met downforce gaat het ook zo. Jarenlang wordt het meer en meer, maar zodra het minder wordt weten coureurs niet waar ze het hebben. Maar als je er een paar uur ervaring mee hebt opgedaan is er geen probleem meer”. Was getekend Rick Mears, de 4-voudig Indy 500 winnaar.
Mede op basis van zijn advies zijn de aero-pakketten in Indycar aangepast en zou een coureur voor zijn gevoel wat teveel vermogen moeten hebben in de bochten. In de jaren ’80 en ’90 reed een Indycar coureur vol gas over het rechte stuk van Indianapolis maar moest de voet bij het ingaan van de bochten opgetild worden en met hangen en wurgen werd de exit gevonden. En dat 800 bochten lang….
In de 21e eeuw kreeg de aerodynamica ook Indy in haar greep en reden de Indycars de volledige ronde vol gas. “Ze konden net zo goed een lifter van het parkeerterrein halen en achter het stuur zetten” brieste Bobby Unser een keer na de Kansas 200, die was verreden als één lange optocht.
Met de nieuwe aeroregels hoopt Indycar de look-and-feel van de jaren ’80 en ’90 weer terug te brengen. Volgende week is de eerste grote proef in Phoenix, waar de race de laatste twee jaren een saaie bedoening was. De Formule 1 zou er verstandig aan doen om eens goed op te letten.

Indycar nieuwe stijl, of is het oude stijl?

Overigens is Australië natuurlijk maar één race. Als het in de volgende races echter hetzelfde gaat als in Melbourne dan moet er toch echt achter de oren worden gekrabd.

Wright en Hall hebben de motorsport niet met de grond gelijk gemaakt. Motorsport is een verzameling individuen die geweldige oplossingen bedenken om de snelheid te verhogen en om de snelheid te kunnen beteugelen. Ik kan mij niet voorstellen dat er geen knappe koppen rondlopen die de downforce kunnen beteugelen. We gaan het zien.
Downforce op aerodynamische basis, het is momenteel de grote beperkende factor in de racerij. Maar het is juist de grote aanjager als het gaat over snelheid. En daarin zit nu juist de spagaat waardoor het zo moeilijk is om iets te verbeteren aan de racerij.

Jacco