Dr. Peter Schöggl arbeitet mit seinem Unternehmen AVL für viele Teams

Formel 1 2011

— 22.01.2011

Interview: Motorensound und Leistungsverfälschung

Simulationsexperte Peter Schöggl über verstellbare Heckflügel, exzessives Knöpfedrücken, passive F-Schächte und ein Soundpackage für den Motor ab 2013

Als Leiter der AVL-Rennsportabteilung beliefert Dr. Peter Schöggl viele Formel-1- und Motorsport-Rennställe mit hochmodernen Simulationswerkzeugen. Im Rahmen der Planai Classic, welche er - fasziniert vom Verbot jeglicher elektronischer Hilfsmittel - alljährlich als Navigator absolviert, beantwortete Schöggl die Fragen zur aktuellen und zukünftigen Formel 1.

Frage: "Für 2011 gibt es einige Änderungen: Der verstellbare Frontflügel wird abgeschafft, dafür kommen der verstellbare Heckflügel, ein neuer Reifenhersteller und das Comeback von KERS..."
Dr. Peter Schöggl: "Der verstellbare Heckflügel und der neue Pirelli-Reifen sind die zwei größten Änderungen für 2011."

Frage: "Was kann man zu dem Thema Reifen sagen?"
Schöggl: "Pirelli hat erst im Juni 2010 die Zusage erhalten, die Formel 1 ab 2011 mit Reifen auszustatten. Sie haben dann sehr schnell Reifen gebaut, die nach dem letzten Rennen in Abu Dhabi von den Teams zum ersten Mal an den 2010er-Autos getestet werden konnten. Pirelli hat die Reifen nach den Tests natürlich noch leicht verändert - es gab für die Teams jedoch keine Möglichkeit mehr, diese neuen Reifen zu testen, wegen dem Testverbot bis Anfang Februar."

"Und da liegt das Problem: Die 2011er-Autos werden sozusagen ins Blaue hinein entwickelt. Die Autos werden teilweise aufgrund der Oktobertests mit den Reifen, zum Teil auf Basis der erwarteten Änderungen entwickelt. Eine extreme Herausforderung. Einige Teams werden mit den neuen Reifen besser zurechtkommen und andere Teams werden sehr rasch, unmittelbar nach den Februartests bereits damit beginnen, die Autos wieder umzubauen."

"Der verstellbare Heckflügel stellt im Vergleich dazu keine so große Herausforderung dar. Der kann zumindest im Windkanal getestet werden."

Die Klaviatur im Formel-1-Cockpit

Frage: "KERS kehrt wieder zurück..."
Schöggl: "KERS gibt es wieder, wie schon 2009. 60 Kilowatt Hybridleistung und 400 KJ Energie pro Runde. Das ergibt eine maximale Boostzeit von 6,66 Sekunden pro Runde."

Frage: "Die Fahrer haben geklagt, dass sie zu viele Knöpfe drücken müssen. Ihr habt das ja sicher schon simuliert. Wie oft muss der Fahrer 2011 pro Runde auf einen Knopf drücken?"
Schöggl: "Das hängt davon ab, ob es im Qualifying oder im Rennen ist. Und ob er im Rennen überholen oder schnell fahren will. Im Qualifying muss er je nach Strecke doch vier bis fünf Mal aufs Knopferl drücken und die Drückdauer variiert je nach Länge der Geraden."

"Es gibt Geraden, wo man nur fünf Zehntelsekunden oder eine Sekunde lang drückt, das ist das Minimum. Aber es gibt durchaus auch Geraden, wo man drei bis vier Sekunden lang drückt."

Frage: "Er muss aber dann nicht einhändig fahren, oder?"
Schöggl: "Nein, die Hände bleiben am Lenkrad und es gibt einen Knopf, den er mit einem Daumen drückt. Also ich glaube, das kann man einem Formel-1-Fahrer zumuten, dass er das macht. Wichtig ist: Es gibt kein Sicherheitsrisiko - außer er drückt den Knopf zu früh. Er darf den Knopf erst dann drücken, wenn der Grip ausreichend ist für die zusätzliche Leistung."

Frage: "Wenn er zu früh drückt - was passiert dann?"
Schöggl: "Dann werden die Hinterräder durchdrehen - und der Effekt geht verloren. Oder er muss vom Gas gehen. Aber das haben die Fahrer relativ gut im Griff."

Frage: "Um jemanden zu überholen, kann ich einerseits den Heckflügel flacher stellen, aber ich kann zugleich auch das KERS mit einbeziehen, oder?"
Schöggl: "Genau."

Frage: "Dann muss er aber schon zwei Knöpfe gleichzeitig drücken..."
Schöggl: "Ja, das ist richtig."

