Formule 1-auto
Een moderne Formule 1-auto is een open, eenzits, openwielraceauto met grote voor- en achtervleugels en een motor geplaatst achter de coureur. De regelgeving omtrent de Formule 1-auto is uniek voor het Formule 1-kampioenschap. Volgens de regels moet elke auto door het eigen team gebouwd worden.
Inhoud |
[bewerken] Techniek
[bewerken] Motoren
Een decennium lang hebben Formule 1-auto's gereden met 3.0 liter V10-motoren (van 1995 tot 1997 hadden sommige auto's een V8-motor (de Ferrari 412T2 uit 1995 had zelfs een V12-motor), zonder super- of turbocharger. In een poging om de auto's langzamer te maken heeft de FIA besloten om vanaf 2006 de auto's te laten rijden met een 2.4 liter V8-motor met niet meer dan vier kleppen per cilinder. Van 2007 tot 2008 waren alle motoren beperkt tot 19.000 tpm. En sinds het begin van het seizoen van 2009 zijn alle motoren beperkt tot een toerental van 18.000 tpm om de betrouwbaarheid en levensduur van de motor te verlengen.
Toen de teams in het begin van de jaren 90 begonnen te experimenteren met verschillende soorten legeringen in de motoren heeft de FIA dit proberen te beperken door te bepalen dat alleen aluminium- en ijzerlegeringen gebruikt mochten worden voor de zuigers, cilinders, verbindingsstaven en krukas. Door de grenzen van de techniek op te zoeken zijn ingenieurs er toch in geslaagd om rond 2000 motoren te produceren die 18.000 tpm konden draaien. Elk jaar heeft de FIA nieuwe beperkingen moeten opleggen omdat de V10-motoren anders makkelijk 22.000 tpm en meer dan 1000 pk zouden hebben voortgebracht. Zelfs met de beperkingen produceerden motoren uit het seizoen van 2005 900 tot 980 pk, en konden ze meer dan 19.000 tpm draaien. De nieuwe 2.4L V8-motoren zouden tussen de 700 en 780 pk voortbrengen.
De teams met een klein budget kregen de optie om een jaar langer met de V10-motor te racen en zo de kosten voor de nieuwe motor te kunnen spreiden. De "oude" V10-motoren werden wel beperkt in hun toerental (zo'n 16.700 tot 17.000 tpm) om competitief te kunnen zijn met de andere teams. Scuderia Toro Rosso was het enige team dat van deze optie gebruik maakte.
Vanwege de extreme temperatuur die door de motor ontwikkeld wordt is koeling zeer belangrijk. In het uitlaatsysteem van de auto kunnen temperaturen van 1000° worden bereikt. Op snelheid zuigt het koelsysteem ongeveer 650 liter lucht per seconde door het systeem. Het brandstofverbruik ligt rond de 75 liter per 100 kilometer.
In alle auto's bevindt de motor zich tussen de coureur en de achteras. In de meeste gevallen maakt de motor structureel deel uit de van auto; de motor helpt de krachten op de auto te verwerken.
In 2004 dienden motoren een raceweekend mee te gaan, in 2005 werd dit verdubbeld naar twee weekenden. Indien een team van motor wisselde voordat de oude motor twee weekenden gebruikt was resulteerde dit in een straf van 10 plaatsen op de startgrid van de eerstvolgende race. Lichtelijk aangepast in 2007 werd deze regel in 2008 weer hersteld. In 2009 werd de regelgeving andermaal veranderd. Elk team mag acht motoren gebruiken gedurende het seizoen wat betekent dat sommige motoren drie weekenden zullen moeten meegaan.
Sinds de Grand Prix van China in 2006 is de ontwikkeling van motoren bevroren. Teams zullen de specificaties van de motoren tot minstens 2009 gelijk moeten houden.
[bewerken] Versnellingsbak
Formule 1-auto's zijn uitgerust met een semiautomatische versnellingsbak met zeven voorwaartse versnellingen, en een versnelling voor achteruit. De piloot verandert de gekozen versnelling door middel van paddels achter het stuur en een elektrisch-hydraulisch systeem voert de eigenlijke verandering uit. De aandrijving is verplicht op de achterwielen. Een moderne koppeling in een Formule 1-auto bestaat uit meerdere platen carbon en weegt slechts 1 kg.
