Wie stellt man ein Formel-1-Auto ein?

Das Einstellen eines Formel-1-Autos ist ein komplexer Prozess, der ein tiefes Verständnis von Aerodynamik, Mechanik und Elektronik erfordert. Jeder Aspekt des Autos, von der Aufhängung bis zu den Reifen, muss fein abgestimmt werden, um die Leistung auf der Strecke zu maximieren.

In diesem Artikel werden wir die Schlüsselelemente untersuchen, die beim Einstellen eines Formel-1-Autos eine Rolle spielen, und die Schritte, die Teams unternehmen, um sicherzustellen, dass ihre Fahrzeuge für jedes Rennen in optimalem Zustand sind.

Wie stellt man ein Formel-1-Auto ein?

Was bedeutet „Auto-Setup“?

Das perfekte Setup für ein Formel-1-Auto zu finden, ist eine nahezu unmögliche Aufgabe. Autos bestehen aus Tausenden von miteinander interagierenden Komponenten, von denen nur eine kleine Anzahl durch das Team für jedes Rennen angepasst und verändert werden darf. Doch sobald sie angepasst werden, sind die Auswirkungen im gesamten Fahrzeug spürbar. „Auto-Setup“ bezieht sich daher auf den optimalen Kompromiss aller verschiedenen Elemente des Autos; Harmonie ist das schwer fassbare Ziel für Ingenieure.

Setups unterscheiden sich von Strecke zu Strecke, da jede Strecke ihre eigenen Eigenschaften hat und eine einzigartige Herausforderung für Reifen und Aerodynamik darstellt. Auch der besondere Fahrstil jedes Fahrers ist ein wichtiger Faktor, den die Ingenieure berücksichtigen müssen, wobei kein Fahrer-Setup identisch sein wird. Wird der richtige Kompromiss gefunden, fühlt sich der Fahrer sicher und kann die maximale Leistung aus dem Auto herausholen.

Auf der aerodynamischen Seite können der Heckflügelwinkel und der Winkel des Frontflügels eingestellt werden, ebenso wie die Höhen von Front und Heck, um das aerodynamische Verhalten zu verändern. Aufhängungseinstellungen wie Sturz, Spurwinkel, Steifigkeit und die Leistung der Hinterräder können ebenfalls verändert werden, ebenso wie die Gewichtsverteilung – vorwärts und rückwärts innerhalb der von der FIA erlaubten Grenzen. Einige Einstellungen wie Differenzial, Bremskraftverteilung und Hinterbremsen können sogar vom Fahrer über das Lenkrad während der Fahrt verändert werden.

Es ist selten, dass Fahrer identische Setups verwenden, in der Regel geschieht dies nur, wenn ein Fahrer wenig Streckenzeit hatte oder Schwierigkeiten mit der Balance hat. Größere Parameter wie Flügelstellungen und Fahrzeughöhe werden sehr ähnlich sein, aber kleinere Details wie aero- und mechanisches Gleichgewicht können sehr unterschiedlich sein – abhängig vom jeweiligen Fahrstil.

Welche Vorbereitungen treffen F1-Teams vor dem Rennwochenende?

Hunderte von Arbeitsstunden werden für die Vorbereitung des Setups eines Autos vor jedem Grand Prix-Wochenende aufgewendet, mit dem Ziel, das Auto in optimalem Zustand an die Strecke zu bringen. Ein großer Teil der Vorbereitungen besteht darin, sowohl im Driver-in-Loop (DiL)-Simulator als auch per Computersimulation mögliche Setups zu testen und zu analysieren, um deren Potenzial zu bewerten. Mit einer effizienten Simulation kann das Team am Freitag direkt loslegen und sich auf die Feinabstimmung für das Qualifying und Rennen konzentrieren, wobei Faktoren wie Streckentemperatur, Windrichtung und Reifenverhalten berücksichtigt werden.

Tausende von Runden werden in der virtuellen Welt auf hochmodernen Simulatoren gefahren, die mittels Lidar-gescannten 3D-Streckenmodellen und detaillierten virtuellen Fahrzeugmodellen arbeiten. Die Simulatorfahrer probieren verschiedene Setup-Optionen aus und setzen das Programm am Freitag eines Rennwochenendes fort, arbeiten manchmal sogar durch die Nacht, um auf Erkenntnisse von der Strecke zu reagieren und diese maximal zu nutzen.

Vor einem Rennwochenende führen die Ingenieure auch Offline-Computersimulationen durch, wobei sie eine Fahrlinie verwenden, die aus dem DiL-Simulator generiert wurde. Mit dieser Methode können pro Tag Tausende virtueller Runden gefahren werden, da diese gleichzeitig und in beschleunigtem Tempo durchlaufen werden können, während der DiL-Simulator in Echtzeit läuft.

