Formel 1 2022: Der neue geschwungene Heckflügel erklärt

Die Formel-1-Rennwagen für die Saison 2022, deren ersten Prototyp wir beim diesjährigen Großen Preis von Großbritannien gesehen haben, unterscheiden sich deutlich von den Fahrzeugen, die in dieser Saison fahren. Weitgehend besteht Einigkeit darüber, dass sie optisch wesentlich attraktiver wirken werden.

Die Unterschiede zwischen den Autos von 2021 und 2022 sind offensichtlich. Besonders schnell fallen die größeren Räder ins Auge: Statt der bisherigen 13-Zoll-Felgen kommen künftig 18-Zoll-Felgen zum Einsatz.

Entscheidend soll jedoch die Aerodynamik der neuen Formel-1-Rennwagen sein, denn sie verfolgt das seit Langem bestehende Ziel, Überholmanöver zu erleichtern und die Konkurrenz im Rennen zu erhöhen.

Der für 2022 vorgesehene Einsitzer wirkt deutlich „aufgeräumter“ als die Formel-1-Autos von 2021. Das liegt an bereinigten Aerodynamikflächen, deren Anzahl reduziert und deren Gestaltung vereinfacht wurde.

Dadurch können die neuen Fahrzeuge zwar nicht mehr so viel Downforce – also Abtrieb beziehungsweise negativen Auftrieb – erzeugen wie die Autos von 2021. Das vorrangige Ziel der neuen Aerodynamik war jedoch nicht weniger Downforce, sondern die Erzeugung von weniger „schmutziger Luft“.

„Schmutzige Luft“ – was bedeutet das?

Gemeint ist nicht verschmutzte Luft. „Dirty Air“, wie der Begriff auf Englisch lautet, bezeichnet die turbulente Luftströmung, die hinter einem Fahrzeug entsteht, wenn es sich durch die Luft bewegt. Der Fahrer des folgenden Einsitzers spürt die Folgen dieser Turbulenzen rasch, weil sie den Luftstrom beeinträchtigen.

Die Aerodynamikflächen seines Autos arbeiten weniger effizient. Somit wird auch weniger Downforce erzeugt, was wiederum geringeren Grip und niedrigere Kurvengeschwindigkeiten zur Folge hat.

Ein Auto, das dicht hinter einem anderen fährt, verliert zwischen 35 % seines Downforce bei 20 m Abstand und 46 % bei 10 m Abstand. Das erklärt zu einem großen Teil, weshalb es für einen Fahrer so schwierig ist, am Heck des verfolgten Fahrzeugs zu bleiben.

Es ist daher unerlässlich, die Menge der erzeugten „schmutzigen Luft“ zu verringern – und genau hier soll die Aerodynamik des neuen Einsitzers den Unterschied machen.

Besonders viel Neugier und Diskussionen weckt beim neuen Formel-1-Rennwagen der Heckflügel: Sein Design könnte kaum stärker von den heute in der Formel 1 eingesetzten Lösungen abweichen.

Der geschwungene Heckflügel der Formel 1

Die Flügel aktueller F1-Einsitzer ähneln einer Box: Zwei gleichmäßige Flügelprofile, also der eigentliche Flügel, werden von zwei senkrechten, flachen Platten umschlossen, den sogenannten Endplatten.

Diese Lösung erzeugt sehr große Mengen an Downforce, verursacht hinter dem Fahrzeug allerdings auch erhebliche Turbulenzen. Verantwortlich dafür sind vor allem eben diese Endplatten.

Sie lenken den Luftstrom über die Flügelprofile und verstärken den Bereich hohen Luftdrucks, der oberhalb des Flügels entsteht. Dadurch steigen die Downforce-Werte. Gleichzeitig erzeugen sie jedoch Wirbel, die in der Fahrzeugspur starke Turbulenzen auslösen und den Luftstrom für das nachfolgende Auto verschlechtern.

Beim neuen Heckflügel ist das Konzept grundlegend anders: Gerade und flache Elemente verschwinden, sämtliche Bauteile sind geschwungen, und Endplatten gibt es nicht mehr. Der von den Endplatten erzeugte „Zaun“-Effekt entfällt. Ein Teil der Hochdruckluft oberhalb dieses gebogenen Flügels kann seitlich entweichen, wodurch sowohl der Downforce als auch die erzeugte Menge „schmutziger Luft“ sinken.

Um den Verlust an Downforce auszugleichen, erhalten die Formel-1-Autos der Saison 2022 einen neuen Unterboden. Er ist nicht länger flach, sondern verfügt über Venturi-Tunnel über seine gesamte Länge, die den Bodeneffekt erzeugen. Beim Durchströmen dieser Tunnel wird die Luft beschleunigt und erzeugt einen Sog, der das Auto förmlich auf den Asphalt drückt. Damit wird der Fahrzeugboden – und nicht mehr die Aerodynamikflächen auf der Oberseite wie etwa der Heckflügel – zur wichtigsten Quelle für Downforce.

Diese Lösung arbeitet effizient und unterstützt zugleich das Ziel, weniger „schmutzige Luft“ hinter dem Fahrzeug zu erzeugen.

Wie der neue Heckflügel die Luftströmung lenkt

Dennoch wird weiterhin „schmutzige Luft“ entstehen. Vollständig vermeiden lässt sich das nicht, da es eine Folge davon ist, dass ein Objekt die Luft verdrängt. Der neue geschwungene Heckflügel besitzt allerdings noch einen weiteren „Trick“.

Entgegen der erwarteten Vorgehensweise ist er so ausgelegt, dass er die „schmutzige Luft“ zur Mitte und direkt hinter den Heckdiffusor führt. Eigentlich würde man erwarten, dass diese turbulente und unerwünschte Luft vom Fahrzeug weggeleitet wird.

Der Grund dafür liegt wiederum im neuen Unterboden. Wie bereits erläutert, erzeugt nun vor allem der Fahrzeugboden den Downforce, indem er die Luft durch seine Venturi-Tunnel in Richtung Heckdiffusor beschleunigt.

Der beschleunigte Luftstrom, der aus dem Unterboden kommt und über den Diffusor austritt, erfasst die „schmutzige Luft“, die der geschwungene Heckflügel in diesem Bereich gebündelt hat. Anschließend leitet er sie nach oben und vom nachfolgenden Auto weg. Das erklärt auch die zweite, tiefer positionierte Flügelstruktur direkt über dem Diffusor.

Sie erzeugt einen Niederdruckbereich, der diesen Effekt verstärkt: Die turbulente Luft wird angesaugt, damit der Luftstrom des Diffusors sie mitnehmen kann. Clever, oder?

Das Ergebnis? Das folgende Auto verliert bei 10 m Abstand nur noch 18 % seines Downforce, statt der zuvor genannten 46 %!

Weitere Details zum neuen geschwungenen Heckflügel erklärt ein Video des Fahrers Scott Mansell – nicht verwandt mit Nigel Mansell – vom Kanal Driver61. Das Video ist auf Englisch und ohne Untertitel.