Wat is downforce?

Downforce behoort tot de aerodynamica en is kortweg de kracht waarmee iets tegen de grond gedrukt wordt door de lucht, of laat ons zeggen, naar de grond gezogen wordt.

In het karten wordt er niet echt gewerkt met downforce, maar wel in de Formule 1 en dat is natuurlijk ook interessant.

Een vleugel is de simpelste vorm van aerodynamica, maar misschien wel de meest doorslaggevende.
De meeste mensen associëren een vleugel eerder met een vliegtuig dan met een F1 bolide, daarom gaan we ook eerst een voorbeeld met een vliegtuig bespreken.

Hoe vliegt een vliegtuig?

Op de afbeelding rechts, zie je de airflow bij de vleugel van een vliegtuig. Doordat deze vleugel bol is, moet de lucht in principe sneller over de bovenkant (de bolle kant) dan de onderkant (de vlakke kant).

Snel vloeiende lucht heeft als gevolg dat de luchtdruk afneemt. Gezien de luchtdruk aan de bovenkant van de vleugel, waar die sneller vloeit, lager is dan onder de vleugel, volgt er een liftend effect, waardoor het vliegtuig daadwerkelijk gaat vliegen.

Hoe vliegt een formule 1 bolide niet?

Formule 1 bolides zouden zonder vleugels (beter bekend als spoilers) letterlijk gaan vliegen.

Je zal het al wel gemerkt hebben als je met de auto rijdt, of zelfs gewoon als je in de wagen zit.
Auto's zijn zéér onderstuurde voertuigen, dat wil zeggen dat een auto de neiging heeft rechtdoor te gaan in de bochten. Daarom moet je ook zo hard afremmen voor je met een auto een bocht kan nemen.
Maar in een prestigieuze en snelle sport als Formule 1 kan men het zich natuurlijk niet permitteren om zo traag door de bocht te gaan.

De enige manier om sneller door de bocht te gaan is om meer grip te creëren. Dit kan onder andere door betere banden, maar dan gaat het nog niet snel genoeg. Daarom moet de bolide als het ware naar de grond gezogen worden / tegen het asfalt gedrukt worden, om tractie te houden en snel door de bocht te gaan.
Een vleugel is dus weeral een ideaal instrument, dit keer niet om ons van de grond te doen komen, maar om ons naar het asfalt toe te zuigen.

Rechts zie je een afbeelding van hoe die vleugel er bij een Formule 1 wagen uitziet. Jawel, net het omgekeerde als de vleugel van een vliegtuig, met dezelfde uitleg omgekeerd.

Doordat de onderkant bol is, moet de lucht sneller gaan aan de bolle onderkant dan aan de vlakke bovenkant. Hierdoor neemt de luchtdruk onder de bolide af terwijl die boven de bolide hetzelfde blijft waardoor het voertuig naar het asfalt wordt gezogen en zo extra grip ontstaat.

Hieruit volgt ook dat hoe sneller de wagen rijdt, hoe harder de wagen naar de grond gezogen wordt.



Als je wagen dan ook al heel laag tegen de grond hangt (vb. 10mm bij een F1), én je vleugels zijn afgesteld op maximale downforce, dan kan het zijn dat de onderkant van de bolide tegen de grond gaat schuren.
Dit verklaart dus waarom je de vonken achter een F1 wagen ziet, deze komen voor omdat het ijzer van de onderkant van de wagen tegen hoge snelheid tegen het asfalt schuurt.

Anderzijds is dit ook gevaarlijk als dit bijvoorbeeld in een bocht gebeurt: je verliest heel even allé grip en aan die snelheden kan dat dus vrij dramatisch aflopen.
Gelukkig zijn er heel wat regels die ongevallen met deze oorzaak moeten vermijden.