Formel-1-Genie Newey im Interview: Das Problem mit Porpoising

Dieses Interview erschien in Ausgabe 86 unseres Print-Magazins. Am Ende des Jahres veröffentlichen wir traditionell einen kleinen Teil unserer Print-Artikel kostenfrei auf der Website. Viel Spaß beim Lesen!

MSM: Können Sie uns zum Einstieg die Herausforderungen erklären, die das viel diskutierte Porpoising, das Springen und Hüpfen der neuen Fahrzeuggeneration, mit sich bringt?
Adrian Newey: Es handelt sich um ein klassisches Problem der Kontrolltheorie. Wenn man ein aerodynamisches Regelwerk hat, das Ground Effect zulässt, wird der Anpressdruck umso größer, je näher das Auto am Boden ist. Wenn diese Wirbel oder Strukturen, oder was auch immer es sein mag, das für den Abtrieb sorgt, ins Stocken geraten oder sich separieren, verliert man Downforce, das Auto federt wieder auf und der Zyklus wiederholt sich. Das ist nichts Neues. Ich glaube, die Venturi-Autos der späten 70er und 80er Jahre hatten das auch. Sicherlich hatten viele Gruppe-C-Autos und so weiter damit zu kämpfen, einschließlich der aktuellen LMP2-Fahrzeuge, es ist also ein bekanntes Phänomen. Aber obwohl es nichts Neues ist, ist es vielleicht vielen aus der jüngeren Generation von Formel-1-Aerodynamikern unbekannt.

Es ist also nicht neu, aber warum ist es dann so schwierig, es in den Griff zu bekommen oder einfach nur zu simulieren?
Adrian Newey: Das erste Problem ist, dass Windkanalmodelle im Allgemeinen starr gehalten werden. Und wenn man das Modell des Autos starr hält, sieht man das Problem nicht. In der Vergangenheit hat man versucht, instationäre Bewegungen von Windkanalmodellen durchzuführen, aber das ist eine Kunst für sich. So wie es die Reynolds-Zahl für die Skalierung von Geschwindigkeit und Maßstab gibt, gibt es noch eine andere Größe, die Froude-Zahl, die die Frequenz im Verhältnis zum Maßstab und zur Geschwindigkeit bestimmt (das Verhältnis zwischen der Trägheit der Strömung und dem externen Feld), mit der man das Modell bewegen muss, um das Geschehen auf der Strecke nachzubilden. Wenn ein Auto auf der Rennstrecke mit fünf oder sechs Hertz springt, muss man beim maßstabsgetreuen Modell auf eine viel höhere Frequenz gehen, was dynamische Probleme verursacht. Wenn man ein Modell in Originalgröße hätte, könnte man das tatsächlich nachbilden, oder zumindest viel besser, als es im Moment möglich ist. Aber man müsste einen Weg finden, das Auto nicht starr aufzuhängen, um das zu erreichen. Damit wäre das Problem letztendlich gelöst oder könnte gelöst werden.

Wie schwierig ist es, das Porpoising-Problem zu lösen?
Adrian Newey: Zuallererst muss man das Problem richtig verstehen, was an sich schon nicht so einfach ist. Danach muss man versuchen, Lösungen zu finden, die das Problem verringern, ohne dass man an Abtrieb verliert. Wenn Sie so wollen, befinden Sie sich in diesem klassischen Kompromiss zwischen Leistung und Komfort.

Tritt das Porpoising an einer anderen Stelle auf als bei den Autos aus den 1970er und 80er Jahren?
Adrian Newey: Ich war damals noch an der Universität, daher kann ich die Frage nicht vollständig beantworten. Aber ich denke, das Phänomen des Zusammenbruchs von Strömungsstrukturen wird genau dasselbe sein. An den Stellen, an denen sie bei diesen Autos zusammenbrechen, gab es keine nennenswerten Wirbelstrukturen, wie wir sie heute haben. Ich bin mir also sicher, dass es anders ist. Die Grundprinzipien sind jedoch dieselben. Diese Autos sind aerodynamisch ziemlich kompliziert, was ihre Strömungsstrukturen angeht. Was also tatsächlich vor sich geht und wo es zusammenbricht, wird von Team zu Team unterschiedlich sein.

