Fünf Tonnen Schub
Wer in der Formel 1 mitmischen will, arbeitet praktisch ununterbrochen an der Verbesserung des Autos und an der optimalen Einstellung für das jeweils nächste Rennen. Ab 2026 wird Sauber als Audi-Werksteam auftreten und die F1-Weltmeisterschaft bestreiten. Derzeit sind die Schweizer Motorsportexperten Teil des Alfa Romeo F1 Team Stake. Für das Feilen an der bestmöglichen Aerodynamik verfügen sie über einen eigenen Windkanal in Hinwil, unweit von Zürich.
Die stählerne Anlage ist ein geschlossener Kreislauf von 140 Meter Länge. Darin erzeugt eine 3000 Kilowatt starke Turbine einen Schub von bis zu fünf Tonnen. Dieser künstliche Wind wird von Gleichrichtern in Form von Netzen und Waben in eine gleichmäßige Strömung verwandelt und in die Testkammer geleitet. Dort drückt sie wie der Luftwiderstand im Rennen auf die Außenhaut des Automodells. „Wir dürfen laut Reglement nicht am Rennwagen selbst testen“, erklärt Peter Herrsche, der bei der Sauber Group den hauseigenen Windkanal leitet. „Die Verwendung eines Modells hat aber auch große Vorteile, da wir damit viel flexibler und effizienter arbeiten können. Im Gegensatz zum Auto ist darin auch genug Platz für die Messtechnik, die wir benötigen, um detaillierte Informationen aus den Tests zu gewinnen.“
Das Fahrzeugmodell hat 60 Prozent der Größe seines Vorbilds und ist etwa drei Meter lang. Es steht, beziehungsweise „fährt“ in der Windkammer auf einer „Rolling Road“. Das ist ein Förderband mit nachgeahmter Rennbahnoberfläche – sündhaft teuer, wie die Experten versichern –, das mit bis zu 300 km/h betrieben werden kann. Eine ausgeklügelte Aufhängung an einem Bewegungssystem sorgt dafür, dass das Modell alle aktiven Manöver simulieren kann, die ein Wagen auf der Strecke vollführt, vom Beschleunigen und Bremsen über die Kurvenfahrt bis zum Driften. Die Turbine liefert den Gegenwind passend zur Bandgeschwindigkeit, auf die Reifen wirkt ein aerodynamisch erzeugter Anpressdruck. Der Luftwiderstand beeinflusst den Wagen wie im richtigen Rennen, in der Kurve zum Beispiel ganz anders als auf der langen Graden.
„Das DRS darf nur in wenigen Streckenabschnitten eingesetzt werden“, erzählt Peter Herrsche. „Diese Flügelstellung kann dort beim Überholen aber einen Unterschied von bis zu 25 Stundenkilometern ausmachen.“ DRS steht für Drag Reduction System: Mit einem veränderten Winkel der obersten Schaufel am Heckflügel wird der Luftwiderstand gesenkt. Die komplizierten Regeln der Formel 1 erlauben das nur an genau definierten Stellen und wenn der Abstand zum Vordermann nicht mehr als eine Sekunde beträgt.
Ob das Überholen gelingt oder nicht – gleich nach dem rasend schnellen Manöver klappt der Flügel zurück, Luftwiderstand und Anpressdruck steigen wieder an. Die perfekte Balance zwischen diesen beiden Größen ist bei jeder Rennstrecke anders, berichtet der Aerodynamikspezialist weiter: „Auf dem sehr schnellen Parcours von Monza zum Beispiel wollen wir möglichst wenig Luftwiderstand, auf den engen Straßen von Monte Carlo brauchen wir dagegen viel Anpressdruck.“
Messtechnik plus Popometer
Bis zu 350 Messstellen in Form von Staudruckröhrchen erfassen die Druckverteilung an der Oberfläche des Modells. Die Kräfte, die an Reifen, Front- und Heckflügel auftreten, werden mit speziellen Waagen gemessen. In einer Testsequenz von 15 bis 20 Minuten Länge werden bis zu 70 Positionen wie die Flügelstellung oder das Verhalten des Unterbodens getestet. Dabei werden auch Variablen wie voller und leerer Tank oder neue und abgenutzte Reifen nachgestellt.
Außerdem tauschen sich die Aerodynamiker während der Trainingsfahrten auf den Rennstrecken ständig mit dem Rennteam aus. Der „Popometer“ des Fahrers liefert zwar keine exakten Daten, aber dennoch unverzichtbare Informationen für das Finden der optimalen Einstellungen. „Der Fahrer ist gesetzt, das Auto muss letztlich so funktionieren, wie es für ihn am besten ist“, betont der Windkanal-Chef. „Seine Rückmeldung ist für uns daher auch eine sehr wichtige Größe.“
Das Ziel ist immer ein möglichst geringer Luftwiderstand bei möglichst gleichmäßig verteiltem Anpressdruck, und das bei allen Fahrmanövern, in allen vorstellbaren Situationen. „Sie müssen sich das Auto selbst wie eine Waage vorstellen“, beschreibt Peter Herrsche eine der besonderen Herausforderungen der Testarbeit. „Beim Bremsen geht die Nase runter, die Wirkung des Luftwiderstands verändert sich entsprechend. Dabei darf die Fahrzeugunterseite – die ist bei einem Rennwagen immer sehr knapp über dem Boden, und beim Modell ist der Abstand nochmal um 40 Prozent kleiner – nicht auf der Rolling Road aufsetzen. Das würde bei der definierten Testgeschwindigkeit am Modell und am Förderband einen Riesenschaden verursachen. Wir müssen diese Nickbewegung des Modells dynamisch auf einen halben Millimeter genau kontrollieren können.“
Keine Zeit für technische Probleme
Das bedeutet, dass zum Beispiel die Verstellung der Flügel auf Zehntelmillimeter genau erfolgen muss. Hier kommen die Motoren von FAULHABER ins Spiel. Insgesamt acht Antriebe sind bei einem Testdurchlauf im Einsatz. Sechs davon bewegen Aufhängungs- und Steuerungselemente, zwei sind für die Flügelwinkel zuständig. Wo es im Modell besonders eng zugeht, sind die bürstenlosen DC-Motoren der Serie 1226…B im Einsatz. Wo es etwas geräumiger ist, wird das größere Modell 2264…BP4 mit dem Motion Controller MCBL3002 verwendet.
Diese Antriebe liefern das benötigte Drehmoment aus geringstem Volumen und finden auch bei kleinem verfügbarem Bauraum genügend Platz. Um die Aufhängung des Modells an der Decke des Windkanals zu verstellen, verwendet Sauber den stärksten bürstenlosen Motor aus dem FAULHABER-Portfolio: das Modell 4490…B, ebenfalls mit einem Motion Controller, hier aus der Serie MCBL3006.
Die Präzision der Antriebe steht im Forderungskatalog von Sauber an erster Stelle. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit folgen aber dichtauf, wie Peter Herrsche betont: „Einerseits beschränkt das Reglement die Dauer der Testläufe im Windkanal. Zugleich steht während der Formel-1-Saison immer schon das nächste Rennen an, auf das wir den Wagen vorbereiten müssen. Da dürfen wir keine Minute verlieren, die eingesetzte Technik muss einfach hundertprozentig verlässlich sein. Die Motoren von FAULHABER tragen seit vielen Jahren dazu bei, und wir sind mit ihnen sehr zufrieden.“
