loading...

Sparen am Limit

Text
Hermann Reil

Fotos
Ferdi Kräling
Ulrike Myrzik

Technik des Le-Mans-Renners

Der neue Audi R18 e-tron quattro gehört nicht nur zu den schnellsten, sondern auch zu den technisch komplexesten Automobilen der Welt. Vier Ingenieure von Audi Sport erklären einige der Highlights.

Ulrich Baretzky
Leiter Motorenentwicklung

Kummer ist Ulrich Baretzky durchaus gewohnt. Nicht, weil seine Motoren nicht stark genug wären. Oder zu anfällig. Ganz sicher nicht. Der Leiter der Rennmotorenentwicklung bei Audi Sport zählt zu den erfolgreichsten und routiniertesten Ingenieuren seiner Branche. Und wann zuletzt ein Werksrennwagen mit den Vier Ringen wegen eines Motordefekts das Ziel nicht erreichte, daran kann sich niemand erinnern. In den vergangenen 20 Jahren gab es das jedenfalls nicht.

Nicht die Zünddrücke oder die Kurbelwellensteifigkeit haben Baretzky in den vergangenen Wochen Kummer bereitet, sondern die FIA als Macher des Reglements für die Langstrecken- Weltmeisterschaft WEC mit den 24 Stunden von Le Mans als absolutem Höhepunkt. Denn die hatte recht kurzfristig vor dem ersten Rennen der neuen WEC-Saison die Einstufung der zur Verfügung stehenden Energiemengen für Diesel- und Ottomotoren nochmals geändert: Audi als einzigem Wettbewerber mit TDI-Technologie steht nun weniger Kraftstoff pro Runde zur Verfügung, die zulässige Durchflussmenge fällt geringer aus, der Tankinhalt wurde um 0,5 auf 54,3 Liter reduziert und der Durchflussquerschnitt beim Nachtanken ist für den R18 e-tron quattro kleiner geworden. Zugleich wurden die Werte für die LMP1-Teams mit Ottomotoren angehoben.

„In diesem Jahr wird es richtig schwer für uns“, weiß Ulrich Baretzky. Dass der TDI, der Dieselmotor mit Direkteinspritzung und Turboaufladung, der mit Abstand effizienteste Verbrennungsmotor ist und bleibt, das bestreitet niemand. In den vergangenen acht Jahren hat die Diesel-Technologie in Le Mans unangefochten dominiert. Im Jahr 2014 allerdings muss der TDI jedes einzelne Kraftstoffmolekül optimal ausnutzen. Denn die Regelmacher gönnen dem TDI deutlich weniger Energie als den Ottomotoren: Final stehen ihm pro Runde 138,7 Megajoule zur Verfügung, ein Ottomotor in vergleichbarer Einstufung bekäme 147 Megajoule zugestanden. In Liter gerechnet wirkt das noch plastischer: 3,95 Liter Diesel pro Runde gegen 5,05 Liter Ottokraftstoff – wobei hier natürlich der höhere Energiegehalt von Diesel eine Rolle spielt.

„Natürlich wollen wir dennoch gewinnen“, sagt Ulrich Baretzky – und er ist sicher, dass sein für das 2014er-Auto völlig neu entwickelter Motor einen wichtigen Teil dazu beitragen wird. In der Grundarchitektur vertraut Baretzky dabei auf die Erfolgsformel der Siege von 2011 bis 2013, also auf den Sechszylinder in V-Form. Der große Zylinderbankwinkel von 120 Grad sichert einen tiefen Schwerpunkt. Die „heiße“, also die Abgasseite liegt innen zwischen den Zylinderreihen. Hier sitzt auch der Turbolader mit variabler Geometrie. Der Block ist aus Aluminium gegossen, die Zylinder mit Nikasil beschichtet, Kolben und Pleuel aus Stahl geschmiedet. Trotz dieses bewährten Konzepts ist praktisch aber jede Schraube neu, jedes Detail gründlich überdacht und weiterentwickelt worden.

Verbrauch

Schon der Audi R10 TDI war ein sparsamer Rennwagen. Doch konnte der Verbrauch seit 2008 um weitere fast 40 Prozent reduziert werden – bei ähnlich schnellen Rundenzeiten.