Gehen wir zur nächsten Änderung über: Wie gefallen Ihnen die neuen 18-Zollreifen von Pirelli?
Adrian Newey: Betrachtet man die neuen Reifenparameter im Vergleich zu denen der letzten Jahre, so hat sich durch die Änderung des Felgendurchmessers nicht viel geändert, da das Verhalten der Seitenwände in etwa gleich geblieben ist. Und die Seitenwand bestimmt normalerweise die Steifigkeit und die Charakteristiken. Sie sind natürlich ein wenig anders, und wir stehen noch am Anfang, um sie zu verstehen. Dennoch scheinen sie sich nicht großartig von den Pirellis früherer Generationen zu unterscheiden. Obwohl sie natürlich viel schwerer sind. Ich persönlich glaube, dass der Grund für die großen Felgen darin liegt, den Wagen mehr wie ein Straßenauto aussehen zu lassen, was ein bisschen komisch ist.

Erlauben die Reifen mit niedrigerem Profil eine bessere Kontrolle über die Federung?
Adrian Newey: Wie gesagt, die Seitenwände haben ein sehr ähnliches Verhalten, nur die Reifen sind größer. Der Felgendurchmesser ist größer geworden, der Gesamtdurchmesser des Reifens ist größer geworden und die Seitenwand ist nicht viel flacher. Unterm Strich ist die Federrate des Reifens in etwa gleich, so dass sich aus Sicht der Fahrdynamik nur sehr wenig ändert.

Wie beurteilen Sie die Aerodynamik der neuen Autos?
Adrian Newey: Ich finde das Prinzip, Autos beim Überholen zu helfen, indem man die Empfindlichkeit des nachfolgenden Autos gegenüber dem vorausfahrenden verringert, in Ordnung. Ich denke, dass es hilft, um etwas besser überholen zu können. Ich glaube nicht, dass es eine bedeutende Veränderung darstellt, aber es wird ein wenig helfen. Das Einzige, was ich sagen würde, ist, dass dies die bedeutendsten Änderungen der Aero-Regeln sind, die wir seit dem Verbot der Venturi-Autos in der Formel 1 Ende 1982 erlebt haben.

Wenn man eine so bedeutende Regeländerung vornimmt, die unweigerlich viele weitere Veränderungen mit sich bringt, dann wird das wahrscheinlich dazu führen, dass sich das Feld in den ersten Saisons weiter auseinanderzieht. Sagen wir einfach, dass ich denke, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, wie man es hätte machen können. Die Realität ist, dass wir jetzt Autos mit einem Startgewicht von über 900 kg haben. Das liegt weit unter dem, was früher als schwer für Sportwagen galt. In nur wenigen Jahren hat sich das Gewichtslimit von niedrigen 600 kg und 30-40 kg Ballast an Bord auf Autos mit 800 kg und mehr erhöht. Und wir alle arbeiten wie verrückt daran, das derzeit vorgeschriebene Mindestgewicht zu erreichen.

Kurz gesagt, die Autos sind größer und schwerer geworden und aerodynamisch nicht besonders effizient, weil sie einen hohen Luftwiderstand haben. Ich finde es ein bisschen schade, dass die Formel 1 diesen Weg eingeschlagen hat, vor allem, weil es im Moment die Notwendigkeit und Gelegenheit gibt, genau das Gegenteil zu tun. Offensichtlich ist diese falsche Richtung die gleiche, in die sich die allgemeine Automobilindustrie in letzter Zeit entwickelt hat: immer größere und schwerere Autos und die Besessenheit der Leute, ob sie nun mit Batterien oder mit Benzin fahren. Das größte Problem ist die Energiemenge, die benötigt wird, um das verdammte Ding zu bewegen, unabhängig davon, woher diese Energie kommt. Es scheint, dass das technische Regelwerk der Formel 1 das nicht begreift, weil die großen Autohersteller das natürlich nicht wollen. Ich denke, dass es für viele Teams die größte Herausforderung der Saison sein wird, die Autos auf das Mindestgewicht zu bringen.