Formule 1-auto's zijn tegenwoordig vrijwel zonder uitzondering uitgerust met een dubbelekoppelingversnellingsbak waardoor de kleine onderbreking in voortstuwing tijdens het schakelen nagenoeg verdwenen is. Het voordeel kan naar schatting oplopen tot 10 seconden op een complete race, een belangrijk voordeel. Sinds 2008 moeten versnellingsbakken verplicht vier races meegaan al mogen de ratios wel veranderd worden tussen de races in.
[bewerken] Aerodynamica
Aerodynamica maakte eind jaren zestig voor het eerst zijn opwachting op een Formule 1-auto. Het waren Lotus, Ferrari en Brabham die experimenteerden met de nieuwe techniek.
[bewerken] Vleugels
In vroege ontwerpen waren vleugels direct aan de ophanging bevestigd wat tot ongelukken en onveilige situaties leidde. Het werd snel bepaald dat vleugels vastgemaakt dienden te worden aan het chassis. De aerodynamica is ontworpen om zo veel mogelijk downforce te genereren bij een zo klein mogelijke weerstand. Naast de grote voor- en achtervleugel die beide nagenoeg de complete breedte van de auto benutten helpen alle zichtbare onderdelen mee met de geleiding van lucht over de auto. De verregaande techniek zorgt ervoor dat geen enkele andere raceauto in de buurt komt van de hoeveelheid downforce die een Formule 1-auto genereert.
De bargeboards aan de zijkant van de auto zorgen niet voor downforce op de conventionele manier zoals een voor of achtervleugel dat doet. De laatste generatie Formule 1-auto's beschikt over bargeboards die een vortex creëren aan hun uiteinde en zo een lagere druk onder de auto weten te bewerkstelligen.
Over de nieuwe auto's voor het seizoen van 2009 is uitgebreid gesproken. Het ging met name over de nieuwe diffusor waar de auto's van Brawn GP over beschikten. Na meerdere protesten verklaarde de FIA de diffusor in aanloop van de Chinese Grand Prix legaal.
[bewerken] Body
De auto's zijn grotendeels opgebouwd uit composieten van koolstofvezel en vergelijkbare zeer lichte materialen. Het minimumgewicht volgens de regels is 605 kg inclusief coureur. De auto's wegen echter significant minder dan het gesteld minimum. De teams dienen dan ook ballast toe te voegen. Dit geeft echter het voordeel dat zij door middel van de ballast de gewichtsverdeling van de auto kunnen perfectioneren.
[bewerken] Stuur
De coureur heeft de mogelijkheid om vele eigenschappen van de auto aan te passen tijdens de race. Dit doet hij via de computer die in het stuur verwerkt zit. Het stuur kan gebruikt worden om van versnelling te wisselen, de toerenlimiet te bedienen, het brandstofmengsel aan te passen, de rembalans te veranderen en de radio te bedienen. Data zoals het toerental, snelheid en versnelling wordt getoond op een lcd-scherm. Het stuur kan meer dan $30.000 kosten en weegt slechts 1,3 kg.
[bewerken] Brandstof
De brandstof die wordt gebruikt in Formule 1-auto's is vergelijkbaar met normale benzine. De mengverhoudingen van de brandstof worden echter veel strakker in de gaten gehouden. De gebruikte brandstof moet dezelfde elementen bevatten als reguliere consumentenbenzine. Dit in tegenstelling tot enkele Amerikaanse kampioenschappen waar brandstoffen met alcohol als basis mogen worden gebruikt. De mengverhoudingen worden aangepast aan de weersomstandigheden en het circuit om tot optimale prestaties te komen.
Om zeker te zijn van het feit dat alle teams zich aan de FIA regelgeving houden moeten Elf, Shell, Mobil en de andere brandstofteams voorafgaand aan de race een monster inleveren ter controle. FIA inspecteurs kunnen op elk moment een nieuwe monster nemen om die te vergelijken met het eerder ingeleverd exemplaar. In 1997 werd Mika Häkkinen geschrapt van de derde plaats bij de Grand Prix van België nadat de FIA had bepaald dat zijn brandstof niet uit de juiste samenstelling bestond.
[bewerken] Banden
In 2009 hebben slicks hun rentree gemaakt in de Formule 1, nadat deze in 1998 verboden werden.