1 Zylinderbankwinkel 120 Grad, für flache Bauweise und tiefen Schwerpunkt
2 Extrem kompakte Bauweise und weitere Gewichtsreduzierung trotz erweitertem Hubraum
3 Turbolader mit variabler Geometrie, auf der „heißen“ Seite zwischen den Zylinderbänken
4 Motorblock und Zylinderköpfe aus Aluminium, Kolben und Pleuel aus Stahl
5 Außenliegende Ansaugrohre

Getriebe

Das sequentielle 7-Gang-Schaltgetriebe hat ein Gehäuse aus Kohlefaser-Werkstoffen – ein Beispiel für den absolut perfektionierten Leichtbau bei Audi Sport.

4,0 Liter Hubraum / 4,0 Liter Ladedruck

Das neue TDI-Triebwerk ist optimiert für das Volllast-Fahrprofil in Le Mans. Trotz leicht erhöhtem Hubraum ist es deutlich leichter als sein Vorgänger.

Der Motor darf in diesem Jahr endlich ohne Restriktor frei atmen. Zudem wurde der zulässige Ladedruck erhöht. Damit sind die Bedingungen für den Rennmotor denen der Serienmotoren wieder ähnlicher.

Dabei fällt zunächst der größere Hubraum ins Auge, er wuchs von 3,7 auf 4,0 Liter. Kein Downsizing also, kein Verkleinern der Motoren, wie Audi das bei den Serienmodellen sehr erfolgreich umsetzt. „Serie und Rennsport sind hier nicht vergleichbar“, erklärt Baretzky. „Der Kunde auf der Straße fährt überwiegend im Teillastbereich. In Le Mans dagegen kennen wir Teillast fast gar nicht. Wir haben 73 Prozent Volllastanteil, der Rest ergibt sich aus Bremsen, Schaltvorgängen, Leerlauf. Und im Volllastbereich ist der spezifische Verbrauch des 4,0-Liters bis zu 30 Prozent niedriger als beim Vorgänger.“ Das muss er auch, schließlich stehen 2014 per Reglement 25 Prozent weniger Energie zur Verfügung als im Vorjahr.

Dafür kann der Motor endlich frei durchatmen. In den vergangenen Jahren war die Ansaugluft stets durch einen Restriktor begrenzt. „Damit fährt man aber hochgradig ineffizient“, so Baretzky. „Denn um jedes Sauerstoffmolekül auszunutzen, muss man meist etwas mehr Kraftstoff einspritzen. In diesem Jahr ist das umgekehrt. Und damit sind wir auch wieder deutlich näher an den Anforderungen eines Serienmotors.“ Basis für die optimale Verbrennung ist die Kraftstoffeinspritzung mit höchstem Druck, längst werden Werte von mehr als 2.800 bar erreicht. „Hier hat der Rennsport in den vergangenen Jahren auch die Entwicklung der Serienmotoren deutlich vorangebracht.“

Auch der erlaubte Ladedruck ist mit 4,0 bar in diesem Jahr deutlich höher, und das kommt Ulrich Baretzky sehr gelegen. „Einer der Treiber der Effizienz beim Diesel ist der Zünddruck. Und der basiert auf Verdichtung und Ladedruck. Auch hier sind wir jetzt wieder näher an den Anforderungen für die Serienmotoren.“

Völlig untypisch für einen Diesel ist allerdings die Reichweite des aktuellen Audi R18 e-tron quattro. Auf der Straße ist der TDI gegenüber dem Benziner deutlich im Vorteil. In Le Mans dagegen wird der Audi aufgrund seines vom Reglement vorgeschriebenen 54,3-Liter-Tanks wohl stets eine Runde früher an die Box kommen als die Wettbewerber mit ihren 68,3 Liter fassenden Benzintanks. „Das widerspricht jeder Lebenserfahrung“, bedauert Ulrich Baretzky. Zudem wird der R18 mit Dieselkraftstoff in handelsüblicher Zusammensetzung betankt, während den Ottomotoren ein „Designerbenzin“ mit speziellen Additiven zugestanden wurde.

