Formule 1 is een sport die wordt gedefinieerd door hoe snel ingenieurs natuurkundige problemen kunnen oplossen. De transmissie en de aerodynamica zijn de twee pijlers waarop deze techniek rust. Men verplaatst macht. De andere beweegt lucht. Als je het mis hebt, ben je gewoon een heel dure presse-papier.
De verschuiving van zes naar zeven versnellingen
De taak van de transmissie is wreed in zijn eenvoud: neem het motorvermogen en gooi het naar de achterwielen. Het wordt rechtstreeks aan de achterkant van het motorblok vastgeschroefd. Binnenin zie je nog steeds bekende componenten. Een versnellingsbak. Een verschil. Een aandrijfas. Maar de regels dicteren de details.
Je hebt minimaal vier versnellingen vooruit nodig. Het maximum is zeven. Lange tijd waren zesversnellingsbakken de standaard. Toen veranderde de sport. Nu zijn zevenversnellingsbakken de norm. Er is ook een achteruitversnelling. Het klinkt triviaal totdat je met een snelheid van 200 km/u achteruit uit een grindbak probeert te komen.
De versnellingsbak wordt aangesloten op het differentieel. Deze set versnellingen laat de achterwielen met verschillende snelheden draaien als je aan het stuur draait. Zonder dit zou je de banden eraf scheuren of een as breken. Het differentieel wordt vervolgens aangesloten op de aandrijfas. De kracht raakt het asfalt.
Schakelen is niet hetzelfde als uw dagelijkse woon-werkverkeer. Er is geen H-patroon shifter. Chauffeurs gebruiken peddels achter het stuur. Linkerpeddel terugschakelen. Opschakelen met rechter peddel. Het is snel. Het is nauwkeurig. Het is handmatig van opzet, ook al voelt de uitvoering elektrisch aan.
Volautomatische transmissies zijn in concept legaal, maar in de praktijk verboden. Lanceringscontrolesystemen die de verschuiving automatiseren, zijn ook illegaal. Waarom? Kostenbeheersing en chauffeursvaardigheid. Als een computer elke dienst perfect kan optimaliseren, wordt de bestuurder een passagier. De sport wil een coureur die elke fractie van een seconde met de auto vecht.
Vleugels die naar beneden duwen
Aerodynamica definieert een F1-auto net zo goed als de motor. Hoge snelheid vereist twee dingen: lage luchtweerstand en hoge downforce. De auto’s zijn laag en breed om door de lucht te snijden. Maar ze moeten ook aan de grond worden vastgemaakt.
Vleugels doen dat werk. Ze verschenen in de jaren zestig. Ze werken volgens dezelfde principes als vliegtuigvleugels. Behalve dat vliegtuigvleugels lift creëren. F1-vleugels creëren neerwaartse kracht. Die kracht houdt de auto in bochten op de baan. Ingenieurs passen de hoek van de voor- en achtervleugels voortdurend aan. Ze zijn op zoek naar de ideale balans. Minder weerstand betekent meer snelheid op rechte stukken. Meer downforce betekent meer grip in de bochten.
In de jaren zeventig realiseerden Lotus-ingenieurs zich dat de auto zelf een vleugel zou kunnen zijn. Ze ontwierpen een onderstel dat lucht onder het voertuig wegzoog. Eronder ontstond een lage druk. De auto werd naar beneden getrokken. Het heette grondeffect. Het was snel. Het was ook gevaarlijk. Auto’s zouden vast komen te zitten op de baan. Chauffeurs verloren de controle. De sport verbood het. Aan de onderkant gelden nu strenge regels.
Tegenwoordig moet de vloer vlak zijn vanaf de neuskegel tot aan de achteraslijn. Na die lijn hebben ingenieurs meer vrijheid. De meesten gebruiken een diffusor. Dit is een naar boven vegend apparaat onder de motor en versnellingsbak. Het leidt lucht naar boven en via de achterkant naar buiten. Het effect is zuigkracht. Gratis meer downforce.
Luchtstroombeheer is alles. Eindplaten bevinden zich aan de randen van de voorspatborden. Ze pakken de lucht op en geleiden deze langs de zijkant van de auto. Ze voorkomen dat turbulente lucht naar het midden stroomt. Dan zijn er de bargeboards. Deze bevinden zich net achter de voorwielen. Ze vangen de chaotische lucht uit de banden op. Ze versnellen het. Ze maken het schoon. Ze zorgen voor nog meer downforce.
Het resultaat is verbluffend. De totale gegenereerde neerwaartse kracht bedraagt ongeveer 2.500 kilogram. Of 5.512 pond. De auto weegt ongeveer 750 kilogram. De neerwaartse kracht is ruim vier keer het gewicht van de auto zelf. Je kunt een bocht nemen met snelheden waarbij een auto van de baan zou vliegen.
Dit is alleen de krachtoverdracht en de lucht. De vering moet de G-krachten opvangen. De remmen moeten je tegenhouden bij een hogere snelheid dan de natuurkunde zou moeten toestaan. De banden moeten blijven plakken. Die zullen we hierna bekijken.
