Hoe Werkt Grondeffect In De Formule 1?

Er zijn talloze sprongen geweest in de evolutie van de prestaties van auto’s gedurende de meer dan 70-jarige geschiedenis van de Formule 1. De innovatieve ontwerpen van Lotus Cars onder leiding van Colin Chapman benutten het gebied onder de auto om neerwaartse kracht (downforce) te creëren via grondeffect, wat een van de belangrijkste evolutionaire stappen was die de sport vooruit hielpen.

Het idee achter grondeffect maakte gebruik van het concept van downforce. Omgekeerde vleugels boven de auto zorgen bijvoorbeeld voor downforce, wat het voertuig naar het circuit duwt om de grip tijdens het nemen van bochten te verbeteren. De evolutie van het grondeffect begon toen ontwerpers beseften dat het creëren van een soortgelijk lagedrukgebied tussen de auto en de grond hetzelfde resultaat zou opleveren.

Colin Chapman: Grondeffectpionier

De man die dit idee werkelijkheid maakte was Colin Chapman, de inmiddels overleden oprichter van Lotus. Motorsportgeschiedkundigen zullen opmerken dat hij niet de eerste was die gebruik maakte van de zuigkracht van grondeffecten om auto’s sneller door bochten te laten gaan: Jim Hall’s Chaparral 2J gebruikte dit principe met groot succes in de Can-Am sportwagenserie al in 1970.

Het ontwerp van Hall creëerde een lagedrukgebied onder de auto door lucht onder het voertuig vandaan te zuigen met behulp van twee enorme ventilatoren. Rivaliserende teams waren hier niet blij mee en stelden dat de gebruikte ventilatoren als beweegbare aerodynamische onderdelen beschouwd moesten worden en dus in strijd waren met de regels. De organiserende instantie van Can-Am gaf hen hierin gelijk en verbood Hall’s auto’s aan het einde van het seizoen.

Rond dezelfde tijd werkte het BRM F1-team aan een auto waarvan de unieke brede vorm een omgekeerde vleugel was. Hoofdontwerper Tony Rudd hield toezicht op deze innovatie. Dit gaf Peter Wright, een aerodynamicus, volledige vrijheid om aan dit geheime project te werken. Uiteindelijk kwam het echter nooit tot uitvoering: het management besloot dat het project van BRM F1 afleidde van hun werk aan het P139-chassis.

Grondeffect Invoeren In De F1

De eerste die ondervloer-aerodynamica functioneel maakte voor de F1 was Chapman, wiens inspiratie opkwam tijdens een vakantie in 1975. Na zijn inzicht gaf hij Wright de opdracht om het project op te starten dat uiteindelijk de eerste grondeffect-Lotus zou worden: de legendarische Lotus 78, ontwikkeld in 1977.

Er was weinig opvallends te zien aan het exterieur van de auto. Het duurde voor concurrerende teams een groot deel van het seizoen 1977 om te begrijpen waarom deze auto’s, bestuurd door Mario Andretti en Gunnar Nilsson, zulke indrukwekkende snelheden behaalden. Andretti en Nilsson behaalden respectievelijk één en vier overwinningen dat seizoen. Als de Lotus 78 betrouwbaarder was geweest, had Andretti mogelijk kampioen kunnen worden in plaats van Niki Lauda van Ferrari.

Chapman’s doel met de Lotus 78 was om de uitstromende lucht door de achterkant van het voertuig te versnellen via het venturi-effect. Het venturi-effect houdt in dat als een luchtstroom wordt vernauwd, deze sneller beweegt en de druk daalt. Dit fenomeen vermindert de luchtdruk onder de auto en creëert neerwaartse kracht, ook bekend als negatieve lift.

De zijpods van de Lotus 78 waren gevormd als omgekeerde vleugels, met een profiel dat opliep naar de achterkant van het voertuig om de venturivorm te creëren, waardoor de luchtstroom onder de auto werd versneld naar achteren toe. Lucht kon ontsnappen aan de zijkanten van de auto, wat het venturi-effect verminderde, zonder een duidelijk antwoord op dit ontwerpaspect. Chapman ontwierp samen met Rudd, Wright, en Ralph Bellamy de 78 met langere zijpods dan de auto’s van concurrenten om het venturi-effect te behouden. Hiervoor werden er gordijnen gebruikt — eerst van borstelharen, later van stevige schuifdelen — om een afdichting te creëren tussen het wegdek en de onderzijde van de zijpods.

Het ontwerpteam had een eureka-moment tijdens een experiment in een windtunnel, toen de beweegbare vloer van de tunnel omhoogkwam en zich vastzette aan de onderzijde van de auto. Deze indrukwekkende zuigkracht was voldoende bewijs van de effectiviteit van het ontwerp. Eén nadeel van het vormgeven van de auto om te profiteren van grondeffecten werd echter duidelijk: de auto kon geen hoge snelheden halen op rechte stukken. De Lotus 78 maakte dit echter ruimschoots goed met ongeëvenaarde wendbaarheid tijdens bochtenwerk.

Kampioenssuccessen

Vertaling uit het Engelse artikel “Hoe Werkt Grondeffect In De Formule 1?“