Tien jaar remmen in de Formule 1

Op technisch gebied is er de afgelopen tien jaar enorm veel veranderd in de Formule 1. De eredivisie van de autosport bewijst daarmee andermaal dat het een technologisch geavanceerd testterrein voor technici en fabrikanten is. Ook op het gebied van de remsystemen zien we grote prestatieverbeteringen. Om na te gaan welke dat zijn, leggen we de data van de GP van Canada 2008 en die van de GP van Canada 2018 naast elkaar.

Dat de Formule 1 bolides van 2008 en 2018 van elkaar verschillen op het gebied van remgedrag, is evident. Dat ligt echter niet alleen aan het verbeterde remsysteem. De remprestaties zijn ook beïnvloed door een andere gewichtsverdeling en een andere aerodynamische belasting van de auto’s. Bovendien zijn de banden in 2018 een stuk breder en van een andere fabrikant. Als we specifiek kijken naar de verschillende remsystemen, hebben de technici van Brembo in de Formule 1 interessante gegevens verzameld.

Remafstand: -22%

Een van de meest opvallende uitkomsten is dat wanneer de twee GP’s met elkaar vergeleken worden de remafstand met 22,2% daalde.

Remtijd: -15%

Ook opmerkelijk is de daling van de remtijd (-15,5% = enkele seconden per raceronde), hoewel deze vermindering niet zo groot is als de remafstand.

Belasting op het rempedaal: +4%

Dat de remafstand met 22% afnam en de tijd die werd besteed aan het remmen met slechts 15% daalde, heeft één reden: de kracht die de coureurs op het rempedaal toepassen is toegenomen. De stijging van 4% maakt de rijstijl van de piloten nog belangrijker. Maar ook de prestaties van de Brembo-remsystemen zijn de afgelopen tien jaar gegroeid. Bijvoorbeeld door de eigenschappen van de aluminium-lithiumlegering die voor de remklauwen wordt gebruikt. De huidige remklauwen worden gekenmerkt door complexere geometrieën, die steeds worden verbeterd dankzij voortdurend onderzoek naar het optimaliseren van de verhouding tussen stijfheid en gewicht en door de steeds efficiëntere vormen voor een betere koeling.

Remvertraging: +12%

Snellere en bredere banden (beter bestand tegen een hoger remkoppel) en beter presterende remsystemen, zorgen voor een grotere remvertraging. De gemiddelde piekvertraging ligt per raceronde 11,9% hoger. In bocht 8 van de GP van Canada ondervinden de piloten bijvoorbeeld een vertraging van 4,9G in vergelijking met 4,4G in 2008. Het verschil in bocht 1 is nog groter: van 3,7G in 2008 naar 4,8G dit jaar. Vergelijkbare cijfers komen ook naar voren als naar data van andere circuits wordt gekeken.

Remschijven: steeds meer ventilatie

De remschijf heeft de afgelopen tien jaar een zichtbare transformatie ondergaan. In 2008 waren er ongeveer 200 ventilatieopeningen op een Formule 1-schijf. Amper vier jaar later verdrievoudigde het aantal naar 600. In 2014 reden de F1-coureurs met schijven met meer dan 1.000 ventilatiegaten. Tegenwoordig zijn 1.400 ventilatiegaten per schijf geen uitzondering. Dit is onder meer mogelijk omdat de schijfdikte in 2017 is gegroeid van 28 naar 32 mm. Meer ventilatie betekent een betere warmteverspreiding en een verlaging van de bedrijfstemperatuur. De temperatuur van de koolstofschijven kan gedurende korte tijd immers oplopen naar zo’n 1.000 °C.

Ventilatie-weetjes

De ventilatiegaten worden geplaatst in vier verschillende rijen. Zij hebben een diameter van 2,5 mm en worden één voor één gemaakt door een precisiemachine. Het duurt 12 tot 14 uur om alle gaten op één schijf te plaatsen. De mechanische componenttolerantie is slechts vierhonderdste mm.

Remblokken: verspreide energie +10%

De remblokken zijn de afgelopen tien jaar ook veranderd, met name wat betreft afmetingen en vormgeving. Hoewel het totale oppervlak minder dan 2% is gegroeid, zijn ze wel een stuk langer dan in het verleden (2008: 106 x 25 mm, 2018: 185 x 22 mm). Tegenwoordig moeten blokken veel meer energie verspreiden. De blokken beschikken ook over ventilatiegaten, die bij elk raceteam verschillen.

Remklauw veel lichter

De afgelopen tien jaar heeft de remklauw een beetje vreemde evolutie doorgemaakt. Op de ene kant zijn de beschikbare keuzes per circuit nu een stuk eenvoudiger, aan de andere kant zijn de persoonlijke wensen van elk raceteam steeds dominanter geworden. In 2008 beschikten de teams over verschillende remklauwen, afhankelijk van het circuit waarop geracet werd. Dit zorgde voor wat problemen bij het selecteren en maakte vervanging in noodgevallen door modellen bedoeld voor andere circuits onmogelijk. Sinds enkele jaren gebruiken de teams slechts één type remklauw voor alle circuits.

Complex

Tegelijkertijd werd ontwikkeling van de klauwen steeds complexer. De teams willen allen een individueel remsysteem dat is aangepast aan het ontwerp van de auto. Dit design is door voortdurende ontwikkelingen gedurende het seizoen aan veranderingen onderhevig. Het remsysteem moet daarop ook aangepast kunnen worden. De remklauw is bijvoorbeeld perfect geïntegreerd met het koelsysteem op de hoek van de auto (luchtkanalen en -happers, deflectors, etc.) en met de aerodynamische oplossingen die door de afzonderlijke teams zijn ontwikkeld. Hierdoor is elk gebruikt onderdeel uniek. Er zijn daarom teams die een voorkeur hebben voor lichtere remklauwen, omdat ze het gewicht van de auto moeten verlagen, ook al verliezen ze in termen van stijfheid. Andere kiezen juist voor meer stijfheid ten koste van de massa. Over het geheel genomen zijn de remklauwen, hoewel complexer, ten opzichte van de Formule 1 in 2008 nu toch zo’n 15% lichter.

Brake by wire

Een laatste belangrijke verandering ten opzichte van 2008 is de introductie van brake by wire in 2014. Onder normale bedrijfsomstandigheden wordt het systeem niet langer rechtstreeks door de bestuurder geactiveerd, maar door een hogedruk-hydraulisch systeem op de auto (net zoals voor de ophanging en stuurbekrachtiging) door middel van een elektronische voertuigbedieningseenheid. Deze monitort de remkracht, die gekoppeld is aan twee MGU’s, en de remkrachtverdeling die door de bestuurder wordt opgelegd, continu.

MGU

De hoeveelheid energie die moet worden afgevoerd op de achteras is gelijk aan de verminderde wrijving. Dit omdat deze gedeeltelijk wordt teruggewonnen door de MGU-K. Deze Motor Generator Unit – Kinetic converteert de kinetische energie die vrijkomt tijdens het remmen naar elektriciteit. En zorgt zo voor een pk-boost op de achterwielen. Het resultaat is een minder omslachtige en lichtere remklauw. Dit is de reden waarom Brembo, in aanvulling op de traditionele remklauw met 6 zuigers (het maximale aantal volgens de regels), aan verschillende raceteams remklauwen met 4 zuigers levert die een stuk lichter in gewicht zijn.