Nya utmaningar för förarna när F1-bilarna blir snabbare

ebm-papst är sedan 2014 officiell Team Partner till det framgångsrika F1-teamet MERCEDES-AMG PETRONAS. Snart inleds en ny F1-säsong med många nya utmaningar för teamet.

ebm-papst bidrar med teknik och speciallösningar till teamets F1-bilar, tävlingsdepåerna runt om i världen och även till teamets huvudanläggning i Brackley, Storbritannien. Samarbetet har utvecklats successivt och ebm-papst fläktlösningar bidrar på olika sätt till att underlätta både för teamets förare och personalen. Formel 1 och bilarna förändras ständigt som en följd av nya bestämmelser och inför tävlingssäsongen 2017, som inleds i Melbourne 26 mars, har det införts ett stort antal nya regler.
F1-bilarnas prestanda kommer att förbättras ytterligare och en prognos är att bilarna blir mellan 2-3 sekunder snabbare per varv beroende på tävlingsbana. För förarna innebär det att man ställs inför nya utmaningar då g-krafterna i kurvorna kommer att öka betydligt.

De största förändringarna av F1-bilarna gäller aerodynamiken och den tillåtna bredden på däcken. Framdäcken breddas med 6 cm och bakdäcken med 8 cm. I kombination med de aerodynamiska förändringarna blir resultatet en betydligt större downforce (nedåttryck från vingarna). Bilarna blir snabbare och påfrestningarna på förarna större. Dr. Jürgen Schöne som ansvarar för frågor som rör aerodynamik hos ebm-papst ger sin syn på förändringarna och aerodynamikens betydelse.

”Den kraftigt ökade downforcen innebär att farten i kurvorna blir betydligt högre. På en bana som Silverstone uppskattar man att bilarna kan köra cirka 25 km snabbare i kurvorna och det blir en utmaning för förarna även om de bredare däcken ger ett extremt bra grepp. Det är de nya reglerna som tillåter en bredare framvinge och längre nos som gett teamen möjlighet att förändra designen och optimera aerodynamiken. Designen av framvingen har mycket stor betydelse för bilarnas prestanda då den är helt avgörande för luftflödet över framhjulen, längs med bilarnas chassi som också blivit bredare och givetvis också bakvingen.

Många faktorer tillsammans ger sänkta varvtider
Alla FI-bilar kommer att bli snabbare tävlingssäsongen 2017, men Jürgen Schöne menar att det är varvtiderna som är det intressanta. ”Målet är att avverka ett varv på kortast möjliga tid. Det är också många parametrar som avgör hur snabba varvtiderna blir. Motorkraften, accelerationen, downforce samt förarnas skicklighet är det som tillsammans avgör hur snabbt en bil kan köra runt en bana. Aerodynamiken har också en mycket stor betydelse för att F1-bilarna den kommande säsongen blir flera sekunder snabbare per varv”.
Med en betydligt högre downforce ökar farten i kurvorna vilket leder till större påfrestningar på förarna. ”Förarna kommer att bli trötta tidigare under loppen och det är ingen tvekan om att detta blir en stor utmaning för samtliga förare som också tränat hårdare än någonsin inför en tävlingssäsong”, säger Jürgen Schöne.

En fråga många ställer sig är om den förändrade designen av bilarnas framvinge kommer att ha någon betydelse när bilarna ligger nära varandra under loppen. ”När bilarna slipstremar under ett lopp kommer aerodynamiken för den bil som ligger bakom en annan bil eller sist bland flera bilar att påverkas kraftigt av bilarna framför. För teamen är det därför viktigt att minimera de negativa effekter som detta innebär. Utformningen av framvingen har mycket stor betydelse då den utsätts för stora krafter när en bil slipstreamar och även kraftig turbulens. Utmaningen är att kunna ge vingen en geometri och aerodynamisk utformning som gör att man kan behålla en stark downforce trots turbulensen. För F1-teamens ingenjörer är detta ett komplext problem som gör att man utvecklar och testar olika lösningar. Framvingen har också en mycket avancerad konstruktion och är uppbyggt med ett flertal olika element och tredimensionella komponenter.

Kan man dra paralleller mellan en F1-bils framvinge och ett fläktblad?
”Möjligheten att kunna använda längre och bredare fläktblad är precis som för framvingar på F1-bilar viktiga parametrar även för oss på ebm-papst. När utrymmet i en applikation tillåter oss att använda fläktblad med så stor total yta som möjligt utnyttjar vi det eftersom det har betydelse för en fläkts verkningsgrad. Våra ingenjörers arbete och deras utmaningar har också stora likheter med de som ett F1-teams ingenjörer ställs inför. Det finns tydliga mål och specifikationer som styr utvecklingsarbetet. De har också liknande utvecklingsverktyg och i samarbetet med F1-teamet har vi upptäckt att deras ingenjörer precis som våra arbetar i olika steg med simuleringar, tester i labmiljö och ute på fältet när bilarna kör sina många testvarv. Istället för vindtunnlar använder vi speciella testriggar och medan F1-teamet testar ute på banan för att kunna göra sina utvärderingar tar vi fram mätvärden från tester i olika applikationsmiljöer. Total sett finns det ändå många likheter i hur vi arbetar med aerodynamik och design”, avslutar Jürgen Schöne.