Die Computersimulationen erzeugen Tausende von Gigabyte an Daten, einschließlich entscheidender Informationen über Reifendrücke. Diese Informationen werden in Diagramme und Grafiken umgewandelt, die helfen, die richtigen Flügeleinstellungen, Fahrzeughöhen und andere Parameter über verschiedene Setups und Bedingungen hinweg zu verstehen. Diese enorme Rechenleistung ermöglicht es den Ingenieuren, Setup-Änderungen nebeneinander zu vergleichen, um zu erkennen, wie das Auto auf kleinste Änderungen reagiert.

Natürlich können diese Simulationen nie 100 % exakt sein, und die Qualität der Simulation hängt von der Datenqualität und der Genauigkeit des physikalischen Modells für das Auto und die Reifen ab. Aber in einer Welt begrenzter Testmöglichkeiten auf der Strecke sind diese Tools entscheidend, um den ersten Schritt im Setup-Prozess zu liefern: den Einstieg ins Rennwochenende zu definieren.

Zusätzlich kann eine fehlerhafte Abstimmung der Aufhängungskomponenten zu erhöhtem Reifenverschleiß führen, was bei längeren Renndistanzen kritisch überwacht werden muss.

Wie entwickelt sich das Setup eines Autos über ein Rennwochenende?

Sobald die Ingenieure wissen, mit welchem Basis-Setup sie das erste Freie Training am Freitag bestreiten wollen, ist es an den Mechanikern und Ingenieuren sicherzustellen, dass jedes Auto mit den richtigen Einstellungen und Komponenten auf die Strecke geht. Die Freitagssitzungen sind entscheidend, um die richtige Richtung für das Setup zu finden, das im Qualifying und im Rennen verwendet wird, daher geht es darum, Streckenzeit und Bedingungen optimal zu nutzen.

Die Ingenieure können beliebig viele Parameter am Auto ändern, aber je mehr Änderungen sie vornehmen, desto schwieriger wird es, die Auswirkungen jeder Änderung auf die Fahrzeugleistung zu verstehen, insbesondere während der Live-Sessions. Im Allgemeinen wird eine Änderung vorgenommen, um ein spezifisches Problem zu lösen, doch manchmal sind auch mehrere Änderungen erforderlich.

Zwischen den Sessions werden größere Setup-Änderungen am Fahrzeug vorgenommen, etwa die Anpassung des Abtriebs zur Optimierung der Höchstgeschwindigkeit auf Geraden – abhängig von Streckentemperatur und Bedingungen. Zwischen fünf und zehn Parameteränderungen werden üblicherweise zwischen den Sessions vorgenommen – je nach Fortschritt beim Setupprozess des Fahrzeugs.

In der Woche vor dem Rennwochenende bespricht die Renningenieursgruppe den Ablaufplan (“Run Plan”) für jede Session. Ähnlich wie bei den Testfahrten vor der Saison enthält der Plan einen detaillierten Zeitplan mit der Anzahl an Runden und spezifischen Zielen pro Durchlauf.

Andere Abteilungen liefern Einfluss auf den Run Plan in Form von Prioritäten – etwa neue Teile oder bestimmte Daten, die gesammelt werden sollen. Die Renningenieursgruppe priorisiert diese Punkte und integriert so viele wie möglich davon in jeden Sessionsplan. Auch die DiL- und Computersimulationen zeigen auf, welche Bereiche im Run Plan berücksichtigt werden müssen.

Jede Trainingsrunde erzeugt 60 bis 100 MB an Daten – abhängig von der Anzahl der Sensoren am Auto – und diese Zahlen vervierfachen sich in der Nachbearbeitung. Live-Telemetrie erreicht die Box in nur 10 Millisekunden, sodass die Ingenieure an der Strecke dies sofort überwachen können; in europäischen Rennen sind es 30 ms bis ins Werk.

Nach Abschluss der Durchläufe dauert das vollständige Herunterladen der Daten pro Runde 20 Sekunden, bis diese in der Garage und in den Fabriken verfügbar sind. Diese Daten werden sowohl an der Strecke als auch in der Fabrik analysiert, um die Stärken und Schwächen des Autos zu verstehen. Aspekte wie Reifentemperaturen, -verschleiß, Druck und das generelle Fahrverhalten werden ebenfalls überwacht, um sicherzustellen, dass sich das Auto im optimalen Leistungsfenster befindet.

Am Ende jedes Tages tauschen sich die Teams an der Strecke und in der Fabrik aus, wobei Ingenieure und Fahrer Feedback und Erkenntnisse teilen, um die Setup-Richtung zu verfeinern oder neue Wege einzuschlagen. Das Setup unterscheidet sich meist leicht zwischen Qualifying und Rennen. Im Qualifying wird auf ein reaktionsschnelleres Auto gesetzt, daher mehr Grip an der Vorderachse – zulasten des Reifenverschleißes hinten. Im Rennen hingegen wird eher Untersteuern angestrebt, um die Hinterreifen zu schonen, die sich am schnellsten abnutzen.

