Techniek
Technische analyse | Zo wonnen Verstappen en Red Bull de wereldtitel
Al voordat het weekend begon, wist iedereen in de paddock dat Max Verstappen tijdens de sprintrace op zaterdag voor de derde keer wereldkampioen kon worden. Hij maakte de verwachtingen waar zoals hij dat gedurende het Formule 1-seizoen van 2023 deed, door de stellaire RB19 op het hoogst mogelijke niveau te besturen.
Het vermogen van Verstappen om de banden, remmen en alle andere aspecten te managen kwam niet alleen in de kwalificatie, maar vooral tijdens de race naar voren. Hieronder gaan we in op de technische oplossingen die de RB19 zo onverslaanbaar maakten in de handen van Verstappen.
Niet één, maar veel slimme oplossingen gecombineerd
Allereerst is het belangrijk om erop te wijzen dat er niet één enkele innovatieve oplossing is die de RB19 tot zo'n snelle auto heeft gemaakt, maar dat er veel aspecten van het pakket zijn die ertoe hebben bijgedragen dat de auto van Red Bull Racing in elke omstandigheid en situatie de snelste was. Dit gaat gepaard met het vermogen van Verstappen om de auto tot het uiterste te drijven, ook als het gat naar de concurrentie niet zo groot was (zoals in Monaco). In de tekening hieronder belichten we vier elementen van de RB19 die het verschil maakten in de algehele prestaties: de voor- en achterwielophanging (1-2), de 3D-gemodelleerde bodem (3) en de hoge DRS-efficiëntie (4). In deze analyse duiken we dieper in elk van deze elementen.
1. Voor- en achterwielophanging (1/2)
Auto's met grondeffect staan bekend om hun vermogen om downforce te genereren met behulp van Venturi-tunnels. Dit fenomeen neemt toe naarmate de rijhoogte lager wordt. Om dit doel te bereiken moet het aerodynamische platform echter gepaard gaan met een goed veersysteem, dat cruciaal is om de rijhoogte van de auto zo stabiel mogelijk te houden, ongeacht hobbels, kerbs of slecht asfalt. Dan is de auto in staat om onder alle omstandigheden een goede hoeveelheid downforce te produceren. Dit is precies wat de technische afdeling van Adrian Newey voor elkaar heeft gekregen met de RB19, een auto met een geweldig chassis en een solide aeromechanisch platform dat zeer laag bij de grond kan rijden zonder de componenten te beschadigen en zo veel downforce uit de Venturi-tunnels kan halen.
Voor de achterwielophanging gebruikt Red Bull een push-rod ophangingssysteem waarmee het team de bevestigingsbeugel veel verder naar boven kan plaatsen en veel ruimte net boven de diffuser kan vrijmaken. Hierdoor kan de lucht er doorheen en neemt de downforce toe die door de achtervleugel en de diffuser wordt geproduceerd. Bovendien is de achterste poot van de bovenste draagarm nu direct verbonden met de steun van de achtervleugel.
Dit is niet alleen om aerodynamische redenen, maar ook omdat deze oplossing het rollen en trillen (horizontale en frontale trillingen ontstaan wanneer de auto door een snelle bocht gaat) moet verminderen, waardoor de auto stabieler wordt en de Venturi-tunnels altijd de optimale hoeveelheid downforce kunnen produceren in elke omstandigheid (zie oranje lijnen en pijl). Een ander aspect van de achterwielophanging is dat de voorste poot van de onderste draagarm nu verder naar voren is bevestigd dan bij de RB18, voornamelijk om aerodynamische redenen, waarschijnlijk om de stroming naar de beam wing beter te beheersen (zie blauwe pijlen).
De hele achterwielophanging heeft uitstekend gewerkt en Red Bull geeft op geen enkel circuit tekenen van porpoising of stuiteren, wat betekent dat deze mechanische oplossing hen in staat stelt om de auto stijver te maken en dichter bij de grond te laten rijden, zonder noemenswaardige problemen.
Red Bull gebruikt een pull-rod-ophanging (als enige team samen met McLaren), die representatief is voor de vele studies en onderzoeken in Milton Keynes. De RB19 heeft een langere wielbasis dan de RB18 van vorig jaar en om dit resultaat te bereiken hebben de ingenieurs enkele wijzigingen aangebracht aan het ophangingssysteem, waarbij de wishbones naar voren zijn geschoven, ook om aerodynamische redenen. Hierdoor blijven de voorbanden uit de buurt van de inlaten van de Venturi-tunnels, waardoor de turbulentie van de banden anders op de auto inwerkt en de stroming onder de vloer zo gelijkmatig mogelijk is. Dit zorgt voor maximale downforce.
Bovendien is de voorste poot van de bovenste draagarm naar achteren gezet (zie blauwe lijn) om het mechanische gedrag van de auto te verbeteren met de nieuw geïntroduceerde Pirelli-voorbanden (voor 2023), ontworpen om F1-coureurs meer grip op de vooras te geven. Tussen de voorste en achterste poot van de bovenste draagarm zit nu veel 'anti-dive' (gele lijn): deze oplossing heeft als doel om trillingen en de belasting op de vooras tijdens het remmen te verminderen, wat zorgt voor een stabielere auto op het circuit met veel remzones; deze vorm duwt de gelijkmatige en lineaire stroming in de richting van de Venturi-inlaten.
