Vijf ton stuwkracht
Alle teams in de Formule 1 werken constant aan verbeteringen van hun auto en aan de optimale configuratie voor de volgende race. Vanaf 2026 wordt Sauber het constructeursteam van Audi en rijdt het mee in het Formule 1-kampioenschap. Op dit moment maken de Zwitserse motorexperts deel uit van het F1-team Stake van Alfa Romeo. Om de best mogelijk aerodynamische configuratie te vinden, heeft Sauber een eigen windtunnel in Hinwill, niet ver van Zürich.
De stalen faciliteit is een gesloten lus van 140 meter lang. Binnenin genereert een krachtige turbine van 3000 kilowatt een stuwkracht tot vijf ton. Stuurinrichtingen in de vorm van roosters en honingraten vormen deze kunstmatige wind om tot een uniforme luchtstroom en leiden deze de testkamer in. Hier blaast de wind tegen de contouren van de modelwagen. De testopstelling simuleert zo de luchtweerstand die onder daadwerkelijke raceomstandigheden ontstaat. Peter Herrsche, die de windtunnel van Sauber Group leidt: "Volgens de regels mogen we de racewagen zelf niet testen. Maar het gebruik van een model heeft grote voordelen, want we kunnen hiermee veel flexibeler en efficiënter werken. In de echte auto is bijvoorbeeld niet genoeg plek voor de meetinstrumenten die we in het model gebruiken om gedetailleerde gegevens uit onze tests te verkrijgen."
Het model is 60% van het formaat van de originele bolide en in totaal ongeveer drie meter lang. In de windtunnel staat – of eigenlijk beweegt – het model op een soort "rollende weg". Dit is een rolband met een nagemaakt wegoppervlak van een racecircuit – ongelooflijk kostbaar, vertellen de experts. De band kan snelheden tot 300 km/uur aan. Dankzij een geavanceerde bevestiging aan een bewegingssysteem kan het model alle actieve manoeuvres simuleren die een racewagen uitvoert op het circuit: van versnellen tot remmen, en van het insturen van bochten tot driften. De turbine levert de hoeveelheid tegenwind die overeenkomt met de snelheid van de lopende band. Een aerodynamisch gegenereerde downforce werkt op de banden. De luchtweerstand heeft dezelfde uitwerking op de auto als in een echte race, en werkt in de bochten dus anders dan op een lang recht stuk.
Peter Herrsche: "We mogen de DRS maar op een paar stukken van het circuit gebruiken. Maar deze vleugelpositie kan een verschil maken tot 25 km/uur bij het inhalen." DRS staat voor "Drag Reduction System": door de hoek van de bovenste plaat op de achtervleugel te wijzigen, werkt er minder luchtweerstand op de wagen. De ingewikkelde regels van de Formule 1 staan dit alleen toe op specifieke punten van het circuit, als een coureur op minder dan één seconde van zijn voorligger rijdt.
Ongeacht of de inhaalactie slaagt of niet: direct na de razendsnelle manoeuvre vouwt de vleugel zichzelf weer naar beneden en nemen luchtweerstand en downforce weer toe. Het perfecte evenwicht tussen deze twee variabelen is voor ieder circuit verschillend. De specialist voor aerodynamica legt uit: "Monza is bijvoorbeeld een extreem snel circuit en daar willen we zo min mogelijk luchtweerstand, maar in de smalle straten van Monte Carlo hebben we juist veel downforce nodig."
Instrumenten plus rijbeleving coureur
Tot 350 meetpunten in de vorm van dynamische druksensoren registreren de drukverdeling over het oppervlak van het model. De krachten die op de banden, voorvleugel en achtervleugel werken, worden gemeten met speciale weegschalen. In een testsessie van 15 tot 20 minuten testen de experts tot wel 70 punten, zoals de vleugelpositie of het gedrag van de carrosserie. Het testteam simuleert ook andere variabelen, zoals een lege of volle tank of nieuwe of versleten banden.
Daarnaast wisselen de aerodynamica-technici tijdens de trainingssessies op het circuit constant informatie uit met het raceteam.
Naast harde metingen, is ook het de rijbeleving van de coureur van groot belang. Zijn feedback is onmisbaar om de optimale configuratie te bepalen. "Uiteindelijk moet de auto rijden op de manier die het beste is voor de coureur", benadrukt Herrsche. "Daarom is zijn input voor ons een ontzettend belangrijke variabele."
Het doel is altijd om zo min mogelijk luchtweerstand te hebben, en een zo gelijkmatig mogelijke verdeling van de downforce. En dat bij alle rijmanoeuvres en alle denkbare scenario's. Herrsche legt de specifieke uitdagingen van het testen uit: "Je moet je de wagen zelf voorstellen als een set weegschalen. Bij het remmen gaat de neus omlaag en verandert de uitwerking van de luchtweerstand. Tegelijkertijd mag de onderkant van de wagen niet in contact komen met het wegdek. Racewagens liggen sowieso al laag op de weg, en bij ons model is die afstand tot het wegdek nog eens 40% kleiner. Bij een bepaalde testsnelheid zou dit enorme schade veroorzaken aan het model en aan de rolband. We moeten deze kantelbeweging van het model dynamisch beheersen met een nauwkeurigheid van een halve millimeter."
Geen tijd voor technische problemen
Dit betekent dat de aanpassing van de vleugelpositie bijvoorbeeld tot op een tiende millimeter nauwkeurig moet zijn. Hierbij bewijzen de motoren van FAULHABER hun diensten. Voor een test in de windtunnel worden in totaal acht aandrijvingen ingezet. Zes hiervan bewegen de bevestiging en de besturingselementen, en twee motoren stellen de vleugelhoek in. Daar waar de ruimte in het model bijzonder beperkt is, werken de technici met borstelloze DC-motoren van slechts 12mm diamter (serie 1226…B). Waar net wat meer ruimte is, wordt het 22mm diamater model 2264…BP4 ingezet in combinatie met de motion controller MCBL3002.
Deze aandrijvingen leveren het benodigde koppel met een extreem klein formaat en passen zelfs in de kleinste ruimtes. Om de bevestiging van het model aan het plafond van de windtunnel aan te passen, gebruikt Sauber de krachtigste borstelloze motoren uit het productassortiment van FAULHABER: het model 4490...B, ook in combinatie met een motion controller. Hier is dat een controller uit de serie MCBL3006.
De precisie van de aandrijvingen was voor Sauber de belangrijkste vereiste. Maar ook de robuustheid en betrouwbaarheid waren essentieel, onderstreept Herrsche: "De regels beperken hoe lang we mogen testen in de windtunnel. Maar als het F1-seizoen van start is, is de volgende race waarvoor we de wagen moeten voorbereiden nooit ver weg. We moeten werkelijk iedere minuut optimaal gebruiken, dus de technologie waarmee we werken moet 100% betrouwbaar zijn. De motoren van FAULHABER maken dit al vele jaren mogelijk, en we zijn er ontzettend tevreden mee."
