F1 Techniek | De airbox van Alpine, de diffuser van McLaren en high-rake bij Red Bull

Iedere Grand Prix nemen de teams nieuwe onderdelen mee om de bolides zo veel mogelijk te optimaliseren. We hielden je natuurlijk al op de hoogte van de laatste technische snufjes in ons verzamelartikel, nu licht F1Maximaal je iedere Grand Prix de meest in het oog springende technische ontwikkelingen uit en leggen we uit hoe ze werken.

Na de testdagen in Bahrein zijn we nog maar weinig wijzer geworden over de pikorde op de grid, wel zagen we een breed assortiment aan technologische ontwikkelingen. Voor een groot deel zijn ze een gevolg van de nieuwe reglementen omtrent de vloer. De FIA zag graag iets minder downforce op de bolides, nu blijkt echter dat de teams het gros van de downforce terug hebben weten te krijgen. Zo zagen we een jumbo-airbox bij Alpine, een opvallende diffuser bij McLaren, zagen we Red Bull en AlphaTauri vasthouden aan hun 'high-rake'-concept en liet Mercedes eindelijk zijn bijzondere vloer zien.

De nostalgische airbox van Alpine

Het zal niemand ontgaan zijn, de enorme airbox van Alpine stak er namelijk met kop en voornamelijk schouders flink bovenuit ten opzichte van de andere bolides op het circuit. Het doet direct denken aan de enorme motorkappen die we kennen van de jaren ’70, toen dit soort motorkappen voor het eerst hun intrede deden in de sport. Je zou door deze 'ouderwetse' oplossing ook verwachten dat het team zichzelf in de voet geschoten heeft, echter zit er wel het nodige denkwerk achter en lijkt het team van Alpine er weinig pijn van te hebben geleden. De pace lag namelijk hoog gedurende de wintertests.

Maar wat opvalt: de rolstructuur, de luchtinlaat en tevens de structuur die intact blijft als de auto over de kop rolt, is onveranderd gebleven. Enkel het bodywork daarachter is een stuk breder gemaakt (zie foto). De reden voor de enorme motorkap is ook in directe zin ergens anders op de bolide terug te vinden. Namelijk in de grootte van de sidepods. Die zijn dit jaar een stuk kleiner ten opzichte van afgelopen seizoen. Dat komt vooral doordat het team ervoor heeft gekozen om de radiatoren uit de sidepods te halen en deze binnen de motorkap te plaatsen.

Maar waarom zou je in hemelsnaam meer gewicht hoger willen plaatsen? Dat kan er namelijk voor zorgen dat het zwaartepunt hoger komt te liggen, terwijl je dit idealiter zo laag mogelijk plaatst ten behoeve van de stabiliteit van de auto. Voor Alpine is de verplaatsing van de radiatoren simpelweg een compromis voor meer downforce op de auto. Door de radiatoren te verwijderen uit de sidepods, kunnen zij er met een slimme airflow voor zorgen dat er zo veel mogelijk lucht over de vloer kan, wat dan natuurlijk weer zorgt voor meer downforce. Er is dus meer ruimte voor luchtstromen over de vloer, die dit jaar door nieuwe reglementen een stuk kleiner is geworden.

De toch-wel-legale diffuser van McLaren

Er waren wat vraagtekens omtrent de nieuwe diffuser van McLaren. Het team vond een oplossing voor de verloren downforce aan de achterkant van de bolide, door langere, aflopende vinnen te plaatsen aan de weerzijden versnellingsbakkast. Deze vinnen (lastig zichtbaar, maar zie foto hieronder) zijn langer dan de toegestane 50mm voor de diffuservleugels. Dat levert een voordeel op bij het soepel richting geven aan de lucht onder de bolide vandaan, waardoor de lucht sneller kan bewegen en er meer negatieve druk wordt gecreëerd.

