Einführung
Mercedes dominierte acht Jahre lang in der Formel 1, erlitt jedoch 2022 einen drastischen Leistungseinbruch. Der Grund liegt in einem entscheidenden Fehler beim aerodynamischen Design, beeinflusst durch Probleme im Windkanal.
Bedeutung des Windkanals in der Formel 1
- Windkanäle sind essentiell für die Autodesign-Entwicklung im Motorsport, kosten bis zu 10 Millionen Dollar pro Jahr.
- Teams sind auf begrenzte Testläufe (typischerweise 40 pro Woche) angewiesen, um Aerodynamik unter Rennbedingungen zu simulieren.
- Windkanäle arbeiten mit einem geschlossenen Luftkreislauf, präziser Luftstromregelung und Rollbändern, die Rennstreckenbedingungen imitieren.
Technische Funktionsweise
- Ventilatoren erzeugen kontrollierte Luftgeschwindigkeit (bis zu 120 Meilen pro Stunde) und gleichmäßigen Luftstrom.
- Modelle werden auf Rollbändern getestet, die eine Geschwindigkeit von bis zu 185 Meilen pro Stunde simulieren und Bewegungen wie Abbiegen und Neigen erlauben.
- Sensoren messen Abtriebskräfte; visuelle Verfahren wie Partikelbild-Geschwindigkeitsmessung zeigen Luftströmungen und Turbulenzen. Mehr zum Thema finden Sie in Understanding Normal Force in High-Speed Vehicles.
Das Problem der Grenzschicht
- Die Grenzschicht ist ein Übergangsbereich, in dem sich Luftmoleküle von ruhender Haftung bis zur vollen Strömungsgeschwindigkeit bewegen.
- Sie kann laminar (geordnet) oder turbulent (chaotisch) sein; turbulente Strömung erschwert präzise Vorhersagen.
- Das 2022 eingeführte Bodeneffekt-Auto von Mercedes war besonders sensibel gegenüber Grenzschichtverhalten unter dem Fahrzeug.
- Vertiefende Grundlagen zu aerodynamischen Konzepten bietet Airfoil Basics: Understanding Shape, Terminology, and NACA Naming.
Porpoising Effekt
- Die Bodenfreiheit beeinflusst den Luftdruck unter dem Auto (Bernoulli-Prinzip).
- Zu geringe Bodenfreiheit führt zu Leistungsspitzen, aber auch zu Luftstromablösung und Wirbelbildung.
- Wechselspiel zwischen Abtrieb und plötzlichem Abtriebsverlust verursacht das „Porpoising“ – ein Auf- und Abheben des Autos, das 2022 Mercedes stark plagte.
Der Einfluss des Rollbands
- Das Rollband simuliert den Straßenbelag und seine Geschwindigkeit muss mit der Luftgeschwindigkeit im Windkanal synchron sein.
- Oberfläche und Rauheit des Rollbands beeinflussen die Grenzschicht und somit die Messergebnisse.
- Mercedes verwendete ein ungewöhnlich glattes, langlebiges Rollband, um weniger Wartung zu haben und mehr reine Entwicklungszeit.
Fehlerquelle und Folgen
- Durch die glatte Oberfläche entstand eine dünnere Grenzschicht am Boden, was im Windkanal optimierte Daten erzeugte, die aber auf der Rennstrecke nicht exakt reproduzierbar waren.
- Die geringere Boden-Grenzschicht führte zu einer Fehleinschätzung der Bodeneffekte und verschlechtertem tatsächlichem Fahrverhalten.
- Begrenzte Laufzahlen im Windkanal (bedingt durch FIA-Vorschriften) erschwerten die Kalibrierung nach Bandwechseln.
Fazit und Ausblick
- Mercedes erkannte den Fehler und führte Tests mit raueren Bändern durch, um Korrelation und Performance besser abzustimmen.
- Das Team erhöhte die Windkanalläufe und nähert sich erneut der Spitzenleistung an.
- Dieses Beispiel zeigt die Komplexität aerodynamischer Entwicklung und die Bedeutung realistischer Testbedingungen im Motorsport.
Weitere Ressourcen
- Fluidjobs.com für Motorsportkarrieren.
- Weitere Analysevideos, z.B. zu McLarens Performance.
Diese Zusammenfassung ermöglicht ein tiefes Verständnis der aerodynamischen Herausforderungen und der technischen Details hinter Mercedes' Problematik in der Formel-1-Saison 2022.
