De voorvleugel of front wing is op aërodynamisch vlak het belangrijkste onderdeel van een Formule 1-bolide. Men noemt de voorvleugel vaak de luchtverkeersleider van een Formule 1-wagen.
Simpel gezegd zorgt de voorvleugel ervoor dat de rijwind, die de voorvleugel raakt, gesplitst wordt in kleinere stromen van lucht. Die stromen worden in een bepaalde richting gestuurd om een bepaalde functie te gaan vervullen. Bij de autosport is dit voornamelijk neerwaartse druk generen (downforce). Het is dus het belangrijkste, maar ook het meest ingewikkelde deel op de wagen. Maar hoe werkt het?
De voorvleugel speelt een erg belangrijke rol bij de aërodynamica van de wagen. Maar dat is niet het enige belangrijke onderdeel. Een achtervleugel is net zo belangrijk. Bij een achtervleugel geldt het volgende: hoe harder de achtervleugel en de diffuser de achterkant van de wagen op de grond duwen, hoe beter de prestaties van de wagen. Dit zorgt immers voor een betere wegligging en een betere tractie.
De voorvleugel kan heel wat downforce generen. Maar hoe meer downforce je creëert, hoe minder topsnelheid je krijgt. Er moet dus een goede combinatie gevonden worden tussen topsnelheid en de hoeveelheidl neerwaartse druk. We kunnen dus zeggen dat de voorvleugel zich moet aanpassen aan de achtervleugel. Die laatste is immers de zwakke schakel. Hierdoor ontstaat er een evenwicht tussen de voor- en achterkant van de wagen.
De ingenieurs kunnen zich dus druk bezighouden met de voorvleugel. Omdat men bij de FIA niet allemaal verschillende voorvleugels wil, hebben ze een reglement opgesteld waaraan de teams zich moeten houden. De FIA wenst immers zo veel mogelijk spektakel op de baan. Daarvoor willen ze minder aërodynamische downforce en meer mechanische downforce. Doordat de FIA de aërodynamische mogelijkheden van de voorvleugel beperkt, beperk je ook de aërodynamica van de rest van de bolide. Men gaat de voorvleugel dus kleiner maken.
Nr 4: Looking at why @RedBullRacing's Front Wing was deemed illegal at @ymcofficial 9025 views http://t.co/0YTBdhUn3a pic.twitter.com/cZSnRAjeJm
— Matt Somerfield (@SomersF1) December 31, 2014
Vorig jaar is de voorvleugel gekrompen van 1800 naar 1500 millimeter lengte. De oppervlakte van de voorvleugel is dan ook met een vierde verkleind. Dit zou moeten leiden tot meer spektakel op de baan. Maar doordat de voorvleugel kleiner is geworden, hebben de ingenieurs van de teams het wel moeilijker om met een goed idee te komen. De voorvleugel mag dan wel kleiner zijn, maar die moet wel nog alle taken op zich kunnen nemen.
En het wordt nog ingewikkelder voor de ingenieurs. Want wanneer je de voorvleugel opsplitst in drie delen van 500 millimeter, dan is het zo dat het middelste deel niet mag gebruikt worden om neerwaartse druk te generen. Het middelste deel wordt ook wel eens de ‘neutrale zone’ genoemd. Daarom moet al het aërodynamisch vernuft op de buitenste delen van de voorvleugel geplaatst worden. Aan de buitenkanten van de voorvleugel is alles toegestaan, dus daar kunnen de ingenieurs zich uitleven. Elke kubieke millimeter wordt gebruikt om allerlei complexe vleugeltjes op de voorvleugel te plaatsen.
Wanneer je van een afstand toekijkt naar de voorvleugels van elk team, dan zou je denken dat elke voorvleugel hetzelfde is. Maar eigenlijk zit elke afzonderlijke voorvleugel vol met kleine details afhankelijk van het team, het circuit, de set-up en het weer. Daarnaast zijn ook nog eens die details verstelbaar zodat je op één vleugel verschillende posities kan hebben. Dus naast het middelste deel van de voorvleugel dat altijd hetzelfde blijft, is een voorvleugel elke race weer iets anders.
Wanneer we meer de nadruk leggen op het middelste gedeelte van de voorvleugel, de ‘neutrale zone’, dan zien we een open ruimte onder de neus van de bolide. Men wil immers heel wat rijwind onder de neus van de bolide krijgen, zodat die wind doorstroomt naar de diffuser. Dit is van cruciaal belang voor de neerwaartse druk. De diffuser zorgt voor een derde van alle downforce. (bij een foto van een neus van McLaren zie je mooi wat er hierna wordt uitgelegd). We zien ook dat de zijkanten van de neus wat naar elkaar toe gericht zijn. Hier is er sprake van het venturi-effect. De lucht onder de neus krijgt een versnelling, waardoor er meer lucht naar de diffuser kan stromen. Zo kan de diffuser de achterwielen nog meer op de grond drukken.
Maar wat dan als je hard wil rijden op een recht stuk? Dan is de neerwaartse druk niet erg van belang. Want de neerwaartse druk zorgt immers voor meer weerstand. De oplossing voor dit probleem vindt men terug in een aantal schuin oplopende vleugeldelen. Deze zorgen ervoor dat de lucht omhoog wordt geduwd, met een zo scherp mogelijke bocht. Om luchtweerstand van deze oplopende vleugeldelen te vermijden, zijn meerder delen geprefereerd.
De oplopende vleugeldelen noemt men ook ‘cascade winglets’. Hun belangrijkste doel bestaat erin om de rijwind af te buigen, zodat de wind niet te veel met de voorwielen botst. Maar sinds dat de voorvleugel gekrompen is in lengte komt er ook nog een belangrijke functie bij. Met name de endplates, dat zijn de verticale vleugels aan het einde van de voorvleugel, krijgen er een functie bij. Ze moeten de rijwind om de voorvleugel heen laten krullen. Daardoor worden de endplates iets meer naar het midden toe verplaatst. Er worden dan allerlei windgeleiders aan de buitenkant van de endplate geplaatst om de rijwind te laten buigen naar de buitenkant van het voorwiel.
#techF1 Sauber refined (1) mainplane, (2) prolonged winglets fitted outboard the FWEP and (3) narrowed cascade. pic.twitter.com/icBqUCneuP
— Mario Keszeli (@techF1LES) September 19, 2014
We kunnen dus zeggen dat de voorvleugel een aërodynamisch hoogstandje is, waar de ingenieurs zich mee kunnen bezig houden. Omdat elk raceweekend anders is, moet voor elke race een nieuwe voorvleugel bedacht worden, aangepast aan de omstandigheden. Je kan je dus voorstellen dat er heel wat geld wordt gestoken in het maken van een voorvleugel. Daarom zijn de teams niet al te blij als een rijder zijn voorvleugel heeft beschadigd.
a:0:{}
Hoofditem op frontpagina
a:1:{s:9:”file_name”;s:24:”voorvleugel_headline.jpg”;}
De voorvleugel of front wing is op aërodynamisch vlak het belangrijkste onderdeel van een Formule 1-bolide. Men noemt de voorvleugel vaak de luchtverkeersleider van een Formule 1-wagen.