Dit ontwerp van de voorwielophanging heeft ook een enorme invloed op de rijhoogte: dit jaar hebben we gezien hoe Red Bull erin slaagde om heel laag aan de voorkant van de Venturi-tunnels te rijden om de druk onder de vloer zo veel mogelijk te verlagen en downforce te genereren (hoe lager de druk, hoe sneller de luchtstroom, wat zich vertaalt in meer verticale belasting), waardoor de RB19 een absolute monsterauto is in alle hogesnelheidssecties van de kalender.
2. De '3D-gemodelleerde' vloer
Tijdens het seizoen van 2023 hebben we altijd gezien dat Red Bull veel downforce kan produceren vanuit de ondervloer, wat niet al te veel invloed heeft op de luchtweerstand, maar we zullen proberen wat beter te kijken naar hoe deze downforce wordt gegenereerd. Allereerst is het belangrijk om in de tekening hieronder de cruciale functie van de zogenaamde 'vloerschermen' te benadrukken. Deze drie grote aerodynamische elementen hebben als belangrijkste functie om zoveel mogelijk lucht uit de auto te duwen, zodat de stroming naar de tunnels en de diffuser wordt verbeterd.
In feite spelen de vloerschermen een vitale rol in het voorkomen dat luchtturbulentie de luchtstroom verstoort die bedoeld is om verticale lading te genereren (zie blauwe pijlen). Het laatste element van de drie is een metalen 'draaikolkgenerator': het belangrijkste doel is om een kleine draaikolk te produceren en ervoor te zorgen dat deze zich over de hele lengte van de vloerrand verspreidt om de vloer af te sluiten van de lucht en windvlagen die van buiten de tunnels komen, zodat de stroming aan de binnenkant zo gelijkmatig mogelijk blijft (zie rode pijlen).
Op de vloerrand is een klein aantal turbulatoren te zien, die vooral zijn ontworpen om turbulentie weg te duwen en te helpen bij het beheersen van de luchtstroom rond de achterbanden, waarvan het gedrag in snelle bochten van grote invloed is op de aerodynamica rond de diffuser. Bovendien liet de crash van Sergio Perez in Monaco alle geheimen zien die onder de vloer verborgen zitten: de onderkant van de RB19 laat namelijk een 3D-tunnelontwerp zien, waarbij bedoeld om de kwaliteit van de stroming naar de achterdiffuser te verbeteren. De tunnels zelf hebben een zeer complexe geometrie om wervelingen te creëren en ze de hele weg naar de diffuser 'in leven' te houden, omdat ze een nog lagere druk en een hogere luchtsnelheid creëren.
Al deze aerodynamische oplossingen maken de RB19 de beste auto op de grid op het gebied van downforce die wordt gegenereerd door het grondeffect. Dit aspect hielp het team op sommige circuits, waar ze achtervleugels met een lagere downforce konden gebruiken dan hun concurrenten zonder zich zorgen te maken over aerodynamische instabiliteit en gebrek aan downforce.
3. De efficiëntie van DRS
Het laatste aspect waar we op in willen gaan is de enorme DRS-efficiëntie van de RB19. Al sinds vorig jaar leek Red Bull een voorsprong te hebben op de concurrentie wanneer de DRS werd geopend, maar dit jaar lijkt het erop dat die voorsprong nog groter is geworden. Het aspect achter de geweldige topsnelheid heeft te maken met de wijze waarop de luchstromen beheerst worden als de DRS gesloten of open is. Als de DRS gesloten is, stroomt de lucht naar het uiteinde van de diffuser, de rechtervleugel en de achtervleugel om downforce te genereren (zie linkergedeelte van de tekening).
Als de DRS wordt geopend, verliezen de diffuser en de achtervleugel een deel van hun downforce (en dus luchtweerstand) om de topsnelheid te verhogen, waardoor de auto zelfs 20 tot 25 km/u wint op de voorligger. Een ander aspect dat ertoe bijdraagt dat dit systeem werkt, is het feit dat de auto van Red Bull een zeer aerodynamisch efficiënte achtervleugel heeft die veel downforce produceert ten koste van een lage luchtweerstand en die, wanneer de DRS wordt geopend, in staat is om zeer soepel door de lucht te glijden, wat resulteert in een 'extra boost' en weinig impact op de rechte stukken.
In conclusie kan worden gesteld dat al deze technische innovaties, in combinatie met het extreme vermogen en talent van Verstappen om deze auto te besturen, Red Bull in staat hebben gesteld om dit jaar bijna alle races te winnen en een niveau van dominantie te laten zien dat in het verleden zelden is vertoond. Dit scenario maakt Verstappen ook de favoriet voor 2024 en 2025, als je ziet hoe groot de technische en kennis-kloof is die het team heeft ten opzichte van de concurrenten. Hoe dan ook, niets is vanzelfsprekend, want andere teams en de budgetcap zouden vanaf volgend jaar een grotere rol kunnen gaan spelen.
