Pakokaasujen hukkalämpö tuo uutta tehoa kiihdytyksiin. Kuva Getty Images
Pakokaasujen hukkalämpö tuo uutta tehoa kiihdytyksiin. Kuva Getty Images

Tällä kaudella moottori on tärkeämpi kuin aerodynamiikka.

 Kun Formula 1 -sirkus alkaa 65. kerran Austra­lian Melbournessa maaliskuussa, talleilla on jälleen kerran sopeutumista uusiin sääntöihin. Tällä kaudella ajetaan ensimmäistä kertaa 1,6-litraisilla V6-turbomoottoreilla, kun 2006–2013 käytössä olivat turboahtamattomat, 2,4-litraiset V8-moottorit.

Kun säännöt ovat vuodesta toiseen samat, isomman budjetin tallit rakentavat nopeammat autot kuin pienempien budjettien tallit. Kilpailuetu syntyy äärimmäisen pienistä tekijöistä, koska säännöt määräävät moottorien, renkaiden ja aerodynamiikan yksityiskohdat millimetrien tarkkuudella.

Pienempien budjettien tallit kopioivat tekniset yksityiskohdat ja operointiosaamisen ajan mittaan, kertoo aerodynamiikan asiantuntija, diplomi-insinööri Juha Kivekäs Aalto-yliopistosta.

– Minuakin on yritetty rekrytoida valokuvaamaan F1-autojen siipiä, Kivekäs naurahtaa.

Aerodynamiikka jyllää

Usein voittavassa autossa on parempi aerodynamiikka kuin huonommin menestyvien tallien autoissa. Prosentin parempi aerodynamiikka merkitsee Kivekkään mukaan 0,1 prosentin eroa kierrosajassa. Se on noin sekunnin kymmenyksen ero, ja aika-ajoissa se voi jo ratkaista varsinaisen kilpailun paalupaikan.

Kun säännöt kuristavat suunnittelijoiden luovuuden minimiin, marginaalisia parannuksia haetaan tähtitieteellisillä summilla. Ferrarin aerodynamiikkabudjetti oli 2000-luvun alussa 600 miljoonaa euroa, Kivekäs muistelee.

Perheauton aerodynamiikassa haetaan oikeastaan vain yhtä asiaa:­ mahdollisimman pientä ilmanvastusta ja siten pienempää polttoaineen kulutusta. Kilpa-auton aerodynamiikan tärkein tavoite on saada mahdollisimman paljon negatiivista nostovoimaa eli downforcea. Tämä autoa tien pintaan kiinni painava voima pitäisi vielä saada aikaan mahdollisimman vähällä ilmanvastuksella.

Ratkaisut F1-radoilla tehdään usein nopeassa mutkassa, jota seuraa pitkä suora. Suoran päässä on pakko jarruttaa. Mitä enemmän downforcea, sitä kovemmalla lähtönopeudella loivasta mutkasta pääsee ohitussuoran aloittamaan.

Alaspäin painava voima saadaan etu- ja takasiivillä sekä tuottamalla auton alle alipaine niin sanotulla diffuusorilla. Voimat ovat maallikolle käsittämättömän suuria, vaikka alla olisi ollut tavallista urheilullisempiakin henkilöautoja. Monacon osakilpailun tunnelissa autot voisivat ajaa katossa, koska huippuvauhdissa F1-autojen downforce ylittää reilusti auton oman painon.

Pakokaasu ratkaisee

Tällä kaudella tallien väliset erot syntyvät kuitenkin ennemminkin moottoreista kuin aerodynamiikasta, Kivekäs veikkaa.

Moottorit ovat erilaisia kuin viime kausina. Lisäksi niihin tulee uutena ominaisuutena pakokaasujen lämpöenergian­ talteenotto. Hukkalämpö muutetaan liike-energiak­si ja näin saadaan kiihdytyksiin lisätehoa. Se talli, joka toteuttaa uudenlaisen moottorin parhaiten, on paalupaikalla tämän vuoden kokonaiskilpailun voittoon.

Tuleeko kauden paras moottori Kimi Räikkösen ja Fernando Alonson Ferrarilta?
–  Huhut kertovat, että Mersulta, Kivekäs paljastaa. – Mutta nehän ovat vain huhuja.

Marko Hamilo on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 2/2014.