Die Vorbereitungen der Formel 1 für die Saison 2021 laufen auf Hochtouren. Nachdem die Deadline für das neue Reglement auf Oktober verschoben wurde, arbeiten Liberty Media, die FIA und die Teams vor allem noch an den Feinheiten des Technischen Reglements.
Nun wurde ein weiterer wichtiger Schritt bei der Entwicklung der Regeln unternommen. Wie die Formel 1 bekanntgab, mietete man sich bereits im Juli in den Sauber-Windkanal in Hinwil ein, um dort das Windkanalmodell der letzten Entwicklungsstufe zu testen.
Eine Zeichnung des Modells veröffentlichte Motorsport-Magazin.com bereits zusammen mit vielen detaillierten Informationen zu den Plänen der Formel-1-Bosse. Im Windkanal wollten die Ingenieure nun Gewissheit, dass ihre CFD-Ergebnisse auch unter realen Windkanal-Bedingungen stimmen.
Die Ergebnisse des Tests werden allen Teams zugänglich gemacht, die anwesenden Sauber-Ingenieure gehörten nicht dem Formel-1-Team von Alfa an, sondern arbeiten für die unabhängige Beratungsfirma Sauber Engineering. Einen Vorteil für Alfa schließt die Formel 1 somit aus.
Aufgrund seiner Ausstattung eignet sich der Sauber-Windkanal perfekt für die Tests der Formel 1. Im Gegensatz zu den Teams geht es den Formel-1-Bossen bei ihrer Entwicklung nicht in erster Linie um die Performance des eigenen Autos. Oberste Prämisse bei den 2021er Regeln ist es, dass die Autos gut hintereinander herfahren können.
Dafür muss einerseits die Dirty Air, die das Auto selbst erzeugt, reduziert werden, andererseits die Aerodynamik auch weniger anfällig für Verwirbelungen sein. Bei den Windkanaltests ging es vor allem um den ersten Punkt.
Windkanaltests mit 50-Prozent-Modellen
Deshalb wählte das Ingenieursteam rund um Pat Symonds (Formel 1) und Nikolas Tombazis (FIA) ein 50-Prozent-Modell. Windkanalmodelle in Originalgröße sind seit Jahren aus Kostengründen verboten, die Teams dürfen maximal auf 60 Prozent skalierte Modelle nutzen.
Die Formel 1 setzte auf ein 50-Prozent-Modell, weil bei ihnen nicht die Messungen am Auto Priorität hatten. Hier ging es in erster Linie darum, die Bereiche hinter dem Auto zu messen. Weil die Windkanäle nicht unbegrenzt lang sind, kann man bei kleineren Modellen einen größeren Bereich dahinter messen.
Gleichzeitig ist der Sauber-Windkanal mit Messvorrichtungen perfekt dafür ausgestattet. Sensoren können dort in unterschiedlichen Abständen zum Auto automatisch nach oben und unten bewegt werden und liefern so umfassende Erkenntnisse über die verwirbelte Luft.
Nikolas Tombazis überbringt auf der offiziellen Formel-1-Website die gute Nachricht: "Grundsätzlich waren die Computersimulationen im CDF korrekt. Es gab keine größeren Überraschungen. Die Nachströmung ist [beim 2021er Modell] zwischen fünf und zehn Prozent gestört, aktuell befinden wir uns bei rund 50 Prozent. Aber es hängt von der genauen Konfiguration ab, die man testet." Symonds ist ebenfalls zufrieden: "Wir haben mehr erreicht, als wir zu Beginn des Projekts erwartet hatten. Mit den aktuellen Konfigurationen sind die Ergebnisse außergewöhnlich."
CFD-Simulationen erledigen den Rest
Auf zwei hintereinanderfahrende Autos im Windkanal verzichteten die Ingenieure aus gutem Grund. Um zwei Autos hintereinander zu testen, hätte man die Modelle noch deutlich kleiner skalieren müssen. Dabei werden die Ergebnisse ungenauer. 2008 hatte man bei der Entwicklung der 2009er Regeln 25-Prozent-Modelle dafür genutzt.
Heute ist die Technologie so weit fortgeschritten, dass die Ingenieure in diesem Fall auf Computersimulationen vertrauen. Im sogenannten CFD (Computational Fluid Dynamics) sind die Regelhüter den Teams überlegen.
Auch wenn die Teams mit ganzen Heerscharen an Ingenieuren an Lösungen tüfteln, die in erster Linie ihre Autos schneller machen und nicht die Formel 1 besser, die Regeln schieben ihnen bei CFD-Simulationen einen Riegel vor. Ähnlich wie Tests im Windkanal vom Reglement durch Zeiten begrenzt sind, sind es die Simulationen am Computer durch Terraflops.
Diese Grenzen gelten für die Formel 1 selbst freilich nicht. Außerdem können die F1- und FIA-Ingenieure auf die Rechenleistung der Super-Computer von Amazon zurückgreifen. Während die Teams üblicherweise mit 192 Prozessorkernen 95 Millionen Zellen im CFD berechnen, stehen den Regelhütern aktuell 1152 und bald sogar 2300 Prozessorkerne zur Verfügung. Damit können sie den virtuellen Raum in sagenhafte 550 Millionen Zellen unterteilen.
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