Wenn man an Mercedes in der Formel 1 denkt, denkt man an ein Team, das 8 Weltmeisterschaften in Folge gewonnen hat.
Aber ich habe kürzlich von einem entscheidenden Fehler erfahren, der all diesen Erfolg im Jahr 2022 beendet hat, und ich habe mit einem ehemaligen
F1-Aerodynamiker gesprochen, um genau zu verstehen, was schief gelaufen ist. Mercedes kam 2022 mit einem ungewöhnlichen Design,
dem Zero-Pod-Konzept, zu den Tests in Bahrain, aber die Ergebnisse waren nicht wie erhofft. Und diese schlechte Leistung hielt bis vor Kurzem an,
wo sie, wie wir wissen, jetzt an den meisten Wochenenden zumindest auf ein Podium aus sind. Also, was hat dieses zweijährige Tief verursacht?
Nun, es ist absolut faszinierend und beginnt alles in ihrem Windkanal. Um vollständig zu verstehen, was mit Mercedes
passiert ist, müssen wir zunächst verstehen, was ein Windkanal tut und warum er so wichtig ist. Allein der Betrieb des Windkanals kostet zwischen 5
und 10 Millionen Dollar pro Jahr, aber natürlich ist die Formel 1 so stark auf Aerodynamik angewiesen, dass sich das durchaus lohnt.
Und um zu verstehen, wie Windkanäle funktionieren und wie sie die Form von Mercedes beeinflusst haben, sprach ich mit Willem Toeert, dem ehemaligen Leiter
der Aerodynamik bei Benetton, Ferrari und Sauber. Nun, eine Besonderheit ist, dass nur durchschnittlich 40 Läufe pro Woche erlaubt sind.
Das sind nicht viele Läufe. Aber das Besondere an einem Windkanal ist, dass man eine Mini-Grand-Prix-Simulation durchführen kann.
Die aerodynamischen Kräfte, die während eines Rennens im Spiel sind, sind gelinde gesagt sehr komplex, aber Ingenieure können mit nur wenigen
Windkanalläufen ein gutes Verständnis erlangen. Zuerst ein Lauf ohne Wind, nur um die mechanischen Kräfte am Auto durch die Reifen zu messen, und dann
ein weiterer Lauf mit eingeschaltetem Wind. Und der Unterschied zwischen diesen beiden Werten ist das, was die Ingenieure suchen, wenn sie das Auto
entwickeln. Sie versuchen nur, mehr Grip hinzuzufügen. Wie funktioniert ein Windkanal eigentlich?
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Nun, F1-Teams arbeiten mit einem geschlossenen Windkanal, was bedeutet, dass die Luft dank eines großen Ventilators in einem vollständig geschlossenen
Kreislauf eines Tunnels zirkuliert. Der Ventilator befindet sich in dem sogenannten Antriebsbereich des Tunnels, und je größer der
Ventilator ist, desto langsamer muss er sich drehen, damit die Luftströmung die richtige Geschwindigkeit hat. Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass die
Luftströmung gleichmäßig ist, denn sobald sie zum Auto gelangt, kann ungleichmäßige Luftströmung die Genauigkeit der Daten, die der Windkanal erzeugt,
beeinträchtigen. Deshalb ist das gesamte Design des Windkanals darauf ausgelegt, die Luftströmung in kontrollierter Weise zu
verlangsamen und dann zu beschleunigen. Nachdem die Luft durch die Ventilatoren im Antriebsbereich beschleunigt wurde, passiert sie einen
Diffusor, einen breiteren Abschnitt des Tunnels, um die Luft etwas zu verlangsamen und den Fluss gleichmäßig und glatt zu halten.
Sobald der Fluss eine Ecke des Tunnels erreicht, passiert er Umlenkbleche, die die Aufgabe haben, den Fluss beim Drehen zu lenken, um erneut so viel
Turbulenz wie möglich zu vermeiden. Dann, direkt bevor es zum F1-Modell kommt, passiert der Fluss eine Beruhigungskammer, und hier ist es
mehr denn je wichtig, die Luftströmung so gleichmäßig wie möglich und mit perfekter Geschwindigkeit zu erhalten.