Einen konzeptbedingten Nachteil besitzt der Diesel seit jeher: Er ist schwerer als ein vergleichbarer Benziner. Also haben Baretzky und seine Ingenieure bei ihrem neuen Renntriebwerk wieder einmal um jedes Gramm gerungen. „Wir sind jetzt sehr deutlich leichter als 200 Kilogramm“, weiß Baretzky, „im Leistungsgewicht ist dieser Motor sicher der beste Diesel aller Zeiten. Dabei setzen wir keinerlei exotische Materialien ein. Wir wollen so seriennah wie möglich bleiben, damit der Technologietransfer von der Rennstrecke auf die Straße auch in Zukunft funktioniert.“ Dennoch steigern die Pfunde des TDI die Herausforderung bei der Auswahl des Hybridsystems und der weiteren Fahrzeugkomponenten. Schließlich ist das Fahrzeug-Mindestgewicht von nur 870 Kilogramm für alle gleich – das sind 45 Kilo weniger als ein Jahr zuvor.

Vermutlich würde dieser Höchstleistungs-Rennwagen in Sachen Effizienz auch im Vergleich zu Straßenautos eine gute Figur machen. Die Frage, wie viel der Audi R18 e-tron quattro nach der EU-Norm für Serienautos verbrauchen würde, bleibt freilich unbeantwortet. Baretzky: „So langsam, wie es in dem Normzyklus verlangt wird, kann unser Auto gar nicht fahren“.

Thomas Laudenbach
Leiter Elektrik, Elektronik und Energiesysteme

„Wir Ingenieure suchen immer nach der bestmöglichen Lösung. Und wir wollen natürlich zeigen, dass wir mit unserem Technologiepaket besser sind als die Wettbewerber.“ Auch wenn er mit manchen Details des neuen Le-Mans-Reglements nicht glücklich ist, mit dessen Grundidee ist Thomas Laudenbach zufrieden: „Es gibt den verschiedenen Herstellern große Freiheit, mit sehr verschiedenen Konzepten gegeneinander anzutreten.“

Als Leiter Elektrik, Elektronik und Energiesysteme bei Audi Sport ist Laudenbach verantwortlich für das Hybridkonzept des Audi R18 e-tron quattro. Und wie sein Kollege Baretzky beim TDI-Motor setzt auch er auf ein in den Vorjahren von Siegen gekröntes Konzept: die Verbindung aus Motor-Generator-Einheit (MGU) an der Vorderachse und Schwungrad-Speicher im Cockpit neben dem Fahrer. Beim Bremsen wird die Bewegungsenergie in elektrische Energie verwandelt, im Schwungradspeicher als kinetische Energie gespeichert und beim Beschleunigen durch die MGU wieder in Vortrieb verwandelt. In diesen Phasen fährt der R18 e-tron quattro mit Allradantrieb.

Soweit klingt das aus den beiden Vorjahren vertraut. In Wirklichkeit ist natürlich alles neu – weiterentwickelt, optimiert, dem Reglement und damit einer deutlich anderen Betriebsstrategie angepasst. Die neue MGU besitzt jetzt einen Elektromotor mit mehr als 170 kW (230 PS), der über ein Differenzial mit den Vorderrädern verbunden ist. Die MGU ist wassergekühlt, die Leistungselektronik integriert.

Der neue Schwungradspeicher hat eine nutzbare Kapazität von mehr als 600 Kilojoule, die in extrem kurzer Zeit aufgenommen und wieder abgegeben werden können. Dabei wird die elektrische Energie in kinetische verwandelt und der Rotor auf bis zu 40.000 Umdrehungen pro Minute gebracht. Sobald die Energie wieder benötigt wird, bremst der Generator den Rotor ab und liefert die elektrische Energie an die MGU an der Vorderachse – mit ganz geringen Verlusten. „Für uns ist diese Lösung aufgrund der hohen Leistungsdichte besser als die Batterie- oder Kondensator- Konzepte des Wettbewerbs“, weiß Laudenbach.

