F1 voor dummies: Waarom is de auto van Verstappen niet de snelste?

Dankzij de successen van Max Verstappen wint Formule 1 in Nederland razendsnel aan populariteit. De autosport is ingewikkeld, de beste coureur wint niet altijd en de ene auto is sneller dan de andere. Hoe komt dat?

Is geld net zo belangrijk als in het voetbal?

"Het team met het meeste geld heeft de snelste auto", is vaak gehoorde kritiek op de Formule 1. Het is zeker zo dat een team met ruime financiële middelen een betere auto op de baan moet kunnen krijgen dan een team dat elk dubbeltje omdraait. Het is vergelijkbaar met andere sporten, zoals voetbal. Topclubs als FC Barcelona en Manchester City kunnen betere spelers halen dan RKC Waalwijk en FC Utrecht.
 
Toch speelt geld niet altijd de doorslaggevende rol. Een geniale vondst van een ontwerper bij een klein team kan met relatief weinig kosten succes opleveren, terwijl zijn dikbetaalde concurrent bij een topteam er niets van bakt. 

Daar komt de vergelijking met het voetbal terug. Formule 1 is in principe een teamsport, waarbij de teams die het meeste geld kunnen bieden normaalgesproken de beste mensen weten vast te leggen. En steeds dient zich nieuw talent aan. Als die geniale ontwerper een vondst doet in dienst van een klein team als Manor, is de kans groot dat hij of zij het volgende seizoen in dienst treedt bij een topteam.
 
Hetzelfde geldt voor coureurs. Nico Rosberg begon zijn loopbaan bij het toen in de middenmoot rijdende Williams, presteerde daar goed en werd weggeplukt door Mercedes. Daarin wijkt de Formule 1 niet af van andere sporten, al is het zo dat Formule 1-coureurs hun zitje bij de kleinere teams kunnen kopen, iets dat in de voetballerij niet snel zal gebeuren.

Ontwikkeling

Door het grote budget en de goed bemande ontwerpafdeling kunnen rijke teams meer testen (vooral in de fabriek, elk team mag even vaak testen op het circuit) en zijn ze beter in staat de auto door het seizoen heen te blijven ontwikkelen.
 
Wie heeft er dan het meeste geld? Aangenomen wordt dat Red Bull Racing, Mercedes, McLaren-Honda en Ferrari werken met jaarbudgetten tussen de 420 en 470 miljoen euro.  

Williams, Toro Rosso, Force India en Sauber hebben aflopend een jaarbudget tussen de 200 en 100 miljoen. Manor werkt met een budget van minder dan 90 miljoen per seizoen. De 'ranglijst' van budgetten is redelijk terug te zien in de verhoudingen op de baan, al presteert McLaren-Honda ondermaats en komt Force India gezien de beperkte middelen goed voor de dag.

Bepaalt de motor de snelheid van de auto?

Zeker met de huidige regelgeving voor een V6-brandstofmotor met turbo en hybridetechniek (opgeslagen energie uit de remmen en de turbo drijven een elektromotor aan die 'meedoet' met de gewone motor) speelt de aandrijflijn een belangrijke rol. Max Verstappen klaagde vorig seizoen over de Renault-motor in zijn Toro Rosso en ook nu in de Red Bull is dat, ondanks een recente update, de achilleshiel. 

Grofweg moet een Formule 1-motor aan vier voorwaarden voldoen: Hij moet over zo veel mogelijk paardenkrachten beschikken, hij moet betrouwbaar zijn, hij moet een soepel karakter hebben tijdens het rijden (driveability) en hij moet zuinig zijn. 

Sinds de introductie van de hybridemotoren in 2014 is er maar één fabrikant die dat goed voor elkaar heeft: Mercedes-Benz. De krachtbron van Mercedes lag zeker in 2014 een straatlengte voor op die van Renault en Ferrari. Ook Honda, dat er in 2015 bij kwam, kan de Mercedes-motor niet benaderen. Sinds bleek dat de Mercedes-motor zo oppermachtig is, doet de concurrentie er alles aan om in te lopen. 