Deshalb ist diese Kammer noch breiter und hat viele Schaufeln und andere Strukturen, die wie ein Wabenmuster aussehen, um den Fluss wirklich zu
kontrollieren. Und während sich die Luft beruhigt, beginnt die Kammer allmählich kleiner zu werden, wodurch die Luft wieder
an Geschwindigkeit gewinnt, bis zu den 120 Meilen pro Stunde, die die FIA erlaubt. Diese hochgeschwindigkeits Luft erreicht dann den
Testbereich, wo das Modellauto auf einer Rollstraße platziert wird. Und die Rollstraßen sind fantastisch, eine Art
Förderband, das bis zu 185 Meilen pro Stunde laufen kann. Um das Modellauto an Ort und Stelle zu halten und
seine Bewegungen zu kontrollieren, gibt es normalerweise eine lange Reihe von vertikalen Armen und je nach Einrichtung einige horizontale Arme.
Und die Reifen und Räder können sich ebenfalls frei bewegen, sodass das Auto, wenn der Rollenprüfstand in Gang kommt, das Abbiegen genauso gut simulieren kann
wie auf der Rennstrecke. Das Auto selbst kann auch das Rollen, Nicken und Gieren simulieren, da die Ingenieure sehen müssen, wie
sich das auf die Aerodynamik des Autos auswirkt. Nicht nur das, sie können auch jedes Rad individuell steuern, um mehr Kontrolle über die Simulation zu
haben. Also, als uns die Hinterradlenkung erlaubt war, wurden die Hinterräder im Modell gelenkt und die Vorderräder
ebenfalls, aber es ist einfacher, einfach einen separaten Mechanismus für jedes Rad zu haben und dann kann man machen, was man will.
Sobald der Rollenprüfstand in Betrieb ist und die Luft zu strömen beginnt, beginnt der Test, und es werden zahlreiche Sensoren um die Schlüsselpunkte des Autos
platziert, um zu verstehen, wie viel Abtrieb sie erzeugen. Es ist aber auch wichtig, zu visualisieren, wie sich der
Luftstrom um das Auto verhält. Und es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu tun, wie die Partikelbild-Geschwindigkeitsmessung, eine raffinierte
Methode, um zu sehen, wie sich die Luft um das Auto bewegt. Ingenieure setzen winzige Partikel in den Luftstrom des
Windkanals frei und verwenden dann spezielle Kameras und Laser, um zu verfolgen, wie sich diese Partikel um das Auto bewegen.
Es ist ein bisschen wie das Aufnehmen einer Serie von Schnappschüssen der Luftbewegung. Diese Technik ermöglicht es dem Team, die
Luftströmungsmuster tatsächlich zu sehen. Sie können Dinge wie Wirbel und Bereiche von Turbulenzen erkennen, die in anderen Tests
möglicherweise nicht sichtbar sind. Und es ist unglaublich nützlich, um genau zu verstehen, wie die Luft um verschiedene Teile des Autos herum
verhält, und hilft Ingenieuren, die Aerodynamik fein abzustimmen. Übrigens, wenn Sie sich für Aerodynamik oder
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Und die Links dazu finden Sie unten. Das Verständnis des Luftstroms an sich ist wichtig, hauptsächlich wegen etwas, das als Grenzschicht
bezeichnet wird. Wenn Luft über ein Auto strömt, gleitet sie nicht einfach sanft über die Oberfläche.
Es ist viel komplexer als das. Direkt auf der Oberfläche des Autos haften tatsächlich einige Luftmoleküle daran, und wir nennen das die
Haftbedingung. Diese Moleküle haben relativ zum Auto eine Geschwindigkeit von 0.
Sie sind im Grunde mit auf der Fahrt. Aber wenn man sich von der Oberfläche entfernt, ändern sich die Dinge.
Die Luft beschleunigt allmählich, bis sie die sogenannte Freiströmungsgeschwindigkeit erreicht, und das ist die Luft, die mit voller Geschwindigkeit fließt, größtenteils
unbeeinflusst von der Oberfläche des Autos. Also, was passiert zwischen den Abschnitten der Haftbedingung und der Freiströmungsgeschwindigkeit?
Nun, es gibt einen kleinen Übergangsbereich, in dem die Luftmoleküle in Schichten passieren und miteinander kollidieren und dabei verlangsamen, beginnend mit sehr
langsamer Geschwindigkeit, die der Haftschicht am nächsten liegt. Allerdings, während sich die Schichten bilden, beginnen
die Moleküle, sich immer weniger zu verlangsamen, bis der Effekt praktisch nichts ist, bis wir schließlich die Freiströmungsgeschwindigkeit erreichen.