Wie hat sich die Budgetbeschränkung auf die gesamte Entwicklung des Fahrzeugs ausgewirkt?
Adrian Newey: Es ist für alle schwierig. Ich stimme völlig zu, dass die Formel 1 ein ständiges Wettrüsten vermeiden und die Kosten senken muss. Ob man dies hauptsächlich durch eine Kostenobergrenze erreicht - was der Weg ist, den die Formel 1 eingeschlagen hat - oder durch andere Mittel, ist sehr umstritten. Die Realität ist, dass es sehr kompliziert ist, dies auf finanziellem Wege zu erreichen. Ich bin sicher, dass es viele Übernahmen geben wird und dass sich einige Leute, wie Sie sich vorstellen können, in einigen Bereichen Freiheiten nehmen werden. Und es wird sehr schwierig sein, das bis ins kleinste Detail zu kontrollieren.

Nun könnte man sagen, wenn man es nicht kontrollieren kann, sind dann die letzten fünf Prozent wichtig? Aber das Problem ist, dass wir alle enorme Fixkosten haben. Das, was übrig bleibt, kann man also in Forschung und Entwicklung stecken. Wenn man es so betrachtet, machen diese letzten paar Prozent einen großen Unterschied aus. Und wenn wir uns in der Situation befinden, in der wir jetzt sind, wo so ziemlich jedes Team in der Startaufstellung die Kostenobergrenze erreicht hat, kann man leicht argumentieren, dass der Kostendeckel eigentlich zu niedrig ist. Meiner Meinung nach sollte der Budget Cap ein Wettrüsten zwischen den besten zwei oder drei Teams verhindern und nicht das gesamte Feld nach unten ziehen.

Ist es für Sie eine größere technische Herausforderung, ein Auto nach einem Regelwerk zu konstruieren als nach den Vorgaben eines Buchhalters?
Adrian Newey: Das stört mich nicht, denn es ist nur eine weitere Einschränkung, und in gewisser Weise ist es eine interessante Sache, die man berücksichtigen muss. Das an sich ist also in Ordnung. Was ich fürchte, ist der Spielraum, den die Vorschriften im Hinblick auf die Fairness möglicherweise noch lassen. Und auch die Tatsache, dass wir, wie viele andere Teams auch, leider Personal abbauen mussten. Das fühlt sich wirklich nicht richtig an.

Ich weiß, dass wir noch am Anfang stehen, aber wie empfinden Sie diese Ära im Vergleich zu früheren?
Adrian Newey: Heutzutage haben wir natürlich dieses unglaublich eng gestrickte und umfangreiche Regelwerk, das die Form der Autos stark einschränkt. Auf der anderen Seite haben wir diese fantastischen Forschungsinstrumente, die es uns ermöglichen, ein gutes Verständnis zu erlangen. Natürlich gibt es immer noch Überraschungen, und das Problem mit dem Porpoising ist ein perfektes Beispiel dafür. Aber im Großen und Ganzen verhalten sich die Fahrzeuge wie erwartet, vor allem, wenn man sie erst einmal verstanden hat. Wenn es eine wesentliche Änderung der Regeln gibt, wird sie nicht allzu dramatisch sein, wenn man die Autos gut versteht. Böse Überraschungen sind eher ungewöhnlich.

