Wie sich Reifenverschleiß auf die Rennstrategie auswirkt
Die Reifen sind der einzige Kontakt zwischen dem Rennwagen und der Schiene, was sie zum wichtigsten Teil eines jeden Rennwagens macht. Egal, wie viel Leistung der Motor hat oder wie viel Abtrieb das Aeropaket erzeugt; wenn diese Lasten nicht effektiv über die Reifen übertragen werden können, um Grip zu erzeugen, wird das Auto nicht schneller.
Leider lässt die Fähigkeit eines Reifens, Grip zu erzeugen, mit der Zeit nach. Diese Verschlechterung der Reifenleistung bedeutet, dass die Reifen nicht so lange halten, was zu langsameren Rundenzeiten und kürzeren Stint-Längen führt. Daher kann der Reifenverschleiß die Rennstrategie, weshalb die Teams und Fahrer so große Anstrengungen unternehmen, um die Reifen zu verstehen, vorherzusagen und zu managen.
Das Verhalten von Gummi
Um Reifen zu verstehen, müssen wir zunächst begreifen, wie sich Gummi verhält. Gummi ist viskoelastisch, was bedeutet, dass es nach einer Verformung nicht sofort in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Während dieser Verzögerung wird Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt. Die Gesamtmenge der absorbierten Energie hängt von der Häufigkeit der Belastung des Gummis und seiner Temperatur ab. Wenn Gummi beispielsweise kalt ist oder mit einer zu hohen Frequenz angeregt wird, wird es hart und spröde. Wenn Gummi hingegen heiß ist oder langsam gleitet, wird es elastisch und gummiartig.
Während sich das Rad über die Oberfläche der Strecke, die viskoelastische Natur des Gummis lässt den Reifen leicht rutschen, wodurch die Reibungskräfte entstehen, die für Grip sorgen. Um diesen Grip zu maximieren, muss sich das Gummi in einem bestimmten Temperaturbereich befinden, damit es sich elastisch verhält. Dadurch wird sichergestellt, dass die maximale Menge Gummi mit dem Asphalt in Kontakt kommt, was die Aufstandsfläche des Reifens und damit den Grip erhöht. Wenn das Gummi außerhalb dieses Temperaturbereichs liegt, verschlechtert sich die Leistung des Reifens.
Warum Reifen verschleißen
Es gibt drei Hauptursachen für Reifenverschleiß: Verschleiß, Temperatur und Druck. Wenn sich das Reifengummi über den Asphalt bewegt, nutzt es sich allmählich ab, sodass weniger Gummi übrig bleibt, um Wärme zu erzeugen. Folglich sinkt die Reifentemperatur und das Gummi wird steifer. Dies verringert die Haftung, sodass der Reifen stärker rutscht, was den Verschleiß erhöht und der Zyklus wiederholt sich.
Wenn der Reifen innerhalb seines Betriebstemperaturbereichs betrieben wird, ist dieser Verschleiß, der als Abrieb bezeichnet wird, relativ konstant und führt zu einer allmählichen Verschlechterung der Reifenleistung, die die Strategen in ihren Berechnungen leicht berücksichtigen können. Wenn Gummi jedoch überhitzt wird, kocht es, wodurch die Oberfläche des Reifens aufreißt und große Gummibrocken von der Oberfläche entfernt werden. Wenn Gummi hingegen zu kalt ist, wird es spröde und die Oberfläche beginnt aufzubrechen, was zur Körnung führt. Sowohl Blasenbildung als auch Körnung verringern die Aufstandsfläche und damit den Grip erheblich, was zu einem extremen, nichtlinearen Leistungsverlust führen kann – ein Albtraum für Strategen.
Auch der Innendruck des Reifens kann zur Abnutzung beitragen. Mit steigender Reifentemperatur steigt auch der Laufdruck. Ist er zu hoch, bläht sich der Reifen auf und die Aufstandsfläche wird kleiner. Dies kann zu einer weiteren Überhitzung des Gummis an der Aufstandsfläche führen und die Gefahr der Blasenbildung erhöhen.
Rennstrategie
Der Zeitverlust pro Runde aufgrund von Reifenverschleiß ist eine der wichtigsten Variablen, die Strategen bei der Definition berücksichtigen StrategieIst es effektiver, viele Boxenstopps zu machen und die gewonnene Zeit dadurch wieder aufzuholen, dass man mit weicheren und damit schnelleren Reifen fährt? Oder sollten Boxenstopps vermieden werden, in der Hoffnung, dass der Fahrer die Lebensdauer der Reifen verlängern kann?
Dann ist da noch die Frage, wann man an die Box gehen sollte. Bei hohem Reifenverschleiß ist der Undercut aufgrund des Vorteils des Fahrens mit frischen Reifen ein starkes Manöver. Bei niedrigem Reifenverschleiß kann der Overcut den Teams jedoch ermöglichen, ihre Position auf der Strecke zu verbessern, während die Gegner ihre neuen Reifensätze aufwärmen.