Und bitte haben Sie Geduld mit mir. Dies ist wirklich wichtig, um zu verstehen, warum Mercedes vor ein paar Jahren diese Probleme hatte.
Dieser gesamte Übergangsbereich ist die Grenzschicht, und es ist wichtig, sie zu verstehen, denn wie jeder andere Flusstyp kann sie sich auf zwei Arten verhalten,
entweder in einer stabilen, in Schichten organisierten Weise mit sehr wenig Vermischung zwischen ihnen, was als laminare Strömung bezeichnet wird, oder in einer
unorganisierten, chaotischen Weise mit viel Vermischung, da die Schichten kaum noch vorhanden sind.
Dies wird als turbulente Strömung bezeichnet. Die Luft beginnt mit, wir nennen es laminarer Strömung zu Beginn des Wachstums einer Grenzschicht, wenn Sie
eine glatte Oberfläche haben. Ähm, und dann wächst sie schneller. Sobald Sie beginnen, dieses lokale, sagen wir mal,
dieses lokale Rollen in der Nähe der Oberfläche zu bekommen, springen diese Moleküle hoch und interagieren mit anderen, und dann wird die Turbulenz
ein wenig größer. Nun, eines der Ziele unserer F1-Ingenieure ist es, herauszufinden, welche Teile des Autos wahrscheinlich
turbulente Strömungen erzeugen. Denn je turbulenter die Strömung ist, desto weniger vorhersehbar ist sie, und das ist für Aerodynamiker
problematisch. Und diese Grenzschicht war für alle Teams, und insbesondere für Mercedes, ein großes Problem, als
sich die Vorschriften 2022 änderten und die Autos mit Bodeneffekt eingeführt wurden. Und alles beginnt damit, wie Veränderungen in der
Bodenhöhe die Leistung des Autos erheblich beeinflussen könnten. Nehmen wir an, Sie beginnen mit niedriger
Geschwindigkeit und das Auto hat eine hohe Bodenfreiheit. Wenn Sie die Bodenfreiheit verringern, wird die
Leistung immer besser, und Sie folgen so etwas wie einer Kurve, bei der jede weitere Absenkung der Bodenfreiheit eine immer größere Leistungssteigerung
bringt. Aber wenn Sie sich dem Limit nähern, erreichen Sie eine Art Plateau.
Dies geschieht aufgrund des Bernoulli-Prinzips. Es ist eine grundlegende Regel in der Fluiddynamik, die besagt, dass der Druck sinkt, wenn die Luft schneller
wird. Und das Gegenteil ist auch der Fall. Langsamere Luft hat einen höheren Druck.
Um dies der Physiksprache ins Englische zu übersetzen: In der Praxis beschleunigt der Luftstrom, wenn er durch einen kleineren Durchgang strömt, und der
Strecke. Und das bedeutet, dass unter dem Auto weniger Druck herrscht, sodass es nach unten gesaugt wird,
zusätzlichen Abtrieb erzeugt, die Reifen stärker in die Strecke zieht und es dem Fahrer ermöglicht, etwas schneller zu bremsen, zu lenken und zu beschleunigen.
Es gibt jedoch eine Grenze, wie tief man die Fahrzeughöhe senken kann, und es gibt einen idealen Punkt, an dem das Auto seine Höchstleistung erreicht.
Und bei Höchstleistung trennt sich der Luftstrom teilweise vom Auto. Die Grenzschicht verliert kurzzeitig den Kontakt zur
Oberfläche des Autos, verbindet sich jedoch schnell wieder. Für eine flache Platte, einen Flügel oder einen Boden,
der im Bodeneffekt gut funktionieren soll, gibt es eine kleine lokale Trennung, nur eine kleine Blase, die sich dann wieder verbindet.
Das ist der Punkt, an dem man Höchstleistung erreicht. Von diesem Punkt an stagniert die Leistung, da die Blase immer größer wird und eine Reihe von Wirbeln
entstehen. Aber wenn man zu weit geht, platzt einer dieser Wirbel, was dazu führt, dass sich die Grenzschicht vom
Karosserieteil löst. Jetzt wird es interessant. Wenn die Wirbel platzen, kommt es zu einem plötzlichen
Abtriebsverlust. Wirklich nicht das, was man als Fahrer will. Und wegen dieses schnellen Abtriebsverlustes hebt sich
das Auto auf seiner Feder an. Und dann, weil das Auto wieder hochkommt, kann sich die Grenzschicht wieder anheften.