Der große Einfluss des neuen Heckflügels

Frage: "Das heißt dann also links und rechts einen Knopf - schalten sollte er auch noch. Da wäre ja dann bald ein spezielles Fingertraining nötig?"
Schöggl: "Die besseren Teams haben ja mittlerweile ihre Fahrsimulatoren und die tun jetzt schon ordentlich Knöpfedrücken üben. Beziehungsweise üben sie am Simulator, wo an welchem Punkt in welcher Kurve welcher Knopf wie gedrückt werden muss."

"Aber es war auch in der Vergangenheit so: Wenn ein Fehler passiert, führt das eher dazu, dass die Rennen interessanter werden. Weil der Nachfolgende, der sich nicht verdrückt, dann eher Überholchancen hat."

Frage: "AVL simuliert auch ganze Rennen. Wie groß ist der Einfluss des verstellbaren Heckflügels? Werden wir richtige Windschattenschlachten erleben wie in den Siebzigerjahren? Mit zahlreichen Positionswechseln?"
Schöggl: "Das hängt in erster Linie davon ab, wie die endgültige Heckflügelverstellregelung aussieht. Ob die Regelung tatsächlich so kommt, wie man es ursprünglich geplant hat - dass der Vorfahrende weniger oder gar nicht den Flügel flacher stellen darf als sein Verfolger - was für mich eine Leistungsverfälschung wäre. Weil ich darf nicht jemanden, der das schnellere Auto baut dafür bestrafen, dass er führt."

"Aber hier hält sich die FIA, so glaube ich, die Freiheit offen, auch während der Saison Änderungen in der Regelung vorzunehmen. Je nach dem, ob genug Spannung da ist. Da gibt es noch viele Diskussionen in Bezug auf das Reglement, die dauern aber schon ein Jahr lang an. Der letzte Stand ist folgender: Erstens darf der Flügel erst frühestens zwei Runden nach dem Start beziehungsweise nach einer Safety-Car-Phase verstellt werden. Zweitens darf er nur dann verstellt werden, wenn der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug weniger als eine Sekunde beträgt."

"Die guten Teams jedenfalls lehnen es natürlich ab, dass das nachfolgende, langsamere Fahrzeug dank eines flachen Heckflügels einen Vorteil haben soll. Aber dieses Reglement hat natürlich das Potential für eine Spannungserhöhung."

Frage: "Aber das war doch eigentlich auch die Grundidee des verstellbaren Heckflügels. Dem Hintermann einen Vorteil zu verschaffen..."
Schöggl: "Naja, da gibt es auch noch andere Gründe: Mit dem F-Schacht wurde 2010 eine Technologie losgetreten, die man nicht mehr so einfach verbieten kann. Wenn die mechanische Regelung zum Auslösen eines gezielten Strömungsabrisses am Heckflügel verboten wird, was ja der Fall ist, dann ist es ja durchaus opportun, darüber nachzudenken, einen Flügel zu entwickeln, der diesen Strömungsabriss ab einer gewissen Geschwindigkeit automatisch auslöst."

"Dies sollte natürlich von Strecke zu Strecke unterschiedlich sein - denn die Strömung darf natürlich nicht mitten in der schnellsten Kurve abreißen. Die FIA hat aus meiner Sicht gemerkt, dass hier in diese Richtung entwickelt wird - und über den verstellbaren Heckflügel versucht man eben, diesen Effekt weniger wichtig zu machen."

Der automatische F-Schacht weiter im Einsatz?

Frage: "Eigentlich bleibt er dann aber trotzdem wichtig, oder?"
Schöggl: "Er ist deutlich weniger wichtig, da über die Heckflügelverstellung ein ähnlicher Effekt der Luftwiderstandsreduktion erzielt wird, bei geringerem Abtriebsverlust. Sozusagen ein gesünderer Effekt."

Frage: "Also wird trotz verstellbarem Heckflügel weiter an passiven, automatischen F-Schacht-Systemen gearbeitet?"
Schöggl: "Die Teams haben schon bei dem Test im Anschluss an das Saisonfinale in Abu Dhabi diverse neue Flügel für das nächste Jahr getestet. Was genau an diesen aerodynamischen Bauteilen passiert, sieht dann weder das Publikum, die anderen Teams sehen es aber auch nicht."

Frage: "Können solche Systeme nicht auch zu haarsträubenden Unfällen führen?"
Schöggl: "Das könnte rein theoretisch der Fall sein, ich glaube es aber nicht wirklich. Aber es stimmt schon: Wenn dieser Fall eintreten sollte, dass ein Flügel konstruiert wird, bei dem die Strömung mitten in einer schnellen Kurve abreißt, dann ist das nicht ganz ungefährlich. Dazu kommt noch: Wenn ich hinter einem solchen Flügel herfahre, habe ich vielleicht eine turbulentere Luft. Das ist jetzt sicher ein großer Technolgie-Fight, der zurzeit passiert."