Geniaal concept

Dat inlopen is echter niet eenvoudig, omdat Mercedes een concept heeft bedacht dat voor de concurrentie lastig is na te maken. De turbo is namelijk gesplitst. De turbine (die wordt aangedreven door de uitlaatgassen) zit aan de ene kant van het motorblok, terwijl de compressor (die de lucht onder druk de motor in pompt) aan de andere zijde zit. Ze zijn verbonden door een as die door het blok loopt.

Hierdoor werkt de turbo veel efficiënter. Dit omdat de warme lucht van de uitlaatgassen de koude lucht die de motor weer ingaat nu niet beïnvloedt. Bovendien is er minder koeling nodig, wat weer voordelen oplevert voor de verdere inrichting van de motorruimte.

Video: Animatie van de werking van de Mercedes-motor

Dit geniale concept draagt er mede aan bij dat de Mercedes-motor halverwege 2016 nog steeds de beste motor van het veld is. Al moet gezegd worden dat vooral Ferrari, maar ook Renault en Honda het gat al aardig hebben weten te verkleinen, ondanks dat de reglementen grote veranderingen lastig maken. 

Waardoor kan een Formule 1-auto snel door de bocht?

Naast vermogen heeft een Formule 1-auto nog één belangrijke eigenschap nodig om snel over een circuit te gaan: grip. Hoe beter de auto aan het wegdek 'kleeft', des te sneller kan de coureur door de bochten. Grip is grofweg in te delen in twee categorieën: mechanische grip en aerodynamische grip. 

Mechanische grip wordt geleverd door de banden, de vering en het chassis van de auto.  In de Formule 1 zijn de banden voor iedereen gelijk, maar dat wil niet zeggen dat ze onder elke auto even goed functioneren. Dit hangt volledig af van hoe de auto precies door de bochten gaat:  hoe de vering reageert, of die wielen in de bocht op de juiste manier op het asfalt staan  en of de banden op de juiste temperatuur blijven om optimaal te functioneren en er niet te veel wielspin is. Auto's met goede mechanische grip zijn vaak sterk op bochtige banen en als het bijvoorbeeld regenachtig is.

Aerodynamische grip is zeker zo belangrijk en wordt gegenereerd door de voorvleugel en de achtervleugel van de auto, in combinatie met de diffuser onder de auto. De vleugels werken met hetzelfde principe als een vliegtuigvleugel, met als enige verschil dat de werking omgedraaid is en de vleugel, zodra er sprake is van rijwind, naar beneden trekt in plaats van naar boven. Dit zorgt voor neerwaartse kracht, waardoor de auto op het wegdek wordt gedrukt.

Ook de diffuser speelt hier een belangrijke rol in. Dat is een soort oplopende tunnel aan de onder en achterzijde van de auto, die ervoor zorgt dat er onder de auto een vacuüm ontstaat die de auto aan de grond zuigt. Hoewel het nooit is getest, wordt vaak gesteld dat een Formule 1 auto bij een snelheid boven de 160 kilometer per uur genoeg neerwaartse kracht genereert om ondersteboven tegen het plafond te kunnen rijden.

Foto: De achterzijde van de Mercedes met onderaan de diffuser, die naar achteren toe oploopt (ANP)

Balans

Ook de motor speelt voor de aerodynamica weer een grote rol, want hoe krachtiger de motor, hoe 'steiler' (en dus effectiever) de vleugels van de auto kunnen staan, zonder veel topsnelheid in te leveren. Red Bull kon bijvoorbeeld in Baku niet met zo veel neerwaartse kracht rijden als het zou willen, omdat door de zwakkere Renault-motor anders te veel topsnelheid werd ingeleverd. Het is aan de engineers om hier een goede balans tussen te vinden.
 