So erzeugt der Boden wieder Abtrieb, und das Auto wird erneut nach unten gezogen. Und wenn das Auto wieder nach unten gezogen wird,
platzen die Wirbel erneut. Und so entsteht ein Kreislauf, bei dem das Auto nach unten gezogen und wieder nach oben gehoben wird,
auch bekannt als Porpoising. Und, wie Sie sich vielleicht erinnern, verfolgte es Mercedes im Jahr 2022.
Machen wir jetzt eine kurze Pause, denn ich muss Ihnen ein wenig mehr über Rollbänder im Windkanal erzählen. Grenzschichten bilden sich nicht nur auf dem Boden des
Autos, sondern auch auf der Strecke, die sich unter dem Auto befindet. Auf der Strecke, in perfektem Zustand, bewegt sich die
Luft nicht, und natürlich auch nicht der Boden. Aber wenn das F1-Auto über die Strecke fährt, beschleunigt die Luft tatsächlich unter dem Boden.
Das ist der ganze Sinn, um niedrigen Druck zu erzeugen und Abtrieb zu erzeugen. Aber da die Luft schneller wird, bildet sich eine weitere
Grenzschicht, diesmal am Boden. Am Ende hat man eine Art Luftstrom-Sandwich, wobei der Boden und der Fahrzeugboden das Brot sind, die
Grenzschichten des Bodens und des Fahrzeugbodens der Käse und Salat, und der freie Luftstrom das Fleisch in der Mitte.
Also, man hat eine Grenzschicht, die sich am Auto aufbaut, aber auch eine, die sich am Boden aufbaut. Was macht man also im Windkanal?
Es ist also wirklich wichtig für Ingenieure, die Luftgeschwindigkeit des Windkanals mit der Bodengeschwindigkeit des Rollbandes abzustimmen,
damit es so nah wie möglich an der realen Welt ist. Und in den ersten Jahrzehnten der Windkanaltests verwendeten die Teams tatsächlich kein Rollband, was
zu einer Menge Probleme mit der Korrelation führte. Das haben wir in den 1970er und frühen 1980er Jahren gemacht.
Aber in den 1970er Jahren stellten sich die Leute vor, man könnte einfach ein Auto mit Bodeneffekt in einen Windkanal bringen.
Was könnte schiefgehen? Ja. Und wenn man etwas entwirft und auf die Rennstrecke
bringt, funktionierte es nicht, weil der Boden im Windkanal stationär war. Was eigentlich nicht der Fall ist, wenn sich das Auto
bewegt. Aber wenn man die richtige Simulation des Autos, das sich über festen Boden bewegt, erhalten möchte, muss
man die Wind- und Bodengeschwindigkeit abstimmen. Und als das Rollband eingeführt wurde, war es eine Revolution.
Und die Teams erkannten, dass sie das Design verfeinern mussten, um das Beste daraus herauszuholen.
Ein wichtiger Weg dazu war die Oberflächenrauheit des Rollbandes, da die Rauheit der Straße einen Unterschied bei der Bildung der Grenzschicht ausmacht.
Aber leider kann es nicht genau wie die Strecke sein. Das liegt daran, dass die Teams im Windkanal nur 60%-Modelle verwenden dürfen.
Ihr Ziel ist es, die Korrelation so genau wie möglich zu erhalten. Wenn Sie Änderungen der Leistung um 0,1 % oder 0,01
% betrachten, die Sie addieren möchten, wissen Sie, viele dieser marginalen Gewinne möchten Sie zusammenfassen, dann ja, Sie brauchen, das ist
dramatisch. Und Korrelation ist sehr schwer richtig hinzubekommen, da sie von so vielen Dingen beeinflusst wird, von der
Frage, ob sich der Boden bewegt oder nicht, wie sich der Reifen verformt und ob das Auto sich dreht oder rutscht.
Deshalb macht es einen solchen Unterschied, den Boden, die Straßenoberfläche und die Testreifen richtig hinzubekommen.
Beim Abgleich des Bodens liegt es an Pirelli, den Teams die Daten für die makro- und mikroskopische Rauheit für jede Strecke zu liefern.
Und die Teams nehmen in der Regel die durchschnittliche Rauheit der gesamten Strecke, um die Korrelation abzugleichen.
