Ferrari - F1-Concept 2021 - Livery by Tim Holmes Tim Holmes / FOM
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Formel 1 Auto für 2021

Neues Auto im Look der 10 Teams

Das Formel-1-Auto für 2021 nimmt Gestalt an. Die FIA hat Details zum F1-Renner der Zukunft verraten. Dazu zeigt Ihnen auto motor und sport die ersten Bilder des Modell mit den Designs der zehn Teams.

Seit zwei Jahren arbeiten Techniker der FIA und des Formel-1-Managements bereits am F1-Auto für 2021. Bis Juni gab es zehn Entwicklungsschleifen. Kurz vor der Sommerpause haben die Verantwortlichen dann endlich die erste offizielle Zeichnung des Modells veröffentlicht. Doch mit dem Schwarz-Weiß-Modell konnten sich die Fans noch keinen vernünftigen Eindruck davon machen, wie die kommende F1-Generation wirklich aussehen wird.

Der britische Grafik-Designer Tim Holmes hat die Zeichnung mit Leben gefüllt und auf das Modell die individuellen Designs der zehn Teams „lackiert“. So bekommt man endlich eine Idee, was uns in anderthalb Jahren erwartet. Die Bilder haben wir für Sie in die Galerie gepackt.

Die F1-Verantwortlichen haben zuletzt auch schon ein paar Infos zur Technik aus dem Sack gelassen. Wichtigstes Ziel: Der Rennsport soll wieder spektakulärer werden. Dafür muss das Auto für 2021 vor allem vier Vorgaben erfüllen:

  1. Es soll im Bereich von zehn Metern hinter einem anderen Auto nur noch 5 bis 10 Prozent Abtrieb verlieren. Momentan sind es 50 Prozent.
  2. Der Abstand vom schnellsten zum langsamsten Auto im Feld soll sich um die Hälfte reduzieren.
  3. Die Autos sollen optisch schön aussehen.
  4. Die Kosten sollen drastisch gesenkt werden.

Die Motor-Technologie soll dazu noch umweltverträglich und nachhaltig sein, um junge Leute und Sponsoren anzulocken. Formel-1-Sportdirektor Ross Brawn bedauert: „Wir können leider nicht mehr zurück zu V8-Motoren, auch wenn sich einige Puristen das wünschen. Es würde aber dem Image unseres Sports zu großen Schaden zufügen.“

Es ist so etwas wie eine Entschuldigung dafür, dem Druck der vier Hersteller nachgegeben zu haben. Sie wollten die aktuellen Motoren unbedingt behalten, obwohl sie vielen der geplanten Reformen im Weg stehen. Als zusätzliches Element wird schrittweise synthetischer CO²-neutraler Kraftstoff („E-Fuel“) eingeführt. Es beginnt mit einer Beimischung von 25 Prozent und soll bis 2025 auf 100 Prozent erhöht werden.

F1 2021 - Modell Juli 2019
ams
Die Schwarz-Weiß-Zeichnung zeigt praktisch den letzten Stand der Entwicklung. Bis Oktober könnte es aber noch kleinere Änderungen geben.

F1-Auto für 2021 mit weniger als 10% Abtriebsverlust

Noch nie in der Geschichte der Formel 1 wurde so viel Arbeit in ein neues Reglement investiert. Eine zehnköpfige Expertengruppe unter der Leitung von Pat Symonds und Nikolas Tombazis arbeitet mit Hilfe von Windkanaltests und CFD-Simulation und der Unterstützung einiger Teams daran, ein Auto zu bauen, das einerseits die verwirbelte Luft kontrolliert nach hinten abstrahlt, und sich andererseits weniger sensibel im Verkehr verhält.

Die letzten CFD-Animationen zeigen den Unterschied zwischen einem 2019er und einem 2021er Auto deutlich auf. Bei beiden ist in einem Bereich von 10 Metern hinter dem Auto eine riesige Wolke zu sehen, die aussieht wie ein Vulkanausbruch. Während sich die Wirbelschleppen bei den heutigen Autos in Bodennähe weiterbewegen und exakt den Frontflügel des Verfolgers treffen, werden sie in Zukunft nach oben abgelenkt. Das nachfahrende Auto fährt nur noch in Ausläufern der Turbulenzen.

Das gezielte Umlenken der schlechten Luft wird durch eine Vielzahl von neuen Vorschriften garantiert. Sie geben den Autos der Zukunft ein anderes Gesicht. Und das Maßnahmenpaket wird den Abtrieb um rund 20 Prozent reduzieren. Die Experten der FIA schätzen, dass die Werte auf den Beginn des Jahres 2017 zurückkehren werden.