De banden, de vering, de aerodynamische onderdelen en het chassis vormen één geheel, dat uiteindelijk voor een groot deel de balans in de auto bepaalt die de coureur goed in zijn vel moeten laten zitten. Oplettende kijkers zien dat de auto's van de topteams, zoals Max Verstappen afgelopen in Oostenrijk liet zien, vaak heel soepel en zonder al te veel wilde stuurbewegingen door de bochten gaan, terwijl de coureurs van kleinere teams hard moeten werken en veel moeten corrigeren om de auto goed door de bocht te krijgen.

Bij auto's van topteams is de balans vaak goed omdat ze betere engineers hebben om de auto goed af te stellen en er ook voorafgaand aan de races in de fabriek veel meer getest kan worden wat de juiste afstelling voor de komende race moet zijn.

Foto: Bovenzijde Red Bull met de voorvleugel en de achtervleugel. Beiden zorgen samen met de diffuser voor neerwaartse kracht (ANP)

Waarom is Mercedes dan sneller dan Ferrari en Red Bull?

Zoals eerder gezegd speelt de sterke motor van Mercedes een belangrijke rol, maar daar beschikken Force India, Williams en Manor ook over. Bij Mercedes is vooral van belang dat ze het beste 'package' hebben: tel de motor, het chassis, de vering en de aerodynamica bij elkaar op en Mercedes beschikt over het beste totaalpakket. 

Vanaf het moment dat de details voor de grote regelwijziging van 2014 bekend werden (ergens in 2011), is de in Engeland gevestigde Duitse formatie hard aan de slag gegaan om juist dan ijzersterk voor de dag te komen. Daar plukt het nog steeds de vruchten van. Terwijl de concurrentie moet bijhalen, hoeft Mercedes in de ontwikkelingsstrijd 'slechts' de voorsprong te behouden.

Ferrari beschikt wel over een goede motor, die zeker in de configuratie zoals terug te vinden is in de fabrieksauto's van Sebastian Vettel en Kimi Raikkonen niet veel onderdoet voor de Mercedes. Teambaas Maurizio Arrivabene heeft echter al gezegd dat de auto van dit seizoen "lastig af te stellen is". Daarmee geeft hij toe dat het team qua mechanische en aerodynamische grip nog niet op het niveau van Mercedes is. 

Ferrari begon slecht aan het hybride-tijdperk (geen overwinningen in 2014, sindsdien slechts drie) en zit nu in hetzelfde schuitje als Red Bull. Toch zitten de Italianen het dichtste bij Mercedes van alle concurrenten en is het een kwestie van tijd voor Vettel of Raikkonen een keer op pure snelheid Rosberg en Hamilton de baas zijn.

Inhaalrace

Hoewel van Red Bull wordt gezegd dat hun aerodynamica en mechanische grip niet onderdoet voor Mercedes, speelt de zwakke Renault-motor het team van Max Verstappen parten. Al valt niet uit te sluiten dat Mercedes het team van de energiedrinkfabrikant ook op andere terreinen de baas is. Terwijl Mercedes in de jaren voor 2014 werkte aan hun auto voor in het 'hybride-tijdperk, was Red Bull druk bezig met het binnenhalen van wereldtitels met Sebastian Vettel. 

Sindsdien is bij Red Bull een inhaalrace gaande die nog niet afgerond is. Max Verstappen zal dus nog even moeten wachten voor Renault en de ontwerpafdeling 'up to speed' zijn en hij met de Mercedes-coureurs op pure snelheid de strijd aan kan gaan. Een voordeel: voor 2017 staat er weer een grote regelwijziging gepland en kan de slagorde weer heel anders zijn.

Lees meer achtergrondverhalen in NUweekend

Lees meer over:

Columns Pieter Derks

Columns Pieter Derks
Cabaretier Pieter Derks duidt en verwerkt maandelijks het nieuws van de voorbije weken. 

Over NUweekend

Over NUweekend
Op NUweekend vindt u iedere week een selectie achtergrondverhalen, analyses of mooie interviews.
Tip de redactie