Und Pirelli liefert auch die Reifen für Windkanaltests, was nicht so gut ist wie früher für viele Teams, die spezielle Reifen verwendeten, die nur für bestimmte
Tests hergestellt wurden. Man geht zu einem kompetenten Reifenhersteller, und man bekommt Reifen, die so hergestellt werden, dass
sie für bestimmte Bedingungen die richtige Form haben. Also, man könnte zum Beispiel einen Satz Kurvenreifen haben.
Im Jahr 2007 haben wir ein Mechanismus in das Rad des Modells eingebaut, bei dem man die Seitenwand herausdrücken konnte, um die Kurvenform zu
simulieren. Aber jetzt sind Pirellis Windkanalreifen allgemeiner, und da sie eine begrenzte Anzahl von Reifensätzen erhalten,
müssen sie diese so funktional wie möglich halten. Und das ist wieder einmal sehr wichtig für das Problem von Mercedes.
Um die Reifen und die Straße zu schützen, versuchen die Teams, die Reibung zwischen dem Rollband und den Reifen zu steuern, was entweder durch Kontrolle des
Anpressdrucks der Reifen auf die Oberfläche oder durch das Hinzufügen einer glatten Teflonbeschichtung auf dem Band erreicht werden kann.
Die Idee ist, es glatter zu machen und dadurch den Verschleiß zu verlangsamen. Dennoch wird die Reibung dadurch nicht vollständig
beseitigt. Im Laufe der Zeit werden sich die Oberfläche und die Rauheit des Rollbands abnutzen.
Und wenn sich das Rollband abnutzt, macht das einen großen Unterschied in den Daten. Ein neues Band im Vergleich zu einem alten Band wird
einen Unterschied in den Abtriebsdaten von bis zu 1% aufweisen, was in der Formel 1 beträchtlich ist. Und hier begann das Problem von Mercedes wirklich.
Jedes Mal, wenn ein Rollband ausgetauscht wird, muss es einen Referenzlauf im Windkanal geben, um Daten zu sammeln und zu verstehen, wie sehr sich diese Daten
im Vergleich zum alten Boden verschoben haben, um alles neu zu kalibrieren. Aber die Vorschriften beschränken heutzutage die Zeit,
die die Teams im Tunnel verbringen können. Bis 2020 durften alle Teams 65 Läufe pro Woche durchführen, aber dieser Wert wurde mit der
Einführung von ATR, den aerodynamischen Testvorschriften, auf einen Basiswert von 40 begrenzt. Aber dieser Wert ändert sich je nach Hackordnung in
der Meisterschaft. Die Teams erhielten je nach ihrer Meisterschaftsposition mehr oder weniger als den
Basiswert, um ihre Autos zu entwickeln und das Spielfeld zu ebnen. Und leider für das Entwicklungsteam zu dieser Zeit war
Mercedes Champion und bekam daher 2021 nur 36 Läufe pro Woche, als sie das Auto für 2022 entwickelten.
Daher konnten sie es sich wirklich nicht leisten, wertvolle Zeit mit häufigen Referenzläufen zu verbringen, und sie mussten eine Lösung finden, um
effizienter zu sein. Und zu dieser Zeit bedeutete das, ein glatteres Band zu verwenden, das nicht so häufig gewechselt werden
musste. Woher weiß ich das? Ich weiß es, weil sie ab und zu alte Fotos ihres Modells
im Windkanal herausgaben, und da bemerkte ich ein glattes, glänzendes Band. Und ich verwende kein glattes, glänzendes Band.
Und ich könnte falsch liegen, sie könnten recht haben, aber wir wissen, dass ihre Grenzschicht nicht korrekt auf die volle Größe skaliert.
Für Mercedes bestand der Hauptvorteil darin, dass das Band sich nicht so schnell abnutzte und konsistentere Daten lieferte, was bedeutete, dass mehr
Windkanalläufe ausschließlich auf Leistung und nicht auf Kalibrierung ausgerichtet waren. Aber das Problem war, dass das glattere Band eine
dünnere Boden-Grenzschicht auf dem Rollband erzeugte. Und wie wir wissen, war dies sehr wichtig beim Entwurf eines Bodeneffekt-Bodens.
Es gab mehr freien Fluss näher am Boden des Modells, und daher korrelierte die Leistung im Windkanal nicht so gut mit dem, was wir auf der Strecke sahen.
Es ist also wahrscheinlich, dass Mercedes für Ergebnisse im Windkanal optimierte, die auf einer echten Strecke einfach nicht funktionierten.