FIA-Technikchef Tombazis erklärt das Grundprinzip: „Das Problem heute ist, dass die Ingenieure zu viele Freiheiten haben, die an den Vorderrädern entstehenden Luftwirbel in ihrem Sinne zu kontrollieren. Das aber schafft genau die Probleme, mit denen wir heute zu kämpfen haben. Die Verwirbelungen werden um das Auto herumgeleitet und treffen sich hinter dem Heckflügel in einem Bereich, in dem das nachfolgende Auto fährt. Unser Ziel war es, den Ingenieuren die Möglichkeiten zu nehmen, diese Luftwirbel zu kontrollieren.“

Der besseren Übersichtlichkeit wegen haben wir stichwortartig die Eckpunkte zusammengefasst:

  • Ein simpler Frontflügel mit drei Elementen und geraden Endplatten
  • Eine tiefe Nase
  • Zwei kleine Kotflügel über den Vorderrädern
  • Voll verkleidete Felgen, um zu verhindern, das verwirbelte Luft nach außen abgeleitet wird.
  • Kompletter Verzicht auf Leitbleche, um die verwirbelte Luft innerhalb der Räder vorbeizuleiten.
  • Lange Seitenkästen mit klar definierten Kühleinlässen und Luftabweisern vor den Hinterrädern, um die Strömung zwischen Verkleidung und Rädern vorbeizuführen.
  • Ein Unterboden mit zwei Tunneln rechts und links der Referenzebene. Sie reichen bis zum Diffusor.
  • Ein Heckflügel mit Unterflügel. Beides passt sich der Form des Diffusors an und lenkt im Zusammenspiel die Luft nach oben.
  • Simplere Heckfügelendplatten, um die Erzeugung von virtuellen Wirbelschleppen zu vermeiden

Der Groundeffect unter dem Auto hat technisch nichts mit dem Modell der späten 70er Jahre zu tun. Damals wurden unter die Seitenkästen Flügelprofile geschraubt und mit Abdichtung durch Schürzen ein abgekapselter Raum zur Erzeugung von Anpressdruck geschaffen. Den Groundeffect der Zukunft muss man sich als riesigen Diffusor vorstellen.

Innerhalb der Tunnel unter der Verkleidung sind keinerlei Flügelstrukturen erlaubt. Das Comeback aktiver Aufhängungen wurde diskutiert, aber wieder verworfen. „Es hätte die Ingenieure dazu animiert, die Aerodynamik extrem spitz auszulegen. Damit wäre sie aber auch wieder anfällig gegen kleine Mengen verwirbelter Luft gewesen“, erklärt Tombazis.

Formel 1 im CFD-Modell: Wirbelschleppen sichtbar gemacht

CFD-Aerodynamik-Vergleich 2018 vs. 2019
CFD-Aerodynamik-Vergleich 2018 vs. 2019 Grafik Frontflügel 2019 Grafik Frontflügel 2019 CFD-Aerodynamik-Vergleich 2018 vs. 2019 18 Bilder

Höhere Leistungsdichte im F1-Feld

Autos, mit denen man besser überholen kann, sind eine Sache. Das Feld näher zusammenzubringen eine andere. Dazu ist nach Ansicht der Reformer ein ganzes Paket von Maßnahmen nötig. Auf der einen Seite ein Budgetdeckel und eine gerechtere Verteilung der Einnahmen. Auf der anderen Seite die Einschränkung technischer Freiheiten und das Verbot komplizierter Technologien, die den großen Teams Vorteile verschaffen.

Das bringt die Ingenieure der Teams derzeit noch auf die Palme. Sie sprechen von Einheitsautos durch die Hintertür, von Gleichmacherei, von einem Verrat an der DNA der Formel 1. Ross Brawn hält dagegen: „Wer besser arbeitet wird auch ab 2021 noch besser sein. Dann aber nicht mehr zwei Sekunden, sondern nur noch zwei Zehntel. Für die Teams macht es keinen Unterschied. Für die Fans schon.“

Das F1-Management will den Zuschauern eine breitere Palette an möglichen Siegern präsentieren, mehr Teams, die für das Podium in Frage kommen, mehr Überraschungen. In den 72 Grands Prix seit 2016 stand nur bei vier Rennen ein Fahrer auf dem Podium, der nicht für Mercedes, Ferrari und Red Bull fuhr. Die letzte Führungsrunde eines Piloten außerhalb der drei Top-Teams geht auf den GP England 2015 zurück. Nichts dokumentiert die Zweiklassengesellschaft der Formel 1 mehr als diese Statistiken.

