Bodeneffekt in der F1: warum Autos hüpfen

Der Bodeneffekt in der Formel 1 nutzt den Unterboden, um Abtrieb zu erzeugen. Dieser Erklärtext behandelt die Rückkehr des Konzepts 2022 und warum Porpoising auftrat.

Der Bodeneffekt ist das aerodynamische Prinzip unter dem Auto, das einem Formel-1-Auto hilft, Abtrieb zu erzeugen, während Porpoising das Hüpfen ist, das er auslösen kann, wenn der Luftstrom instabil wird. In der aktuellen Reglementära, die 2022 begann, wurde der Unterboden wieder zu einer zentralen Quelle von Grip, wodurch beide Begriffe Teil der alltäglichen F1-Sprache wurden.

Bodeneffekt in der Formel 1 bedeutet, Abtrieb vor allem über die Unterseite des Autos zu erzeugen, statt sich so stark auf die obere Karosserie und die Flügel zu verlassen. Der Unterboden ist so geformt, dass er den Luftstrom durch Kanäle unter dem Auto beschleunigt; wenn diese Luft schneller wird, sinkt der Druck, und der Druckunterschied zwischen der Unterseite und der Luft über dem Auto drückt das Auto zur Strecke.

Dieses Prinzip erlaubt dem Auto, Grip zu erzeugen, ohne nur von großen, frei angeströmten Flügelflächen abzuhängen. Moderne F1-Unterböden in den Regeln ab 2022 nutzen Venturi-artige Tunnel und sorgfältig kontrollierte Kanten, um zu steuern, wie Luft unter das Chassis eintritt, beschleunigt und wieder austritt. Das Ergebnis ist starker Abtrieb, aber nur, wenn der Luftstrom unter dem Unterboden angelegt und stabil bleibt.

Die Formel 1 kehrte mit dem technischen Reglement 2022 zu einem bodeneffektgeprägten Konzept zurück. Das Ziel war nicht einfach, mehr Abtrieb zu erzeugen; vielmehr sollte mehr von diesem Abtrieb auf den Unterboden verlagert werden, damit die Autos die Luft hinter sich weniger stören als stark flügelabhängige Konstruktionen es tendenziell taten.

Eine sauberere Nachlaufströmung ist wichtig, weil sie es einem folgenden Auto ermöglicht, in Kurven näher dranzubleiben, ohne so viel aerodynamische Last zu verlieren. Einfach gesagt wollten die Regeln das Racing verbessern, indem sie den Nachteil verringerten, in der turbulenten Luft eines anderen Autos zu fahren. Deshalb wurden Unterboden, Kontrolle des Radsogs und die Formgebung der Karosserie zu so wichtigen Teilen der Reglementumstellung 2022.

Porpoising ist die wiederholte vertikale Schwingung, unter der ein Auto bei hoher Geschwindigkeit leiden kann, wenn sich der Abtrieb unter dem Boden aufbaut, das Auto näher an die Strecke sinkt, der Luftstrom dann abreißt oder zusammenbricht und das Auto plötzlich Last verliert. Sobald das Auto wieder anhebt, erholt sich der Luftstrom, der Abtrieb kehrt zurück, und der Zyklus kann sich wiederholen.

Der Name kommt daher, dass die Bewegung an einen Schweinswal erinnert, der sich durch Wasser bewegt. Obwohl Fans das Wort "Hüpfen" auch allgemein verwenden, bezeichnet Porpoising meist diesen aerodynamischen Zyklus und nicht jede Form von hartem Abrollen. Ein Auto kann auch aus mechanischen Gründen hüpfen, etwa durch sehr harte Federung oder durch Schläge von der Streckenoberfläche, aber Porpoising ist speziell mit instabilem Luftstrom unter dem Unterboden verbunden.

Teams reduzierten Porpoising, indem sie die Arbeitsweise des Unterbodens änderten und dem Auto ein stabileres Arbeitsfenster gaben. Das bedeutete oft, die Kanten des Unterbodens, die Tunnel, die Steifigkeit und das Abdichtungsverhalten zu überarbeiten, damit der Unterboden die Last gleichmäßiger erzeugte statt erst anzusteigen und dann wieder abzufallen.

Die Fahrhöhe war ein weiteres wichtiges Mittel. Das Auto etwas höher zu fahren konnte etwas Spitzenabtrieb kosten, machte den Luftstrom unter dem Unterboden aber oft weniger anfällig für Strömungsabriss. Abstimmungsänderungen an der Federung, an der Nickkontrolle und an der gesamten aerodynamischen Balance halfen ebenfalls, weil sie begrenzten, wie stark sich das Auto bei hoher Geschwindigkeit vertikal bewegte. Kurz gesagt tauschten die Teams in manchen Bereichen etwas reine Leistung gegen ein Auto ein, das die Fahrer über eine Runde und über eine Renndistanz konstanter nutzen konnten.