Gleichgewicht zwischen Höchstgeschwindigkeit und Kurvenperformance

Einer der wichtigsten Aspekte beim Setup eines Formel-1-Autos ist das Finden des richtigen Gleichgewichts zwischen Höchstgeschwindigkeit und Kurvenverhalten. Der Heckflügel spielt dabei eine entscheidende Rolle, da er direkt die Menge an Luftwiderstand und Abtrieb beeinflusst, die das Auto erzeugt. Ein höherer Heckflügelwinkel sorgt für mehr Abtrieb, was wichtig für die Kurvenperformance ist, aber auch mehr Luftwiderstand erzeugt und somit die Höchstgeschwindigkeit auf den Geraden reduziert.

Auf Strecken mit langen Geraden – wie Monza oder Spa-Francorchamps – entscheiden sich die Teams oft für ein Setup mit geringem Abtrieb, um die Höchstgeschwindigkeit zu maximieren. Dies wird durch einen kleineren Heckflügelwinkel erreicht, der den Luftwiderstand reduziert und somit höhere Spitzengeschwindigkeiten erlaubt. Allerdings reduziert dies wiederum die Performance in den Kurven durch geringeren Grip.

Im Gegensatz dazu setzen die Teams auf Strecken mit vielen schnellen Kurven – wie z. B. in Silverstone oder Suzuka – auf mehr Abtrieb. Hier wird ein größerer Heckflügelwinkel verwendet, um mehr Kurvengrip zu erzeugen. Diese Konfiguration erhöht allerdings den Luftwiderstand und begrenzt somit die Höchstgeschwindigkeit.

Das Finden des optimalen Gleichgewichts zwischen Top-Speed und Kurvengrip ist ein sensibler Prozess, der umfangreiche Tests und Datenanalysen erfordert. Die Teams nutzen Computersimulationen und Windkanal-Tests, um verschiedene Flügeleinstellungen zu bewerten und das beste Setup für jede Strecke festzulegen. Das Ziel ist es letztendlich, einen Kompromiss zu finden, der sowohl auf den Geraden schnell ist als auch genügend Grip für die Kurven bietet.

Die Rolle des Fahrers im Fahrzeug-Setup

Während Ingenieure und Mechaniker unermüdlich daran arbeiten, das Setup des Autos zu optimieren, spielt auch der Fahrer eine entscheidende Rolle im Prozess. Letztlich ist der Fahrer derjenige, der das Auto auf der Strecke fährt, und sein Feedback ist von unschätzbarem Wert, um das Setup an seinen Fahrstil und die spezifischen Anforderungen jeder Strecke anzupassen.

Während der Trainingseinheiten fährt der Fahrer zahlreiche Runden, testet verschiedene Setup-Konfigurationen und gibt detailliertes Feedback an seine Ingenieure. Er berichtet über verschiedene Aspekte des Fahrverhaltens, wie das Gleichgewicht zwischen Übersteuern und Untersteuern, die Wirkung der Bremsen und den Grip der Reifen. Dieses Feedback hilft den Ingenieuren zu verstehen, wie das Auto arbeitet und welche Anpassungen nötig sind, um die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern.

Jeder Fahrer hat seinen eigenen, einzigartigen Fahrstil, der das optimale Setup stark beeinflussen kann. Einige Fahrer bevorzugen ein aggressiveres Auto mit starkem Vorderachs-Gefühl, um mehr Geschwindigkeit in die Kurven mitnehmen zu können. Andere lieben ein stabileres Heck für besseren Grip beim Kurvenausgang. Die Vorlieben des Fahrers müssen bei der Festlegung des idealen Setups berücksichtigt werden – ein Auto, das nicht zum Fahrstil passt, kann die Leistung auf der Strecke beeinträchtigen.

Erfahrene Fahrer, wie der siebenfache Weltmeister Lewis Hamilton, verstehen genau, welche Auswirkungen verschiedene Setup-Änderungen auf das Auto haben, und geben präzises Feedback an ihre Ingenieure. Dieses Fachwissen ist entscheidend, um die Fahrzeugleistung zu optimieren und den schwer fassbaren „Sweet Spot“ zu finden, welcher es dem Fahrer ermöglicht, das Maximum aus dem Fahrzeug herauszuholen.

Zusätzlich zum Feedback müssen sich die Fahrer auch an den Setup-Zustand des Fahrzeugs und die jeweilige Streckencharakteristik anpassen. Das kann bedeuten, dass sie ihre Bremspunkte, Lenkbewegungen oder Gaspedalbewegungen anpassen, um die Fahrzeugleistung zu maximieren. Die Fähigkeit, sich flexibel an das Setup anzupassen, unterscheidet die großartigen von den guten Fahrern.

Teile dieses Artikels stammen aus einer Pressemeldung von Mercedes.

Übersetzung aus dem englischen Artikel “How Do You Set Up a Formula One Car?“