Formel-1-Technik: Wie der Unterboden das Feld 2021 durchmischen könnte

Die Formel-1-Autos werden in der Saison 2021 zu einem großen Teil unverändert bleiben. Es gibt allerdings trotzdem Änderungen, die das Feld ziemlich durchmischen könnten. Im Fokus steht dabei vor allem der neuen Unterboden. Die Änderungen in diesem Bereich sollen dafür sorgen, dass die Boliden rund zehn Prozent ihres Abtriebs verlieren.

Es bleibt abzuwarten, ob von diesen Änderungen eher Mercedes oder Konkurrent Red Bull profitieren wird. Denn während es zunächst danach aussah, dass es sich um eine harmlose Anpassungen am Unterboden im Bereich vor den Hinterrädern handelt, ist inzwischen klar, dass diese Änderungen doch ziemlich signifikant sein dürften.

Racing-Point-Technikchef Andrew Green erklärte bereits im vergangenen Jahr nach einer ersten Analyse: "Glaubt es oder nicht, aber es ist eine ziemlich große Änderung. Im Hinblick auf den Unterboden selbst ist es eine relativ kleine Änderung. Aber sie hat signifikante Auswirkungen auf die Performance des Autos."

"Man muss leider nicht nur den Unterboden selbst neu bauen. Man muss fast die komplette Aerodynamik des Autos von vorne bis hinten neu designen", so Green. Zunächst ging man davon aus, dass die Änderungen Red Bull am härtesten treffen würden, weil die Bullen seit Jahren traditionell mit einem hohen Anstellwinkel fahren.

Was sich 2021 alles ändert

Andere sagen dagegen, dass Mercedes mehr unter den Änderungen leiden wird. Bei der Analyse muss man zunächst einmal verstehen, was sich überhaupt genau ändert. Entwickelt wurde das Übergangs-Reglement für 2021, um den Boliden etwas Abtrieb wegzunehmen, bevor ab 2022 die komplett neuen Formel-1-Regeln greifen.

So wird der Unterboden 2021 im Vergleich zur Vorsaison aussehen

Foto: Giorgio Piola

Zu diesem Zweck beschloss die FIA, vor den Hinterreifen quasi ein Stück vom Unterboden in Form eines Dreiecks herauszuschneiden. Allerdings zeigten die Daten, die man zu Beginn der vergangenen Saison sammelte, dass man nur alleine mit dieser Maßnahme nicht den gewünschten Abtriebsverlust in Höhe von zehn Prozent erreichen würde.

Deswegen legte die FIA nach und beschloss zudem eine Verkleinerung der Winglets an den hinteren Bremsbelüftungen und weitere Einschränkungen an den vertikalen Streben des Diffusors. Später beschloss die FIA noch eine weitere Änderung und verbot für die Saison 2021 zudem vollständig eingeschlossene Löcher am Unterboden.

Warum auch die Reifen eine Rolle spielen

Gleichzeitig entschied sich Pirelli, für die Saison 2021 doch neue Reifen zu bringen, nachdem man die Pneus zunächst eigentlich unverändert lassen wollte. Die neuen Reifen sollen den Belastungen besser standhalten und es Pirelli zudem ermöglichen, den Mindestdruck der Pneus in der neuen Saison etwas zu reduzieren.

Solche Unterböden werden wir in der Saison 2021 nicht mehr sehen

Foto: Giorgio Piola

Das ist wichtig, denn die Teams müssen sich damit nicht nur auf die neuen Regeln konzentrieren sondern auch auf die neue Reifenkonstruktion. Das stellt die Rennställe bei der Aerodynamik noch einmal vor eine signifikante Herausforderung, weil es zusätzlich zum angepassten Reglement nun noch eine weitere relativ unbekannte Variable gibt.

Im Mittelpunkt stehen dabei vor allem die Vorderreifen. Wenn diese sich nämlich anders verformen, dann müssen sämtliche Strömungsstrukturen, die sich mit den dadurch entstehenden Turbulenzen befassen, ebenfalls angepasst werden, um die Performance an dieser Stelle zurückzugewinnen.

Red Bull Vorreiter beim hohen Anstellwinkel

Das bedeutet, dass die Teams nicht nur Anpassungen an den Teilen vornehmen müssen, die direkt von den Regeländerungen betroffen sind. Vielmehr betrifft es wegen der aerodynamischen Verbindungen quasi jede einzelne aerodynamische Oberfläche am Auto, die von den Regeländerungen und den neuen Reifen betroffen ist.