Mit einem Problem werden die Macher der Formel 1 leben müssen. Budgetdeckelung und neues Reglement kommen gleichzeitig. Das heißt, dass die 2021er Autos noch mit den unlimitierten Budgets entwickelt werden können. Die Verschiebung der Regelfindung bis Oktober hilft etwas. Den großen Teams wird Zeit genommen ihre Ressourcen auszuspielen.

Ross Brawn ist sich der Problematik bewusst: „Idealerweise hätten wir die Budgetdeckelung ein Jahr früher eingeführt, aber das ging nicht. Wir dürfen jetzt 2021 nicht gleich eine komplett andere Reihenfolge erwarten. Ich glaube aber, dass sich nach zwei Jahren alles angleichen wird und wir dann eine Situation haben, in der ein besserer Fahrer oder eine bessere Strategie den Nachteil eines schlechteren Autos ausgleichen kann.“

Chase Carey - Ross Brawn - Formel 1 - GP Monaco 2018
xpb
Ross Brawn hat den Auftrag bekommen, die Formel 1 wieder spektakulärer zu machen.

Mit folgenden Punkten wollen FIA und Liberty für gleichere Chancen im Feld sorgen:

  • Budgetdeckelung von 175 Millionen Dollar
  • Mehr Geld für die kleinen Teams in Relation zu heute
  • Einschränkung technischer Freiheiten durch Einführung so genannter Legalitätsboxen. Die geben vor, in welchem Rahmen aerodynamische Flächen gestaltet werden können.
  • Verbot hydraulischer Fahrwerke
  • Vereinheitlichung des Benzinsystems
  • Vereinheitlichung von Kühlern und Kühlsystemen
  • Limitierung von Fahrwerkskomponenten, Verbot von Massenträgheitsdämpfern
  • Verbot teurer Materialien
  • Einschränkung von Fahrhilfen und Informationen, die dem Fahrer in seiner Arbeit unterstützen
  • Einschränkung oder sogar Verbot von Datenübertragung vom Auto zur Box
  • Verbot von Reifen-Heizdecken
  • Standardisierung der Boxenstopp-Ausrüstung
  • Weitere Reduzierung von Windkanalzeiten und CFD-Kapazitäten
  • Parc fermé von Freitag bis Sonntag, um den Nachschub von Entwicklungsteilen abzustellen

Ein wichtiger Punkt sind die Reifen. Pirelli liefert einmal Reifen, die zu stark abbauen, dann wieder Reifen die ewig halten. Tombazis nimmt die Reifenbauer in Schutz: „Wir haben in der Vergangenheit die falschen Dinge von Pirelli verlangt.“ Und was sind die richtigen? Ein größeres Arbeitsfenster und Reifen, die nicht sofort überhitzen, wenn sie rutschen.

Auch die Motorenhersteller und der Lieferant für die Bremsen müssen reagieren. Beides muss so ausgelegt sein, dass sie nicht gleich zu heiß werden, wenn sich ein Auto im Windschatten eines anderen bewegt. Was auch oft ein Grund ist, warum Angriffe auf den Vordermann schnell abgeblasen werden, um die Temperaturen wieder in den Griff zu bekommen.

Das Reglement, das im Oktober präsentiert wird, soll nicht in Stein gemeißelt sein. „Wir nehmen uns die Freiheit heraus, die Regeln immer anzupassen, sollte etwas aus dem Ruder laufen“, sagt Pat Symonds. Eine der Hauptaufgaben bei der Regelfindung besteht darin, mögliche Schlupflöcher zu entdecken, bevor sie überhaupt entstehen.

„Wir mussten gewisse Bereiche stark reglementieren um zu verhindern, dass die Ingenieure Lösungen finden, die unsere Ziele torpedieren“, entschuldigt sich Tombazis. Deshalb hat die FIA den Teams jetzt extra CFD-Kapazität bis Ende Oktober angeboten. Die bleibt aber ausschließlich für das 2021er Projekt reserviert. Die Teams müssen der FIA im Gegenzug die Entwürfe zeigen. So will man mögliche Schwachstellen im Vorfeld ausschalten.

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Wann ist ein Rennauto schön?

Die technischen Ziele der Formel-1-Expertengruppe sind so umfangreich, dass es schwer wird, die Autos dabei noch attraktiv und futuristisch aussehen zu lassen. Vom ersten Modell des Projekts 2021 haben wir uns bereits wieder weit entfernt. Viele Ingenieure sprachen angesichts der jüngsten Entwürfe verächtlich von einer besseren Formel-2-Auto oder einem größeren IndyCar.

