Sådan skabes en Formel 1 racer, part 1: Det grundlæggende design

Når vi når til afslutningen på en Formel 1 sæson, tror de fleste af os formentlig, at den står på ferie og afslapning for de mange medarbejdere i de forskellige teams. Det er imidlertid ikke tilfældet.

Faktisk havde racerne til 2013 sæsonen allerede været i støbeskeen i lang tid, da det sidste løb i 2012 blev kørt i Brasilien. Vi ser frem mod de nært forestående præsentationer af 2013 racerne med et indblik i den lange og komplicerede proces, som leder hen mod de første ”officielle” testkilometer i starten af februar.

Ophængskomponent i kulfiber

I dette første kapitel vil vi se nærmere på det indledende designarbejde på en ny racer. Det vil sikkert overraske mange at høre, at arbejdet på denne sæsons racere reelt blev påbegyndt, allerede da deres forgængere blev præsenteret på denne tid sidste år.

Fejlfinding

Første step i konstruktionen af en ny Formel 1 racer er fremstillingen af bilens base. Her hentydes der til udformningen af racerens monocoque og grundlæggende aerodynamik under det gældende reglement. Der skal i denne proces tages hensyn til en lang række parametre, som senere i processen er vitale for den færdige racers køreegenskaber og aerodynamik.

Under det indledende arbejde med udviklingen af denne base, ligger teamets primære fokus på fejlfinding. Man leder her efter de store fejl, som ikke kan rettes ved at lancere en B-version senere på sæsonen. Samtidig opererer man med en ”bagatelgrænse”, hvor de mindre ting, som kan rettes og finjusteres i løbet af sæsonen, falder ind under.

Udformningen af basen har stor betydning for udviklingsarbejdet senere i processen. For eksempel kan en ingeniør vurdere, at han kan designe en mere effektiv diffuser og derved forbedre bagendens aerodynamik, hvis gearkassen bliver en smule smallere. Sådanne overvejelser skal vurderes og testes på dette tidlige stadie.

Lotus i gang med produktionen af det første chassis

De første måneder af udviklingsarbejdet er så at sige én lang proces med rettelser, justeringer og nye tests. Gennem dette kontinuerlige analyse- og testarbejde henover foråret, bliver der hele tiden evalueret og justeret på den endelige udformning af basen. Hvis tidsplanen holder, er man klar til at give stafetten videre midt på sommeren.

På dette tidlige stadie handler det om at få det grundlæggende design på plads – det detaljerede arbejde omkring den racerens aerodynamik kommer først senere i processen.

Ferrari frontvinge fra 2007

Denne del af designprocessen er ekstremt vigtig, da den er med til at definere en lang række andre detaljer på den færdige racer. På dette stadie tager man stilling til ting som benzintankens størrelse, udformning af gearkassen og placering af KERS-enhenden. Men også en lang række andre ting, for eksempel racerens hjulgeometri og en mængde aerodynamiske detaljer, bliver defineret ud fra udformningen på basen. Det er imidlertid også en særdeles tidskrævende proces, da alt skal testes og ananlyseres.

Når den endelige udformning er på plads, kan man påbegynde konstruktionen af den første monocoque. Her skal der foretages en kritisk vurdering af, hvorledes ressourcerne på fabrikken skal fordeles - husk på, at der sideløbende med dette også konkurreres i den igangværende sæson. Tidsmæssigt befinder vi os nu i sommeren 2012 (hvis vi forestiller os, at ovenstående handler om en racer til 2013), så der skal også stadig være mandskab til at producere reservedele og udvikle opdateringer til de racere, som allerede kæmper om VM-points rundt omkring i verden.

Adrian Neweys RB3 chassis

Sidst på sommeren kan der afleveres en monocoque til det aerodynamiske team, som nu kan indlede deres arbejde med at udforme og optimere racerens chassis rundt om monocoquen.
Til 2013 sæsonen burde dette ikke volde de store kvaler, eftersom der stort set ikke ændres på det aerodynamiske reglement. Der bliver således kun tale om finjusteringer. Alligevel kan der godt være tale om store beslutninger.

Et eksempel på dette kunne være en ændring i det grundlæggende layout af hjulophængene. Sidste sæson anvendte Ferrari som det eneste hold en særlig type ophæng, som kræver at både støddæmpere og krængningsstabilisatorer flyttes fra toppen til bunden af chassiset. En ændring af denne karakter skal nødvendigvis indarbejdes i bilens grundlæggende layout.

