Aerodynamik in der Formel 1!

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Insgesamt traten in der Formel 1 mehr als 300 verschiedene Rennställe bei offiziellen WM-Rennen an. Seit 1981 muss der Rennstall auch der Konstrukteur sein. Vorher wurden von den teilnehmenden Teams auch Fahrzeuge andere Konstrukteure genutzt. Neben einigen Rennställen mit nur wenigen Starts starteten dreizehn Rennställe bei mindestens 250 Rennen: Ferrari, McLaren, Williams, Lotus, Tyrrell, Brabham, Minardi, Ligier, Arrows, Renault, Benetton, Jordan und Sauber. Elf Rennställen gelang es bisher die Konstrukteurswertung für sich zu entscheiden. Hinzu kommt Matra als Konstrukteur im Jahr 1969, wobei Matra jedoch nicht mit dem Werksteam den Titel holte, sondern mit dem damaligen Kundenteam Tyrrell, das die Konstruktion von Matra nutzte. Ferrari ist mit 16 gewonnenen Titeln (Stand: 2013) in der Konstrukteursweltmeisterschaft das bisher erfolgreichste Formel-1-Team. Auch in der Zeit bis 1957, als noch kein Konstrukteurstitel vergeben wurde, war Ferrari sehr erfolgreich. Williams konnte sich in den 1980er- und 1990er-Jahren seine bisher insgesamt neun WM-Titel erfahren. McLaren erreichte bisher acht Konstrukteurstitel; sieben Titel wurden von Lotus gewonnen. Das vergleichsweise junge Team Red Bull Racing holte bislang 4 Konstrukteursweltmeisterschaften in Folge – alle mit Sebastian Vettel und Mark Webber.

Im Prinzip unterscheiden sich Flugzeug und Formel 1 nicht groß, da läuft nur alles umgedreht. Formel 1 könnte man auch als erdgebundenes Fliegen bezeichnen. Bei Aerodynamik (AD) geht es immer um das selbe: viel Auftrieb, wenig Widerstand.

Noch in den 1950er Jahren behauptete Enzo Ferrari, Gründer und Chef der Scuderia Ferrari: "AD ist etwas für Leute, die keine starken Motoren bauen können". Dann musste er aber feststellen, dass Fahrzeuge mit ausgefeilter AD schneller waren.

Das Prinzip der Tragfläche (lass mal deinen Freund zuerst, dann hat er das schon mal erklärt) ist bei modernen Formel 1 Fahrzeugen überall verwirklicht, bloß überall "auf den Kopf" gestellt. Die Tragenflächenform findet man beim Chassis, Frontflügeln, Heckflügel, Seitenkästen, sogar die Radaufhängungen sind inzwischen nicht mehr rund, sondern in Tragflächenform. Und bei jedem einzelnen Teil geht es um das selbe: hoher Abtrieb und wenig Widerstand sind widersprüchliche Forderungen und es geht darum, den optimalen Kompromiss dazwischen zu finden.

AD bei Straßenfahrzeugen ist allerdings nicht neu. Das erste Fahrzeug, das die 100 km/h Rekordmarke brechen konnte, war das elektrisch angetriebene Rekordmobil von Camille Jenatzy. Guck dir das im web mal an. Da sieht man sehr gut, dass eine konsequente AD zur typischen Flugzeugform führt.

Stellt sich nun die Frage, warum ein Formel 1 Auto nicht so aussieht, wie ein Flugzeug. Schuld daran ist wieder die AD. Um den aerodynamischen Widerstand zu überwinden, braucht man Antriebsleistung. Beim Flugzeug ist es die Turbine, beim F1 ist es der Motor. Beide benötigen Luft zur Verbrennung und zur Kühlung. Die Flugzeugbauer haben das Problem gelöst, indem sie die die Turbinen etwas abseits der AD aufhängen, sodass sie nicht allzusehr stören. Das können die F1-bauer nicht. Die müssen sich die Luft für ihren Motor mit den Aerodynamikern teilen. Da gibt es dann oft genug Diskussionen im Entwicklungsteam, wer den nun etwas mehr Luft bekommt oder etwas weniger. Die Form des F1-Autos ist das Ergebnis dieser Diskussion und der Suche nach dem schnellsten Kompromiss.


horschd2991  02.03.2015, 17:19

Die Form des F1-Autos ist das Ergebnis dieser Diskussion und der Suche nach dem schnellsten Kompromiss.

 2
 2 Und dessen was das Reglement zulässt


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Fang mit dem luftwiderstan cw wert an, dann auswirkungen von falsch eingestellten flügeln aufs fahrverhalten, auswirkungen nach einem rempler auf die aerodynamik

Da sollte man schon etwas mehr von der Materie wissen, wenn ein Referat ansteht.

Die Aerodynamik unterscheidet man zunächst die Strömung die Unterschallaerodynamik von der Überschallaerodynamik. Ich nehme an ihr beschäftigt euch nur mit dem Unterschall.

Ich zähle einmal einzelne Punkte auf, die angesprochen werden sollten. Hierbei kommt es nicht auf das Gerät wie F1-Auto oder Flugzeug an.

  1. Strömungsgesetze ( Stromlinie, Kontinuitätsgleichung, Staudruck, Bernoulli, Anwendung B., Abweichungen von B., Impulssatz, Widerstandsgesetz, Ähnlichkeitsgesetz)

  2. Strömungsformen ( laminare Str., turbulente Str.)

  3. Strömungsbilder ( Strömungskanal, Strömungsfelder, Kármánnsche Wirbelstraße)

  4. Grenzschicht ( Erklärung, Grenzschichtcharakter + Reibungswiderstand, Oberflächenrauigkeit + Reibungswiderstand, Rückströmung, kritsische Reynoldszahl)

  5. Unterschallwindkanäle ( Anforderung an den Versuchsluftstrom, Bauarten, Bauteile, Modellaufhängung, Einfluß der Kanalturbulenz)

Damit kann man 2 Vorträge mit je einen 60 Minuten - Vortrag ausarbeiten.