Frage: "Seit 2008 gibt es die Arbeitsgruppe Überholen, dort sind die schmalen Heck- und die breiten Frontflügel aufgekommen, um das Fahren in der 'Dirty Air' zu erleichtern. Dann kamen aber schon die Doppel- und Dreifachdiffusoren. Man hat also eigentlich noch nie wirklich gesehen, ob das Konzept der Arbeitsgruppe funktioniert - eigentlich, da nun diese Mehrfach-Diffusoren verboten sind, fährt man in diesem Jahr zum ersten Mal so, wie es sich diese Arbeitsgruppe damals vorgestellt hat, oder?"

Schöggl: "Man sieht eben, dass sich in der Formel 1 sehr, sehr viele Ingenieure überlegen, wie man das Reglement ausreizen kann. Und die Arbeitsgruppe ist ja schon ein paar Jahre her - die konnte sich nicht annähernd vorstellen, was in den folgenden Jahren passieren würde."

"Die Mehrfach-Diffusoren, das F-Schachtsystem und jetzt der gezielte, selbständige Strömungsabriss - das konnte man ja damals noch nicht wissen, dass all diese Neuerungen kommen würden. Und die Entwicklung ist noch lange nicht am Ende."

Das Konzept der "Wingcars"

Frage: "Was ich gar nicht verstehe: Warum will man jetzt ab 2013 wieder zurück zu den Wingcars wechseln? Also mit Flügelprofilen als Unterboden, allerdings ohne abdichtende Schürzen."
Schöggl: "Die Wing-Cars ohne Flügel werden meiner Meinung nach nicht kommen. Die FIA will, dass die Formel 1 schneller ist als andere Rennserien, um mindestens einige Sekunden. Das nur über die Flügel. Sie sehen auch besser aus."

Frage: "Bei dem Wingcar-Konzept werden die Flügel wieder kleiner, stattdessen wird der Unterboden als Flügelprofil definiert. Also eigentlich dann ja weniger Flügel..."
Schöggl: "Das ist richtig, man will wieder mehr Abtrieb über den Unterboden generieren - weil das energetisch sehr vorteilhaft ist. Ein Flügel hat ein Verhältnis zwischen Vortrieb zu Abtrieb von ungefähr 1:3. Das heißt: Wir stecken einen Teil Kraft in Vortrieb und erhalten drei Teile Kraft als Abtrieb. Klingt schon gut. Bei einem Diffusor beträgt dieses Verhältnis aber 1:8. Der Unterboden ist also deutlich effizienter als ein Flügel."

Frage: "Aber dann hat man doch im Windschatten eines solchen Autos wieder viel mehr Probleme mit dem Handling?"
Schöggl: "Naja, das ist schon richtig. Aber dadurch werden die Rennen spannender - ein weiteres Ziel der FIA."

Frage: "Wieso? Dann fahren wieder alle im Gänsemarsch und sagen, sie können nicht näher ran fahren wegen der 'Dirty Air'..."
Schöggl: "Dafür wird der verstellbare Flügel eingeführt."

Frage: "Wäre es im Sinne der Überholfreundlichkeit nicht besser, gleich den Diffusor komplett zu beschneiden, anstatt jetzt wieder einen Flügelprofil-Unterboden einzuführen?"
Schöggl: "Ein Diffusor leidet weniger stark von den Turbulenzen des Vordermanns als ein Frontflügel. Und da er wie bereits erwähnt einen hohen Wirkungsgrad hat, ist er eine gute Wahl."

Frage: "Diese 'Flügelautos' oder auch 'Schürzenautos', wie sie 1978 bzw. 1979 aufgekommen sind, waren ja quasi die Wegbereiter des Diffusors, nicht wahr?"
Schöggl: "Ja, genau. Die Entwicklung hat seitdem natürlich Riesenschritte gemacht. Damals waren beliebige Diffusorprofile und seitliche Schürzen erlaubt, trotzdem waren die Abtriebswerte um einiges geringer als heute."

"Heute darf das Diffusorprofil erst hinter der Hinterradmitte beginnen, davor ist eine Stufe im Unterboden und die Schürzen sind komplett verboten. In den 30 Jahren seit der Einführung der Ground-Effect-Cars haben eben mehrere Konstrukteursgenerationen eine Vielzahl innovativer Lösungen entwickelt."

"Und wenn die Formel 1 in Zukunft Vierzylindermotoren verwendet und die GP2 hat weiterhin Achtzylindermotoren - dann sind auch in Zukunft einige Innovationen nötig, um die Formel 1 schnell und attraktiv zu erhalten."