Wie würde Ihr ideales Reglement für ein Formel-1-Auto aussehen?
Adrian Newey: Ein geringes Gewicht und aerodynamische Effizienz sind die beiden wichtigsten Merkmale. In der Formel 1 wird oft über die Relevanz für die Straße gesprochen, und sie hat dazu beigetragen, bestimmte Bereiche im Verkaufsraum populär zu machen. Die Karbonfaserverkleidung ist ein gutes Beispiel dafür. Und die Schaltwippen am Lenkrad. Als die Turbo-Ära in den 1980er Jahren begann, wurden auf dem Automobilmarkt mehr Autos mit Turbolader produziert. Obwohl es keinen direkten technischen Austausch gibt, kann die Formel 1 durchaus Trends verbreiten.

Es ist richtig, dass die Ökologie derzeit ein großes Thema ist, und die Formel 1 kann und sollte dabei eine Rolle spielen. Aber es gibt all diese Debatten darüber, woher die Energiequelle kommen sollte - ob elektrisch, Biokraftstoff, synthetischer Kraftstoff, Wasserstoff usw. - und es kursieren eine Menge Fehlinformationen zu diesem Thema, besonders auf der elektrischen Seite. Die Menschen beginnen zu begreifen, dass der Kohlenstoff-Fußabdruck bei der Herstellung und Entsorgung eines Elektrofahrzeugs viel größer ist als bei einem Benzinfahrzeug. Aber die Annahme, dass Strom aus Wind- oder Sonnenenergie emissionsfrei ist, ist einfach nicht richtig. Wenn man sich eine Windturbine anschaut, insbesondere eine Offshore-Windturbine, dann wird eine enorme Menge an Beton für die Errichtung der Struktur benötigt. Und Beton ist einer der schlimmsten Faktoren für CO2-Emissionen. Außerdem enthalten diese Strukturen viel Aluminium und Kupfer, die in der Herstellungsphase ebenfalls sehr umweltschädlich sind. Es ist also gut, aber es ist nicht Null.

Worüber niemand zu sprechen scheint, ist die Energiemenge, die für die Fortbewegung des Fahrzeugs verbraucht wird. So erhalten die Hersteller derzeit eine Ausnahmegenehmigung, wenn sie ihre Autos größer und schwerer machen, was die CO2-Emissionen angeht, vorausgesetzt, sie machen sie am Auspuff weniger umweltschädlich. Wo ist da die Logik? Sie wird von der Regierung vorangetrieben, die von den Autoherstellern beeinflusst wird, was heutzutage dem Motorsport sehr ähnlich ist. Einige der Änderungen in der Formel 1 sind ebenfalls das Ergebnis von Lobbyarbeit. Meiner Meinung nach brauchen wir also kleinere, leichtere und energieeffizientere Autos. Leider hat die Formel 1 im Moment mit diesen neuen Regeln genau das Gegenteil erreicht.

Sollten wir vielleicht ein Gewichtslimit für alle sicherheitsrelevanten Dinge festlegen und dann ein Höchstgewicht für den Rest?
Adrian Newey: Einige der Sicherheitsaspekte werden natürlich zu einem sich selbst verstärkenden Problem. Je schwerer das Auto ist, desto stärker muss es sein. Ein Teil [der Gewichtszunahme] kommt von den Power Units, ein Teil von den Sicherheitsmaßnahmen und ein Teil von anderen Regeln. Meiner Meinung nach braucht es eine komplette Überarbeitung. Natürlich müssen die Autos schnell sein, denn wir alle wissen, dass das Fernsehen sie langsamer aussehen lässt und sie dadurch weniger dramatisch wirken. Deshalb müssen sie, um im Fernsehen gut auszusehen, richtig schnell sein, was sie auch sind. Aber es gibt andere Möglichkeiten, die viel effizienter sind als die Wege, die die Formel 1 derzeit beschreitet.

Im vergangenen Jahr konnte Red Bull zum ersten Mal seit 2013 wieder den Konstrukteurs-Titel der Formel 1 gewinnen. Neweys neueste Schöpfung, der RB18, war das das schnellste Auto im Feld. In unserem neuesten Print-Magazin nehmen wir auch Red Bulls Leistung im Jahr 2022 unter die Lupe.