Ganz so schlimm ist es nicht. Die größte optische Sünde derzeit ist der Frontflügel. Es ist mit zwei Metern Breite viel zu wuchtig. Das Problem liegt darin, dass man eine bestimmte aerodynamische Fläche vorne braucht, um das Auto auszubalancieren. Das Konzept der Tunnel unter dem Auto und der Verzicht auf Leitbleche zwischen Vorderrädern und Seitenkästen verschiebt die Aero-Balance automatisch nach hinten.

Tombazis verspricht: „Wir arbeiten hart daran, den Frontflügel optisch eleganter aussehen zu lassen, ihn vielleicht kleiner zu gestalten.“ Möglicherweise geht das nur damit, den Gesamtabtrieb zu verringern. Was aber der Formel 1 nicht schaden würde. Eine Sekunde hin oder her richtet keinen Schaden an. Den Zuschauern sind spannende Rennen wichtiger als die absolute Rundenzeit.

Den Vorwurf der Konstrukteure, die Autos würden in Zukunft zu gleich aussehen, kontert Ross Brawn mit dem Hinweis: „Wir haben uns den Spaß erlaubt, und die aktuellen Autos alle in neutraler Farbe dargestellt. Ich hätte nur drei Autos richtig geraten. Nur die absoluten Nerds kennen alle Unterschiede.“

Tombazis meint, dass es auch in Zukunft noch viele Unterscheidungsmerkmale geben werde. Vor allem im Bereich der Nase und den Seitenkästen. Die 18-Zoll-Räder und die verkleideten Felgen geben den Autos einen modernen Anstrich und unterscheiden sich deutlich von dem, was wir in den letzten 40 Jahren gewohnt waren.

Formel 1 - Concept 2021
FOM
So sah der erste Entwurf zum F1-Auto von 2021 aus.

Kosten um 25 Prozent senken

Um die Kosten zu reduzieren will die FIA die Teile standardisieren, die entweder gar nicht oder nur marginal zur Rundenzeit beitragen. Oder Komponenten, die der Fan gar nicht zu Gesicht bekommt. Das Ziel war, dort wo es nicht wehtut, die Kosten um 25 Prozent zu reduzieren. Hier eine Liste mit geplanten Einheitsteilen:

  • Benzinpumpen
  • Heck-Crashstruktur
  • Schutz der Chassisunterseite zur Vermeidung von Schäden
  • Felgen
  • Bremsen
  • Radnaben und Radmuttern
  • Lenkrad
  • Lenksäule
  • Halo
  • Antriebswelle
  • Gaspedal, Bremspedal
  • DRS-Mechanismus

Beim Getriebe kam die FIA wieder von einer Einheitskassette ab. Die Teams hatten protestiert und vorgerechnet, sie könnten Getriebe in Eigenregie billiger herstellen. Trotzdem will der Verband unsinnigen Entwicklungen im Bereich der Kraftübertragung einen Riegel vorschieben. Die Getriebeinnereien sollen über einen Zeitraum von fünf Jahren eingefroren werden. Ein strafferes Wochenendprogramm soll die Reisezeit der Teams um ein bis zwei Tage verkürzen. Auch eine Reduzierung der Mannschaft vor Ort wird noch diskutiert.

Die Teams fürchten, dass mit so vielen Standardteilen das geplante Mindestgewicht von 765 Kilogramm nicht zu halten sein wird. Die Regel-Architekten geben zu, dass ihnen das Gewicht im Moment noch Sorgen macht. Ihnen sind in vielen Bereichen die Hände gebunden. Die Hybrid-Technologie schlägt mit 60 bis 70 Extra-Kilos zu Buche, die Sicherheits-Features der letzten 20 Jahre mit bis zu 50 Kilogramm.

Eine Möglichkeit der Gewichtsreduzierung wäre eine stärkere Verkürzung des Radstand-Limits. Nach derzeitigen Plänen schrumpfen die Autos nur um rund 10 Zentimeter. Die Wiedereinführung von Tankstopps würde die Tanks verkleinern und Platz sparen, sie sind aber im Sinne der Show kontraproduktiv. Das Chassis über ein Verlegung von Kühlern und Nebenaggregaten zu kürzen würde ein breiteres Heck bedeuten. Was wiederum Abtrieb kosten würde.

F1-Auto 2021: Concept-Car mit kurzem Radstand

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