De auto die ontdekte dat vliegtuignatuurkunde ook ondersteboven werkt — vleugels erop schroeven, sneller de bocht door.
1967·Ford-Cosworth DFV 3,0 L V8 (dragend)·~408 hp·Winst bij debuut in 1967; rijderstitel in 1968 (G. Hill); 12 GP-zeges·~270 kg bij 240 km/h met vleugels uit 1968
1· HET VERHAAL
Vliegtuigfysica, ondersteboven
Zestig jaar lang vochten raceauto’s tegen de natuurkunde met alleen grip uit rubber. De Lotus 49 en zijn rivalen beseften dat je een vliegtuigvleugel gewoon ondersteboven kon zetten en de lucht zelf de auto het asfalt in kon laten drukken. Binnen twee seizoenen kreeg elke Formule 1-auto vleugels, en schoten de bochtsnelheden voorbij alles wat iedereen met alleen banden voor mogelijk had gehouden.
2· WAAROM HET ERTOE DEED
Downforce: gratis grip bij snelheid
Een band grijpt naar verhouding van hoe hard hij wordt aangedrukt. Gewicht drukt aan, maar moet zelf ook versneld worden; een vleugel drukt aan voor bijna niets, op een beetje weerstand na. Hoe harder je rijdt, hoe harder de lucht duwt — precies wanneer je de meeste grip nodig hebt.
Cosworth DFV draagt de achtervering — geen frame eromheen
De 49 schroefde zijn Cosworth DFV-motor rechtstreeks aan de achterkant van de cockpit vast, als dragend onderdeel — zonder frame eromheen. Dat maakte de auto lichter en stijver, en gaf de achtervleugel iets stevigs om op te staan. Elke F1-auto wordt sindsdien zo gebouwd.
De hoge vleugel van 1968–69, op slanke stutten boven de auto
De eerste vleugels stonden op hoge, buigzame stutten, en verschillende daarvan bezweken bij hoge snelheid — met zware crashes tot gevolg. De sport leerde dat aerodynamische krachten net zo goed dragende krachten zijn — en de moderne vleugelreglementen stammen nog uit die tijd.
5· PROBEER HET
Vleugels aan, vleugels af: downforce versus snelheid
Stel de snelheid en de vleugelhoek in en zie hoe de lucht de auto naar beneden drukt. De uitlezing vertaalt die downforce naar wat een coureur voelt: meer grip en meer bochtsnelheid, tegen een beetje topsnelheid die opgaat aan weerstand — de ruil waar elke race-ingenieur al sinds 1968 over onderhandelt.
Uitlezing
Downforce bij 200 km/h188 kg
Effectieve grip1.74 g
Snelheid — snelle bocht178 km/h
… winst t.o.v. zonder vleugels+12 km/h
Topsnelheid252 km/h
… kosten van de vleugels−45 km/h
Downforce schaalt met het kwadraat van de snelheid, dus komt de grip precies daar waar de snelle bochten zijn. Een beetje snelheid op het rechte stuk inruilen voor veel meer bochtsnelheid is waarom de rondetijden in 1968 in elkaar stortten — en waarom die ruil sindsdien het hart van het racewerk is gebleven.
Vleugels op stelten, gemonteerd aan de vering — briljant, en even dodelijk.
Rechtstreeks op de achterfusees (onafgeveerd)·Tot ~1,2 m boven de vloer·Beide Lotus 49B's crashten in Barcelona in 1969; die mei verboden·Eerste aerodynamische veiligheidsreglementen in de F1
1· WAT HET DOET
De hoge vleugel van 1968–69, op slanke stutten boven de auto
De eerste Formule 1-vleugels stonden op hoge, dunne stutten, rechtstreeks gemonteerd aan de vering, zodat de downforce direct op de banden drukte. Het werkte prachtig — tot de stutten, gegeseld door hobbels en kerbs bij steeds hogere snelheden, begonnen te breken. Twee enorme crashes in Barcelona in 1969 maakten in één weekend een einde aan het tijdperk van de hoge vleugel.
2· WAAROM HET ERTOE DOET
De belasting groeit met het kwadraat van de snelheid
Verdubbel de snelheid en de vleugel duwt vier keer zo hard. Een stut die bij 200 km/h met vallen en opstaan was gedimensioneerd, zat bij 270 stilletjes al dicht bij zijn limiet — en de ingenieurs van die tijd ontdekten aerodynamische belasting zonder de rekenmiddelen om die te berekenen.
3· WAAROM HET ERTOE DOET
Hobbels vermenigvuldigen alles
Een kerbtik of een glooiing voegt geen klein beetje belasting toe — het kan die belasting even verdubbelen. De stutten bezweken niet aan constante snelheid, maar aan de pieken — precies de belastingen die niemand had gemeten.
4· WAAROM HET ERTOE DOET
De les die in het reglement terechtkwam
Na Barcelona verbood de FIA binnen enkele weken hoge, aan de vering gemonteerde vleugels — de eerste echte aerodynamische reglementen. Vleugels kwamen naar beneden, vast aan de carrosserie, en ‘aerokrachten zijn structurele krachten’ werd een ontwerpwet. De demo laat je de breuk op de harde manier vinden.
5· PROBEER HET
Vind de breuk: stutspanning tegen snelheid
De downforce van de vleugel stijgt met het kwadraat van de snelheid, terwijl de sterkte van de stut gelijk blijft. Draai de snelheid op, voeg een kerbtik toe, en kijk hoe de spanning de limiet nadert — Barcelona 1969 in één schuifknop.
Uitlezing
Houdt — voorlopigDe belasting groeit met het kwadraat van de snelheid. De marge die hier ruim lijkt, is nog maar twee ontwikkelstappen verwijderd van nul.
Downforce op de vleugel2246 N
Spanning in de stut225 MPa
Marge tot vloeigrens30%
Belastingstoename∝ snelheid²
De constante belasting is het makkelijke deel — de pieken van kerbs en verhogingen braken de stutten, en die schalen met datzelfde v². De FIA verbood hoog op de vering gemonteerde vleugels binnen enkele weken na Barcelona.