Lang verhaal kort levert bovenstaand gegeven downforce op. Het meest opvallende is echter de lengte van de vleugels, die zorgden namelijk voor wat scheve blikken in de pits. Deze zijn dus langer dan de overige vleugels, waardoor men zou kunnen denken dat het illegaal is. Het blijkt echter zelfs dat het legaal is. Ontwerper James key was daarom juist verrast dat andere teams er geen gebruik van maakten. De vraag is echter hoeveel effect het heeft. McLaren liet echter zien dat zij veel in huis hebben wat betreft pace, het is dan ook goed mogelijk dat meer teams deze oplossing overnemen.

Het high-rake concept bij de RB16B

Misschien geen technische ontwikkeling, maar wel ontzettend belangrijk om te begrijpen: het high-rake concept van Red Bull. Verschillende F1-prominenten denken dat de Oostenrijkse renstal in 2021 een flink voordeel hebben op teams die met lagere rake rijden. De rake is simpel gezegd de hellingshoek van de vloer, gemeten tussen de voor- en achterkant van de bolide. Een hoge rake betekent dus dat de achterkant van de auto een stuk hoger staat dan de voorkant, dit om aerodynamisch voordeel te krijgen. Red Bull heeft de achterkant van de RB16B net als voorgaande jaren relatief hoog staan. Andere teams, zoals Mercedes, volgen dit concept niet.

Het voordeel zit hem in de luchtstromen die onder de auto versnellen met als oorzaak de hoge rake. Aan de voorkant van de auto staat de vloer dicht op het asfalt, waardoor luchtstromen door een smalle opening schieten. Door deze smalle opening wordt de lucht onder de auto 'geperst'. Na deze vernauwing is er weer een verbreding, wat ervoor zorgt dat de luchtstroom onder de auto daar een hogere snelheid krijgt, wat weer resulteert in een lagere luchtdruk onder de auto.

Aangezien bovenstaand principe niet voorkomt bij de luchtstroom die óver de auto heen gaat, is de luchtdruk, en dus de kracht, die van boven op de auto werkt groter dan degene die op de onderkant werkt, wat zorgt voor een netto kracht die naar beneden is gericht. Dit draagt bij aan de downforce die gegenereerd wordt, waardoor de grip beter is. Bij een high-rake concept werkt dit principe nog beter, omdat de ratio vernauwing naar verbreding groter is.

Door de reglementswijzigingen van seizoen 2021 moeten alle Formule 1-teams de vloer onder hun bolide flink aanpassen, met als gevolg minder aerodynamisch voordeel aan de onderkant van de wagens. Elk team probeert te compenseren met de verminderde neerwaartse druk, maar bij Red Bull en AlphaTauri lijkt het er op dat hun high-rake concept er voor zorgt dat ze minder inleveren dan bijvoorbeeld Mercedes, die duidelijk meer aan het glibberen was tijdens de testdagen in Bahrein.

De opmerkelijke vloer van Mercedes

Mercedes probeerde het zo lang mogelijk geheim te houden, de nieuwe vloer van de W12-bolide. Bij de testdagen in Bahrein werd al snel duidelijk waarom: de kampioensrenstal heeft namelijk extreem veel aanpassingen gedaan die het aerodynamische verlies van de ingekorte vloer moeten beperken. Een groot aantal flappen, golven en hoeken moeten de luchtstromen afbakenen. Dit doen ze met de intentie om de achterkant van de vloer als een soort verlengstuk van de diffuser te gebruiken.

De lage rake van Mercedes zorgt er namelijk voor dat de diffuser kleiner is dan die van concurrent Red Bull. De golvende structuur van de vloer moet dit gaan compenseren. Vorig jaar deed Mercedes dit met 'enclosed holes', gaten aan de achterkant van de vloer waardoor luchtstromen de diffuser kunnen bereiken. Dit mag in 2021 niet meer, vandaar de extreem veranderde W12-vloer.

Door: Marnik Kok (m.kok@f1maximaal.nl) en Merijn Kramer (m.kramer@f1maximaal.nl)

Wil je meer weten over de technische snufjes op de bolides? Stuur gerust een mail met een vraag of stel ze hieronder! Dan behandelen we deze in de volgende F1Techniek.