Detalje af forhjulsophænget på RA108


Aerodynamik er vejen til sejr

En af de mest komplicerede dele af udviklingsarbejdet opstår, når de fundamentale mekaniske komponenter skal spille sammen med de aerodynamiske detaljer.

For eksempel vil der blive kigget nøje på racerens diffuser, og hvorledes den passer sammen med gearkassen. Her er der tale om et kritisk aerodynamisk område, som Red Bull formåede at udnytte optimalt på sidste års racer. Derfor kan man sagtens forestille sig, at det aerodynamiske team vil kontakte den gruppe, som står for design og konstruktion af monocoquen med et forslag til en aerodynamisk forbedring. Spørgsmålet er her, om monocoquen kan konstrueres, så den kan honorere dette og samtidig have plads til de mekaniske komponenter. Dette samspil skal optimeres på dette stadie.

Ferraris nuværende diffuser Copyright Jesper Østerdal

Det er helt klart på de aerodynamiske detaljer, der kan hentes tid i forhold til konkurrenterne. Groft sagt er den mekaniske del bare et nødvendigt onde – den aerodynamiske ”pakke” er langt hen ad vejen det, som afgør om du vinder løb eller ej.

Disse 2 faktorer – aerodynamik og mekanik – skal komplimentere hinanden, men placeringen og udformningen af de enkelte komponenter, såsom gearkasse, ophæng og ’køl’, er vital for at opnå den bedst mulige aerodynamik. Denne proces bliver i høj grad besværliggjort af det faktum, at gearkasse og chassis er nogle af de første dele, der skal tages stilling til, fordi de tager meget lang tid at fremstille. For selv de bedste teams, tager det 12 uger at fremstille et chassis.

Adrian Neweys RB3 chassis

Med de første tests placeret i begyndelsen af februar måned, skal raceren bygges op i løbet af januar. Arbejdet med at bygge chassis og gearkasse skal således være påbegyndt i midten af september måned.

Når chassiset er færdigt, skal det gennemgå en række crash tests, som kontrolleres nøje af FIA. Først når disse er bestået, kan teamet tænke på de videre tests. For at fremskynde denne proces, vil man typisk oprette et team, som opbygger en bil nr. 2 parallelt med den første. Mens den første bil er til kontrol og tests hos FIA, begynder man på at samle og færdiggøre den anden.

På samme måde kan man ikke tage af sted til de første pre-season tests med kun en enkelt gearkasse i bagagen. Der skal nødvendigvis være en enkelt eller 2 i reserve.

Derfor skal disse vitale dele designes og konstrueres som noget af det første. De er så at sige bilens rygrad. Hvis der ikke er styr på udformning og fremstilling af disse dele, er teamet allerede bagud på points før sæsonen er startet. Dette så vi i en vis udstrækning med Ferrari sidste år, hvor de blev forsinket i forhold til deres tests henover vinteren.

Adrian Newey Copyright Getty Images/Red Bull Racing

Der findes talrige eksempler på, hvorledes det grundlæggende design, som altså skal være på plads meget tidligt i processen, kan have en afgørende effekt senere på sæsonen.

Et oplagt eksempel, som mange af os nok kan huske, stammer fra 2009 sæsonen, hvor dobbeltdiffuseren gjorde sit indtog. Kun 3 teams havde fået denne feature integreret i deres design fra starten på sæsonen, og de resterende teams stod med håret i postkassen, da FIA erklærede den lovlig. For nogle teams lykkedes det at få den til at fungere sammen med den eksisterende gearkasse – for andre kom det aldrig til at fungere.

Ferrari var et af de hold, som aldrig fik det til at fungere. Italienerne overvejede at konstruere en helt ny gearkasse men vurderede i sidste ende, at det ikke var umagen værd. Det ville ganske enkelt tage for lang tid, og inden den nye gearkasse var klar og testet, ville man være så langt bagefter i mesterskabet, at det ikke ville være tiden og pengene værd. På den baggrund kunne det hæderkronede team fra Maranello afskrive 2009 sæsonen allerede i starten af maj måned.

Det understreger på bedste vis vigtigheden af, at det basale design rammer plet i første forsøg.

Næste kapitel: Crash tests og det færdige design