Dünne Luft in Mexiko: Aerodynamik und Kühlung heikel

Wir stehen vor dem GP-Wochenende von Mexiko, ausgetragen im Autódromo Hermanos Rodríguez mitten in Mexiko-Stadt. Und hier ist nichts wie sonst, denn die hoch gelegene Rennstrecke stellt die Techniker vor einige Denksportaufgaben.

Die Höhe hat einen Einfluss auf alles, was ein Rennstall tut. Das alles hängt mit der Menge der Luftpartikel und der Dichte der Luft in dieser bestimmten Höhenlage zusammen. Je höher man sich in der Atmosphäre befindet, desto dünner wird die Luft. Das liegt daran, dass Luft über ein Gewicht verfügt, und je näher man sich am Meeresspiegel befindet, desto mehr wird die Luft nach unten komprimiert. Das führt zu einer dichteren Luft und mehr Luftpartikeln. Auf 2.285m über dem Meeresspiegel herrschen rund 25 Prozent weniger Luftdichte als auf Meereshöhe. Damit gibt es ein Viertel weniger Sauerstoff.

Wenn wir über ein Formel-1-Auto sprechen, gibt es viele entscheidende Faktoren, die dafür sorgen, dass es richtig funktioniert. Drei davon sind: Aerodynamik, Kühlung und die Antriebseinheiten. Diese Elemente werden stark von der ihnen zur Verfügung stehenden Luftmenge beeinflusst. Weniger Luft bedeutet deshalb eine abweichende Leistung.

Wegen der dünnen Luft ist der Luftwiderstand eines Formel-1-Autos in Mexiko-Stadt viel geringer. Das Auto muss weniger Luftpartikel aus dem Weg schieben, sodass es die Luft schneller und mit weniger Unterbrechungen durchschneidet. Deshalb sind die Autos auf den Geraden in Mexiko derart schnell. Die Höchstgeschwindigkeit ist noch höher als in Monza (350 km/h), während gleichzeitig mit so viel Flügel gefahren wird wie in Monaco.

Weniger Luftpartikel haben jedoch auch den Effekt, dass geringerer Abtrieb erzeugt wird, weil weniger Luft das Auto in Richtung der Fahrbahn drückt. Tatsächlich beträgt der Abtriebsverlust in Mexiko aufgrund der Höhe etwa 25 Prozent. Daraus resultierend wird die höchste Downforce-Spezifikation – auf dem Niveau des Monaco-Flügels – genutzt, die jedoch aufgrund der fehlenden Luftdichte den gleichen Abtrieb (oder sogar etwas weniger) als der Monza-Flügel erzeugt.

Der aerodynamische Grip ist in Mexiko daher ziemlich niedrig. Allerdings können wir einen großen Flügel ohne den Nachteil des Luftwiderstandes fahren, wodurch die Top-Speed sehr hoch wird.

Die Funktionsweise der Kühlung besteht darin, dass die kühleren Luftpartikel durch die Kühleinlässe strömen und Wärme von den Komponenten aufnehmen, bevor sie als heiße Luft aus dem Heck des Autos abgegeben werden. Durch die Höhenlage wird demnach weniger Luft durch die Kühler, Lufteinlässe und Kanäle geleitet. Das führt zu einer geringeren Kühlung, wodurch verschiedene Elemente des Autos, wie die Power Unit und die Bremsen, heißer werden oder wesentlich größere Kanäle benötigen, um ausreichend abzukühlen.

Natürlich versuchen die Teams, die Kühlauslässe des Autos so weit wie möglich zu öffnen, indem sie die Lufteinlässe und Kanäle vergrößern, um mehr Luftpartikel hineinzuleiten. Das verringert allerdings die aerodynamische Performance und erhöht gleichzeitig den Luftwiderstand des Autos. Deshalb muss hier ein Gleichgewicht gefunden werden.

Das Auto ordentlich zu kühlen, ist die wohl größte Herausforderung in Mexiko. Bei der modernen Antriebseinheit begrenzt der fehlende Luftmassenstrom das Kühlungspotenzial. Deshalb braucht es ein sorgfältiges Management, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Eine Überhitzung der Bremsen kann zu schnellerem Verschleiß oder zu einer Verglasung führen (die Oberfläche brennt ab und wird glänzend, wodurch sich die Reibung verringert). Darüber hinaus verursacht das Rotieren des Turbos bei höheren Drehzahlen eine zusätzliche mechanische Belastung der Turbinen sowie der Verdichtungselemente.

Das sind alles heikle Angelegenheiten, die die Teams berücksichtigen, überwachen und auf die sie reagieren müssen. Und all das trägt zur Spannung und der Herausforderung beim Großen Preis von Mexiko bei.