Wat is een windtunnel en hoe wordt deze gebruikt in de Formule 1?

De windtunnel is essentieel voor Formule 1-teams bij het ontwerpen van hun auto's of het testen van updates. In deze laboratoriumfaciliteit kunnen luchtstromen worden gesimuleerd. Maar wat is een windtunnel precies en waarom is deze zo belangrijk? In dit artikel lees je alles wat je moet weten over de windtunnels in de Formule 1.

Ieder Formule 1-team maakt gebruik van een - al dan niet eigen - windtunnel, maar ook buiten de racerij vind je windtunnels. Deze techniek wordt evengoed gebruikt in andere sporten, bijvoorbeeld bij het schaatsen of wielrennen. Het beperkt zich echter niet tot sport alleen. Windtunnels zijn ook essentieel in de vliegtuigbouw of om het effect van de wind op bouwconstructies te bepalen. Binnen de Formule 1 wordt deze testfaciliteit gebruikt om te kijken wat de impact is van luchtstromen op bepaalde onderdelen van de auto. Dit in een ultieme poging om rondetijd te winnen.

Wat is een windtunnel?

Een windtunnel is een laboratoriumfaciliteit waarmee onderzoek gedaan kan worden naar de aerodynamische eigenschappen van een object. Door op gecontroleerde wijze lucht door een windtunnel te laten stromen, kan in kaart worden gebracht hoe een object reageert op deze verandering. Bij schaatsers wordt bijvoorbeeld gekeken of zij in de ene houding minder luchtweerstand hebben dan in de andere houding. In de Formule 1 geldt eigenlijk hetzelfde: de teams willen zo min mogelijk weerstand ondervinden van bepaalde luchtstromen, zoals bijvoorbeeld wind en passen daar het ontwerp van hun auto op aan.

Twee soorten windtunnels: open en gesloten

Er zijn in feite twee soorten windtunnels: een open variant en een gesloten variant. Bij eerstgenoemde bevindt het testobject zich in een grote open ruimte waar lucht doorheen stroomt. Hier kunnen testobjecten vaak op ware grootte worden getest. In een gesloten windtunnel wordt vaak met een schaalmodel gewerkt in een kleinere meetruimte, zo ook in de F1. In dit type tunnel kunnen de windsnelheden vele malen hoger ingesteld worden. Deze variant wordt dan ook vaak gebruikt in de luchtvaart, waar vliegtuig- en raketonderdelen, die met hoge snelheden door de lucht gaan, getest worden.

Hoe werkt een windtunnel in de Formule 1?

De koningsklasse van de autosport staat erom bekend dat ze qua gebruikte technieken ver vooruitlopen. De windtunnel is echter al een oude techniek en werd voor het eerst gebruikt door het Engelse duo Francis Wenham en John Browning, die in 1871 de allereerste windtunnel bouwden. Sindsdien is de techniek uiteraard steeds verder verbeterd, maar het principe is altijd hetzelfde gebleven: de effecten van luchtstromen op een object in kaart brengen. Bij de Formule 1 is dit object een raceauto, dat maximaal 60% van de grootte van een orginele F1-auto mag hebben. Deze wordt in de windtunnel geplaatst en vervolgens blazen enorme propellers - vergelijkbaar met een föhn - lucht recht van voren op de auto.

Luchtstromen inzichtelijk krijgen

Doordat er vaak ook gebruik wordt gemaakt van rook of poeder tijdens het blazen van de propellers, kan het aerodynamische effect inzichtelijk gemaakt worden. Deze laten sporen na op de auto, waardoor het team kan zien hoe de lucht zich over de auto beweegt. Ongewenste luchtstromen kunnen zo worden opgespoord en worden aangepakt, bijvoorbeeld door het introduceren van een aangepast onderdeel van de auto. Dit is echter een tijdrovend proces, want één nieuw onderdeel kan het gehele aerodynamische concept van de auto beïnvloeden.

Auto staat stil in de windtunnel

Een windtunnel is dus een grote testruimte voor Formule 1-teams om de luchtstromen op hun auto's in kaart te brengen en te verbeteren. Maar de auto's hoeven hier geen meter voor te rijden. Vaak wordt er ook een schaalmodel gebruikt, waarbij diverse parameters ingesteld kunnen worden, zoals de rijhoogte, stuuruitslag etc. Door het model op een lopend band te plaatsen, kan een rijdende auto worden gesimuleerd. Omdat de rijhoogte en de stand van de wielen gewoon aangepast kunnen worden, kan in theorie een ronde op ieder willekeurig circuit worden nagebootst. De auto wordt vervolgens uitgerust met tal van sensoren, om bijvoorbeeld de downforce en drag te meten.

Data vertalen naar het circuit

Uiteindelijk is de taak van de knappe koppen van de Formule 1-teams om de data uit de windtunnel te vertalen naar het circuit. Dit gaat lang niet altijd goed. Het komt regelmatig voor dat een team geconfronteerd wordt met het feit dat de gegevens op het circuit niet overeenkomen met de gegevens uit de windtunnel. Dit is dan een enorme tegenvaller, want daardoor moet het team weer terug naar de tekentafel.

CFD alternatief voor windtunnel

De windtunnel staat al enige tijd niet meer op zichzelf. Formule 1-teams maken ook steeds vaker en meer gebruik van een computergestuurd alternatief: CFD. Deze afkorting staat voor Computational Fluid Dynamics. De CFD maakt de luchtstromen rond de wagen zichtbaar op de computer, en op hetzelfde moment toont het ook het effect van de individuele onderdelen van de wagen op andere componenten en op de aerodynamica. Eigenlijk is het een digitale - aanvulling op de - windtunnel.

Gerelateerd

Factchecker

Welke functies heeft het achterlicht op een Formule 1-auto? | Factchecker

• 27 april 2021 16:02
• 1

Factchecker

Hoe werken track limits in de Formule 1 precies? | Factchecker

• 13 april 2021 17:48
• 1