Sergio und Max beim Grand Prix von Spanien in Barcelona.
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F1

Porpoising: Was ist der Ground Effect und wie wirkt er sich aus?

Das ganz große Thema in der aktuellen F1-Saison ist ganz klar das "Porpoising". Aber was genau ist das eigentlich und was verursacht das starke Auffedern der neuen F1-Boliden? Hier ein Überblick.
Autor: Harry Verolme
4 min readveröffentlicht am
Dir ist sicher schon aufgefallen, dass die Formel-1-Autos in dieser Saison -- manche mehr als andere -- auf den Geraden stark "herumhüpfen". Mit Unebenheiten auf den Rennstrecken hat das allerdings wenig zu tun. Was ist es dann? Die Antwort liegt im technischen Reglement, das eingeführt wurde, um die Rennen spannender zu gestalten. Die Autos werden nun nicht mehr durch unzählige Spoiler auf den Asphalt gedrückt, stattdessen wird das Prinzip des Bodeneffekts, oder Ground Effects, genutzt.
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Was ist der Ground Effect?

Um die Bedeutung des Ground Effects zu verstehen, müssen wir zunächst einen Schritt zurückgehen und kurz die Basics erklären. Beim Ground Effect geht es darum, wie der Luftstrom unter dem Auto manipuliert wird, um Abtrieb (und damit Grip) zu erzeugen und ein F1-Auto so schnell wie möglich durch eine Kurve zu bringen. Anders als in den vergangenen Jahren will man so viel Luft wie möglich unter das Auto leiten und ein Vakuum erzeugen. Das Resultat? Das Auto wird buchstäblich vom Asphalt angesaugt und auf den Boden gedrückt. Ein weiterer Vorteil: Es entsteht viel weniger schmutzige Luft, oder "Dirty Air", so dass die Fahrer näher aneinander heranfahren können, ohne die Bodenhaftung zu verlieren. Ziemlich praktisch eigentlich!
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Was ist das Porpoising?

Porpoising ist dagegen nicht sehr praktisch! Der Ground Effect hat nämlich auch seine Nachteile -- wie das sogenannte Porpoising zeigt. Die 2,22 km lange Gerade am Stadtkurs in Baku machten das Problem beim Grand Prix von Aserbaidschan recht deutlich. Wie Gummibälle hüpften die F1-Boliden 51 Runden lang über Start und Ziel -- für manche Piloten ein wahrer Albtraum! Da F1-Autos kaum gedämpft sind, wirken die Kräfte hauptsächlich auf die Karosserie. Die Folgen? Starke Rückenschmerzen und ein dringender Besuch beim Physiotherapeuten.
Max Verstappen beim Grand Prix von Aserbaidschan, Baku.

Verstappen mit Porpoising in Baku

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Aber was ist verantwortlich für das starke Hüpfen der F1-Autos? Klare Antwort: der Ground Effect. Bei hohen Geschwindigkeiten gibt es einen Überschuss an Luftströmen, die unter dem Auto hindurch wollen. Ab einem bestimmten Punkt -- meist oberhalb von 250 km/h -- kommt es zu einer Art Kurzschluss. Bei diesen Geschwindigkeiten ist der Ground Effect so groß, dass der Unterboden zu nah an den Asphalt gesaugt wird, wodurch der Luftstrom abrupt unterbrochen wird. Der Abtrieb verschwindet plötzlich und die Federung des Autos bringt das Auto wieder auf seine Normalhöhe. Dadurch entsteht ein Zyklus von aerodynamischen Vibrationen, der das Auto wie eine Wippe auf und ab bewegt. Dieses Phänomen wird als Porpoising bezeichnet, was übrigens eine Anspielung auf die Bewegung von Delphinen im Wasser ist.
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Wie kann das Problem des Porpoising gelöst werden?

Es gibt mehrere Lösungsansätze. Die einfachste Lösung wäre die Fahrzeughöhe zu verändern. Dadurch, dass das Auto höher steht, verringert sich der Ground Effect und das Auto gerät weniger ins Schwanken. Allerdings führt das zu geringerem Abtrieb und zu geringeren Kurvengeschwindigkeiten -- und letztendlich zu langsameren Rundenzeiten. Das wollen die Teams natürlich nicht. Solange der Fahrer mit den Stößen umgehen kann, wird man immer versuchen, den Abtrieb zu maximieren, um das Auto so schnell wie möglich zu machen.
Sergio Pérez beim F1-Grand Prix von Spanien in Barcelona.

Red Bull Racing leidet weniger unter dem Porpoising als andere Teams

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Die etwas kompliziertere und zeitaufwendigere Lösung besteht darin, den Unterboden des Fahrzeugs so zu verstellen, dass die Schwankungseffekte ausgeglichen werden. In der Theorie ist diese Lösung zwar etwas umständlich, aber durchaus möglich und effektiv. Das Problem ist nur, dass das Porpoising im Windkanal praktisch unmöglich zu simulieren ist. Ob die verschiedenen Einstellungen und Anpassungen tatsächlich die gewünschte Wirkung erzielen, weiß man erst auf der Strecke. Erschwerend kommt hinzu, dass die Auswirkungen des Porpoising auf manchen Strecken extremer sind als auf anderen.
Mit der Zeit werden die Teams zweifellos einen Weg finden und dafür sorgen, dass das Porpoising der Vergangenheit angehört, aber bis dahin müssen sie lernen, damit umzugehen. Red Bull Racing scheint das Porpoising im Vergleich zur Konkurrenz ziemlich gut im Griff zu haben. Könnte das womöglich sogar einer der Schlüssel zu Max Verstappens zweitem WM-Titel in Folge sein? Wir werden sehen...
Max Verstappen beim Grand Prix von Miami.

Porpoising ist auch in Kurven gefährlich

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Maßnahmen der FIA

Nach dem Grand Prix von Aserbaidschan -- und auf Drängen mehrerer Teams -- hielt die FIA die Zeit für gekommen, um einzugreifen. Aus Sicherheitsgründen hat der Formel-1-Dachverband eine sogenannte "Technische Richtlinie" eingeführt und Maßnahmen zur Eindämmung des Porpoising ergriffen. Hier die Details:
  • Prüfung des Unterbodens und der "Skids" auf Abnutzung und Verschleiß.
  • Begrenzung der maximalen aerodynamischen Vibrationen, die ein Fahrzeug erfahren darf.
Die FIA hat im Vorfeld der Maßnahmen mit mehreren Ärzten gesprochen und ist zu dem Schluss gekommen, dass das Porpoising für die Fahrer zu gefährlich geworden ist. "Die F1-Piloten müssen in der Lage sein, sich auf ihre eigentliche Aufgabe zu konzentrieren. Übermäßige Müdigkeit oder Schmerzen können zu Konzentrationsschwierigkeiten führen und schwerwiegende Konsequenzen nach sich ziehen." Außerdem macht sich die FIA Sorgen um die körperliche Gesundheit der Fahrer, nachdem mehrere Piloten über starke Rückenschmerzen geklagt haben.
Max Verstappen beim Grand Prix von Aserbaidschan, Baku.

Max in Baku

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