McLaren testete bereits in Belgien als erstes Team einen 2021er-Unterboden

Foto: Motorsport Images

Zurück zum Anstellwinkel und der Annahme, dass Autos mit einem hohen Winkel am meisten unter den neuen Regeln leiden werden. Red Bull ist seit 2009 dafür berühmt, doch fast alle Teams im Feld haben dieses Design - mal mehr und mal weniger stark ausgeprägt - im Laufe der Jahre übernommen.

Alle Rennställe sind sich darüber einig, dass ein Auto mit einem hohen Anstellwinkel bei den entsprechenden Bedingungen in der Lage ist, mehr Abtrieb vom Unterboden und dem Diffusor zu generieren, als eines mit einem geringeren Winkel. Hintergrund ist das zusätzliche Volumen zwischen Unterboden/Diffusor und der Straße.

Warum Red Bull Probleme bekommt ...

Wenn man dieses Volumen allerdings nicht entsprechend versiegeln kann, dann verliert man den potenziellen Abtrieb und erhält stattdessen unerwünschte Nebenwirkungen. Aus diesem Grund ging man zunächst davon aus, dass Red Bull unter den neuen Regeln am meisten leiden würde.

Red Bull testete in Portugal und in Abu Dhabi einen neuen Unterboden

Foto: Motorsport Images

Denn einige aerodynamische Werkzeuge, die das Team zum Versiegeln einsetzte, gehen mit dem Beschneiden des Unterbodens verloren. Allerdings setzen in der Formel 1 alle Teams auf vollständig eingeschlossene Löcher am Unterboden - und zwar nicht nur im Bereich vor den Hinterreifen sondern fast auf der gesamten Länge.

Diese längsverlaufenden Löcher, die für 2021 verboten sind, werden verwendet, um die Kante des kompletten Unterbodens zu versiegeln und nicht nur den hinteren Bereich und den Diffusor. Das bedeutet, dass der Unterboden effektiv zu einer Verlängerung des Diffusors wird. Und hier kommen wir in den Bereich, der Mercedes betrifft.

... und warum Mercedes

Der hohe Anstellwinkel bei Red Bull vergrößert das Volumen des Diffusors, weil er höher über dem Boden liegt. Mercedes setzt dagegen auf einen geringeren Winkel, was auch mit dem längeren Radstand zu tun hat. Dadurch haben sie die Möglichkeit, dieses Volumen im Bereich vor dem Diffusor zu vergrößern.

Ferrari testete bereits zwei unterschiedliche Varianten des 2021er-Unterbodens

Foto: Giorgio Piola

Interessanterweise geht der Mercedes-Ansatz in diesem Bereich noch auf eine Zeit zurück, die sogar noch vor den dominanten Jahren des Teams in der Hybridära liegt. Damals entschied man sich dagegen, dem von Red Bull vorgegebenen Trend zu folgen. Stattdessen setzte man bei Chassis und Aerodynamik auf einen eigenen Ansatz.

Im Jahr 2014 wurde FRIC verboten, und Mercedes entschied sich dafür, als Gegenmaßnahme auf einen längeren Radstand zu setzen. Das wirkte sich 2017 noch mehr aus, weil die damaligen Regeländerungen auch das aerodynamische Zusammenspiel zwischen Unterboden und Diffusor betrafen. Der W08 galt deshalb als kleine "Diva".

Und wen trifft es nun am meisten?

Seitdem hat Mercedes einige dieser Probleme in den Griff bekommen. Doch die neuen Regeln werden diese Lösungen nun auf die Probe stellen. Denn weil durch den Einschnitt ein Teil des Unterbodens verloren geht, muss das Team die aerodynamische Zusammenarbeit der proximalen Strömungsstrukturen erneut anpassen.

Die gelbe Markierung zeigt den Teil am Unterboden, der 2021 wegfällt

Foto: Giorgio Piola

Rein objektiv gesehen scheinen also sowohl Red Bull als auch Mercedes mit ihrer jeweiligen Philosophie einen kleinen Rückschlag durch die neuen Regeln zu erleiden. Wie groß dieser ausfallen wird, das hängt davon ab, wie viel man jeweils durch den Wegfall der vollständig eingeschlossenen Löcher und die ursprünglichen Einschnitte verliert.

Dabei muss man auch im Hinterkopf behalten, dass das ausgegebene Zehn-Prozent-Ziel der FIA nicht für jedes Team repräsentativ ist. Die einzelnen Änderungen werden einige Teams jeweils härter als andere treffen. Eine klare Antwort gibt es daher aktuell noch nicht. Klar ist nur, dass die Änderungen auf jeden Fall eine Auswirkung haben werden.

Mit Bildmaterial von Giorgio Piola.