Taktiken zum Reifenmanagement
Ob ein Team die maximale Leistung für eine Qualifikationsrunde oder die minimale Abnutzung während eines Stints erreichen möchte, die effektivste Methode zur Steuerung der Reifenleistung besteht darin, beide Achsen gleichmäßig abnutzen zu lassen. Leider ist dies nahezu unmöglich, wenn jeder Reifen während der Kurvenfahrt unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund wenden die Teams jede erdenkliche Taktik an, um den Grip auszunutzen und zu steuern.
Eine der wichtigsten Taktiken ist das effektive Aufwärmen der Reifen. Vor einer Session werden Reifendecken und Öfen zum Vorwärmen der Reifen verwendet, während in Meisterschaften, wo dies nicht erlaubt ist, die Teams die Reifen oft in der Sonne liegen lassen. Das Vorwärmen der Reifen bringt sie nicht nur in den optimalen Temperaturbereich, sondern verringert auch den Anstieg des Laufdrucks. Wenn die Reifen aus dem kalten Zustand aufgewärmt würden, würde der Innendruck dramatisch ansteigen, was zu einem Aufblähen des Reifens und einer viel kleineren Aufstandsfläche führen würde.
Einmal auf Schienemuss der Fahrer die Reifen dann gleichmäßig und langsam aufwärmen und dabei Blockaden oder Rutschen vermeiden, die die Gummioberfläche beschädigen könnten. Daher absolvieren Fahrer häufig eine Outlap und eine Prelap, um beide Achsen auf Temperatur zu bringen, bevor sie die Qualifikationsrunde beginnen. Während Safety-Car- und Gelbphasen fahren die Fahrer auf den Geraden, um die Reifentemperatur aufrechtzuerhalten und ein Blockieren in der ersten Kurve zu vermeiden, wenn das Safety Car im Einsatz ist.
Das Aufwärmen der Reifen kann auch die strategischen Entscheidungen während eines Rennens beeinflussen. Manchmal entscheiden sich Teams für den Undercut, auch wenn sie dadurch ihre Position auf der Strecke verlieren, damit ihr Fahrer die Reifen eine Runde früher auf Temperatur bringen kann als sein Rivale. Auf diese Weise haben sie den Grip zum Überholen, wenn ihr Konkurrent mit kälteren Reifen vor ihnen die Box verlässt. Dies ist vor allem bei Rennen mit feuchten oder wechselnden Bedingungen oder mit härteren Reifen der Fall, bei denen die Aufwärmphase mehrere Runden dauern kann.
Der Fahrer kann auch das Reifenmanagement während der Stints erheblich beeinflussen. Er kann zum Beispiel die Bremskraft anpassen, um mehr Energie auf die Vorder- oder Hinterradbremsen zu übertragen, was wiederum die Reifen durch die Felgenheizung erwärmt. Dabei wird die frische, kühle Luft, die zum Kühlen der Bremsen verwendet wird, auf Hunderte von Grad erhitzt. Diese Wärme wird dann auf die Felge übertragen und strahlt auf die Reifen ab. In der Formel 1 kann eine Erwärmung der Felge um 10 °C einer Erhöhung der Karkassentemperatur des Reifens um etwa 1 °C entsprechen – was den Unterschied ausmachen kann, ob man im optimalen Temperaturbereich ist oder nicht.
In Szenarien, in denen die Reifen überhitzen, können die Fahrer die Belastung jedes einzelnen Reifens verringern, indem sie das Gaspedal anheben und ausrollen lassen. Wenn dies in bestimmten Kurven der Runde effektiv durchgeführt wird, können die Fahrer die Reifen oft schonen, ohne tatsächlich Rundenzeit zu verlieren. Der erforderliche Umfang des Reifenmanagements wird vor dem Rennen anhand von Reifenverschleißkurven und Rennplaneransichten in definiert. Rennstrategie Software wie RaceWatch.
Strategen können dann mehrere Rennpläne erstellen, jeder mit einer anderen Boxenstopp-Strategie, und gemeinsam mit dem Fahrer ermitteln, wie viel Lift und Coast erforderlich ist, damit die Reifen halten. Wenn der Reifenverschleiß während des Rennens anders als erwartet ausfällt, wird den Fahrern gesagt, sie sollen „auf Plan B umsteigen“. Dadurch wissen sie nicht nur, dass sie auf eine andere Boxenstopp-Strategie umgestiegen sind, sondern müssen jetzt auch die vordefinierten Deltas einhalten, damit die Reifen halten.
Der Umgang mit dem Reifenverschleiß ist das Geheimnis für den Erfolg Rennstrategie und Software wie RaceWatch kann die entscheidenden Informationen liefern, die Ingenieure brauchen, um schnelle und dennoch präzise Entscheidungen zu treffen. In unzähligen Meisterschaften hat es Teams durch sorgfältiges Reifenmanagement geholfen, den entscheidenden Boxenstopp zu vermeiden und sich so die oberste Stufe des Siegerpodests zu sichern.
Artikel geschrieben von: Gemma Hatton