Frage: "Gutes Stichwort. Bernie Ecclestone selbst hat Angst, dass seine Autos ab 2013 mit den 1,6-Liter-Vierzylinder-Turbomotoren zu wenig Sound haben könnten. Ist diese Angst berechtigt?"
Schöggl: "Ein Vierzylindermotor hat nun mal einen anderen Sound als ein Acht- oder ein Zwölfzylindermotor. Er zündet ja auch nur halb- bzw. ein Drittel so oft. Das ergibt andere Frequenzen im hörbaren Bereich. Und die Turbine des Turboladers dämpft das Geräusch."

"Die Autos werden also etwas leiser sein und sie werden anders klingen. Aber nicht unbedingt schlecht, das zeigen Aufnahmen aus den Achtzigerjahren. Die FIA könnte natürlich per Reglement ein Soundpackage vorschreiben."

Frage: "Aber nicht im Ernst, oder doch?"
Schöggl: "So etwas gibt es in der Serie. Wir könnten so etwas sogar anbieten. Aber ich glaube nicht, dass man sich dazu durchringen wird."

Frage: "Wie funktioniert ein solches Soundpackage?"
Schöggl: "Die Durchmesser und Längen der Abgas- und Ansauganlage beeinflussen die Leistung und natürlich auch das Geräusch. Durch Blenden und zusätzliche Volumen im Abgas lassen sich spezielle Frequenzbereiche unterdrücken und andere verstärken. Das hat es bislang aber noch nie gegeben in der Formel 1. Ich glaube auch nicht, dass es dazu kommen wird - aber wenn es notwendig ist..."

Frage: "Die alten Formel-1-Turbos waren jedenfalls von dem heutigen Sound meilenweit entfernt, sie hatten ganz sicher nicht diesen grellen Sound, den wir heute haben."
Schöggl: "Neben der geringeren Zündfrequenz und der Geräuschdämpfung durch den Turbolader war damals ja auch die Motordrehzahl deutlich niedriger, 12.000 U/min gegenüber 18.000 U/min heute."

Frage: "Dann wird man doch wohl auch die GP2 mit diesem neuen Motor ausrüsten, oder?"
Schöggl: "Derzeit ist geplant, dass die GP2 mit acht Zylindern weiterfährt. Dann sind auch die Drehzahlen ähnlich - die GP2 dreht derzeit ja 10.000 U/min und in der Formel 1 ab 2013 spricht man von 9.000 bis 12.000 U/min. Und eines ist klar: Ein Vierzylindermotor bei 10.000 U/min klingt sicher nicht so gut wie ein Achtzylindermotor bei 10.000 U/min."

Frage: "Ist das nicht für einen Motorentechniker, der sich jahrelang mit Motoren beschäftigt hat, die 20.000 U/min gedreht haben, ein Schlag ins Gesicht?"
Schöggl: "Es ist nicht nur ein Schlag ins Gesicht - es ist eine völlig andere Welt, in die er sich begibt. Das ist aber auch hoch spannend. Gewisse Grundprinzipien, die es bei 18.000 U/min gibt, existieren bei 9.000 U/min nicht mehr in dieser Art und Weise."

"Und dann kommt noch etwas anderes hinzu: Der Turbolader und die Direkteinspritzung. Das sind alles Dinge, die viel mehr serienrelevant sind. Im Vergleich mit dem heutigen 18.000-U/min-Motor und einem Serienmotor liegt der 2013er-Formel-1-Motor näher an der Serie. Und das erfordert ein völliges Umdenken."

Frage: "Könnte man also sagen: Die Formel-1-Motoreningenieure sind künftig nicht mehr im Weltall tätig, sondern wieder auf der Erde?"
Schöggl: "In gewissem Sinne ist das richtig. Man hat in der Vergangenheit über Zehntelmillimeter Einlassventilgrößen diskutiert. Und noch ein Zehntel mehr, und noch ein Zehntel mehr...diese Überlegungen gibt es 2013 so nicht mehr."

Frage: "Das heißt: Die Wirtschaft, die Automobilindustrie sagt: Ihr dürft weiter mit euren schnellen Autos spielen, aber ihr müsst ab jetzt wieder etwas machen, wovon die Serie auch profitiert?"
Schöggl: "Genau. Das ist das Grundziel. Die FIA wollte die Rennen interessanter und die Formel 1 grün machen. Und grün ist halt einmal Verbrauchs- und CO2-Reduktion. Man wollte weiterhin interessant bleiben für die Hersteller".

"Und die sagen: 'Ich habe in der Serie keinen Motor, der 18.000 U/min dreht - ich will etwas verkaufen. Win on Sunday, sell on Monday! Wir wollen mehr die Technologie für unsere Serienfahrzeuge branden!' Und das passt! Dass der Motorensound vielleicht nicht so gut sein wird, das ist halt ein Abfallprodukt dieser Entwicklung. Aber sogar der ist näher an der Serie als heute."

Fotoquelle: Markus Kucera/Planai Classic

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