De voorbanden mogen niet breder zijn dan 355 mm, achterbanden hebben een maximale breedte van 380 mm. Anders dan de brandstof lijken de banden nauwelijks op hun consumentenevenknie. Waar normale banden normaliter ongeveer 80.000 km meegaan zijn Formule 1-banden ontworpen voor een enkele race, iets meer dan 300 km. Dit is het gevolg van de zachte samenstelling van de band waarmee een zo groot mogelijke grip bereikt dient te worden.
Sinds de start van 2007 is Bridgestone de enige bandenleverancier in de Formule 1. Het bedrijf levert vier zogenaamde "compounds": Hard, Medium, Soft en Super Soft. Bij elke race zijn slechts twee van deze compounds voor de teams beschikbaar. In de eerste helft van het seizoen van 2009 bracht Bridgestone elke race twee types banden met minstens een "ertussen". Hard en Soft kon meegenomen worden maar niet Soft en Super Soft omdat deze het dichtst bij elkaar liggen. Later in het seizoen besloot Bridgestone dit niet voor alle races te gaan doen. Vanaf het seizoen 2011 worden de banden geleverd door Pirelli.
[bewerken] Remmen
Schijfremmen bestaan uit een draaiende cilinder en een remblok aan elk wiel. De cilinders worden sinds 1976 gemaakt van koolstofvezel vanwege de hogere weerstand en betere thermische eigenschappen ten opzichte van gietijzer. Deze remmen zijn ontworpen om onder extreme temperaturen, tot 1000 graden Celsius, te werken. De coureur kan de remkracht verdelen over de vier remmen en zo de auto optimaliseren voor het circuit. Dergelijke aanpassingen mogen alleen mechanisch en niet elektronisch plaatsvinden. Dit houdt in dat er meestal wordt gekozen voor een knop in de cockpit in plaats van een hendel op het stuur.
Een Formule 1-auto genereert tot 5,5 G bij het afremmen. Een veel hogere waarde dan de snelste sportwagens. Een Bugatti Veyron genereert "slechts" 1,3 G bij volledig afremmen. Het afremmen van 200 km/h naar stilstand neemt in een Formule 1-auto minder dan drie seconden in beslag waarbij slechts 55 meter wordt afgelegd.
[bewerken] Prestaties
Grand Prix-raceauto's staan aan de absolute technische top en combineren een onvergelijkbare snelheid en wegligging voor de coureur. Elke Formule 1-auto is in staat om van 0 naar 160 km/h en weer naar 0 te gaan in minder dan vijf seconden. Naast de hoge topsnelheid in een rechte lijn kunnen Formule 1-auto's ook buitengewoon snel door de bocht. De Formule 1-auto haalt deze hogere snelheden door de bochten dankzij de grip van de banden en de downforce van de vleugels. De bochtensnelheid ligt zo hoog dat coureurs speciaal de nekspier trainen. Aangezien de meeste circuits met de klok mee worden gereden ontwikkelen coureurs deze spier vooral aan een zijde van de nek. Dit zorgt ervoor dat circuits die tegen de klok in worden gereden zoals Imola en Interlagos veel zwaarder kunnen zijn dan andere circuits.
De combinatie van het lichte gewicht (605 kg), het vermogen (730 pk), de aerodynamica en de banden zorgt voor de extreme prestaties die een Formule 1-auto produceert. De belangrijkste ontwerpeigenschap van een Formule 1-auto is acceleratie en niet alleen topsnelheid. Acceleratie is niet alleen lineaire voorwaartse acceleratie maar bestaat uit drie types die elk belangrijk zijn voor de auto:
- Voorwaartse acceleratie
- Voorwaartse deceleratie
- Draaiende acceleratie
Deze eigenschappen moeten alle drie worden gemaximaliseerd om het optimale resultaat te bereiken.
[bewerken] Topsnelheid
De topsnelheid van de auto is in de praktijk beperkt door de lengte van het rechte stuk op het circuit. Er moet altijd een compromis worden gesloten tussen topsnelheid en wegligging vanwege de afstelling van de vleugels. De hoogste snelheid tijdens een race werd gehaald door Antonio Pizzonia in een BMW Williams, hij reed 369,9 km/h. Hij deed dit tijdens de Grand Prix van Italië van 2004.