Aber Mercedes ist wieder ziemlich schnell, also was ist passiert? Nun, Willem glaubt, dass sie das glatte Band beibehalten
haben, es aber vorübergehend durch ein raues Band ersetzt haben, um die Unterschiede zwischen den beiden vollständig zu verstehen.
Auf diese Weise würden sie wissen, was sie besonders bei den glatteren Bändern für Bodeneffekt-Autos berücksichtigen müssen.
Sie blieben glatt, aber ich bin sicher, dass sie Tests mit einem rauen Boden durchgeführt haben, um zu verstehen.
Es ist ein Einblick in die köstliche Komplexität der aerodynamischen Entwicklung, bei der man auf das Betreiben eines Modells oder die Verwendung von
Berechnungsmethoden beschränkt ist, die ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Ähm, es ist köstlich kompliziert.
Und wie immer bringt Kampf auch Lernen mit sich. Und wenn das stimmt, wird Mercedes diesen Fehler nie wieder machen.
Nachdem sie entschieden haben, wie sie die Entwicklung durchführen werden, machen sie jetzt mehr Läufe als Red Bull.
Und ich würde sagen, sie werden sich wieder auf ein wirklich wettbewerbsfähiges Paket zubewegen. Und vielen Dank an Willem, dass er mit uns gesprochen
hat. Ich habe gerade ein Video darüber gemacht, warum McLaren jetzt so schnell ist.
Wenn Sie das sehen möchten, klicken Sie einfach hier oben. Vielen Dank fürs Zuschauen, bitte abonnieren Sie, wenn
Sie es noch nicht getan haben, und wir sehen uns beim nächsten Mal.
Mercedes erlitt 2022 einen Leistungseinbruch aufgrund eines Fehlers im aerodynamischen Design, verursacht durch Probleme mit der Grenzschicht im Windkanal. Das Team nutzte ein sehr glattes Rollband, das eine dünnere Grenzschicht simulierte als auf der Rennstrecke, was zu falschen Aerodynamikdaten führte und das Fahrverhalten verschlechterte.
Windkanäle sind entscheidend, um die Aerodynamik von Formel-1-Autos unter kontrollierten Bedingungen zu testen. Sie erzeugen kontrollierte Luftströmungen und simulieren Rennsituationen mittels Rollbändern, sodass Abtrieb und Luftwiderstand gemessen und optimiert werden können, bevor das Auto auf der Strecke eingesetzt wird.
Die Grenzschicht ist ein Bereich, in dem Luftgeschwindigkeiten vom Stillstand bis zur vollen Strömung zunehmen. Eine zu dünne oder turbulente Grenzschicht kann das Luftstromverhalten unter dem Auto verändern, was besonders bei Bodeneffekt-Autos wie dem Mercedes 2022 zu Fehlern in der Abtriebsentwicklung und instabilem Fahrverhalten führt.
Der Porpoising-Effekt beschreibt ein wiederholtes Auf- und Abheben des Autos, verursacht durch plötzliche Veränderungen im Luftdruck und Abtrieb unter dem Fahrzeug. Mercedes hatte 2022 große Probleme damit, weil die falschen Windkanal-Daten eine zu niedrige Bodenfreiheit und instabile Luftströmungen förderten, was zum Leistungsverlust führte.
Das Rollband simuliert die Straßenoberfläche und seine Rauheit beeinflusst die Entwicklung der Grenzschicht. Ein zu glattes Rollband wie bei Mercedes 2022 erzeugt eine unrealistische, dünnere Grenzschicht, was zu fehlerhaften Messungen führt, weil die Bedingungen auf der Rennstrecke rauer sind und die Grenzschicht anders reagiert.
Mercedes führte Tests mit raueren Rollbändern durch, um realistischere Daten zu erhalten und die Diskrepanz zwischen Windkanal und Rennbedingungen zu verringern. Außerdem erhöhte das Team die Anzahl der Windkanalruns, um die Aerodynamik besser abzustimmen und die Fahrzeugleistung wieder zu verbessern.
Das Beispiel zeigt, wie kritisch realistische Testbedingungen wie die richtige Grenzschichtsimulation im Windkanal für den Erfolg sind. Es unterstreicht die Komplexität der Aerodynamik-Entwicklung und die Bedeutung, technische Details wie Rollbandbeschaffenheit genau abzustimmen, um Fehlentwicklungen und Leistungsprobleme zu vermeiden.
Heads up!
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