Soweit die Hardware. Entscheidend aber ist auch die Betriebsstrategie. „Wir haben intensiv überlegt, an welchen Stellen des Kurses wir welche Energiemenge einsetzen, um die Rundenzeit optimal zu unterstützen“, berichtet Laudenbach – wobei alle Überlegungen natürlich durch aufwendige Simulationsrechnungen bestätigt, im Detail optimiert oder auch widerlegt werden. „Im vergangenen Jahr durften wir nur in definierten Zonen eine begrenzte Energiemenge boosten. 2014 haben wir deutlich mehr Freiheiten bei der Betriebsstrategie und können somit die rekuperierte Energie effizienter einsetzen.“

Begrenzt freilich ist die vom Hybridsystem pro Runde abgegebene Energiemenge. Das Reglement sieht verschiedene Stufen vor, bis zu 8 Megajoule pro Runde. Audi hat sich auf die 2-Megajoule-Klasse festgelegt. „Mehr Hybrid-Energie bedeutet mehr Gewicht“, weiß Laudenbach, „der Speicher ist dann schwerer und man braucht eine deutlich größere MGU. Mit Gewicht aber müssen wir wegen unseres TDI besonders sorgsam umgehen.“

Unzählige Ingenieursstunden sind in die Programmierung der Antriebssteuerung geflossen, ein gemeinsames Steuergerät bildet das „Gehirn“ von TDI-Triebwerk und Hybridsystem. Besonders schwierig ist dabei beispielsweise die Abstimmung der Rekuperationsprofile in der Interaktion mit der mechanischen Bremse. Denn die MGU an der Vorderachse bremst zur Energieaufnahme mit, teilweise recht deutlich. „Das darf keinen fahrdynamischen Einfluss haben – obwohl das Auto ja stets im absoluten Grenzbereich unterwegs ist. Davon ist auch abhängig, wie viel man in bestimmten Kurven rekuperieren kann, damit das System in keinem Fall überbremst. Und der Fahrer darf nichts davon merken, er muss das vertraute, zuverlässige Brems- und Lenkgefühl haben“, beschreibt Laudenbach die komplexe Aufgabe. „Da haben wir in den vergangenen Jahren extrem viel gelernt.“

Schwungradspeicher

Der Energiespeicher sitzt in der Mitte des Fahrzeugs, links neben dem Fahrer. Die nutzbare Kapazität liegt bei mehr als 600 Kilojoule. Dank einer Anzeige im Lenkrad kennt der Fahrer stets den aktuellen Energiestatus pro Runde.

1 Schwungradspeicher in Fahrzeugmitte integriert
2 Energiestatus-Anzeige im Lenkrad

Im Prinzip stehen seine Kollegen von der Serienentwicklung vor derselben Aufgabe: Auch der neue Audi A3 Sportback e-tron mit seinem Plug-in-Hybridantrieb nutzt zur Energierückgewinnung die Vorderachse. „Nur haben die Kollegen dort mit weitaus geringeren Energiemengen zu tun, und die allermeisten Betriebszustände auf der Straße sind vom Grenzbereich weit entfernt.“ Die Herausforderungen sind aber sehr ähnlich, für effizienten Rennsport wie für effiziente Straßenautos.

Macht der Hybridantrieb den R18 schneller? „Ganz eindeutig“, weiß Laudenbach, „und wir reden da nicht nur über Zehntelsekunden.“

Chris Reinke
Leiter Le-Mans-Prototypen

Wenn Chris Reinke „neu“ sagt, dann meint er neu. Alles neu, richtig neu. Vom Audi R18 e-tron quattro des Vorjahres blieben nur der Name und die Eckpunkte des Technologiekonzepts. Wobei auch diese gründlich geprüft, gegen verschiedenste Alternativen abgewogen und erst dann bestätigt wurden. Denn es ist die beständige Evolution, die den Motorsport ausmacht, das wahrhaft tägliche Vorantreiben der Sache im Wettbewerb. Alles was im vergangenen Jahr noch Stateof- the-Art war, was sich als das unangefochten Beste erwiesen hatte, muss dieses Jahr wieder komplett auf den Prüfstand. „Jeder Tag Ruhe ist ein Tag Stillstand, und jeder Stillstand bedeutet Rückschritt“, sagt Chris Reinke – mit steter Unruhe in den Augen. Reinke ist Leiter Le-Mans-Prototypen bei Audi Sport, bei ihm laufen die Fäden von Technik und Team, von Planung und Strategie zusammen.

„Viele einzelne Komponenten des Autos haben wir evolutionär verbessert. In der Summe aber sind wir revolutionär“, ist Reinke überzeugt. Falls eine einzelne Schraube identisch ist mit der vom Vorjahresauto, dann nur, weil sie wieder neu als die bestmögliche bestimmt wurde. „Zum ersten Mal wird dieses Jahr nicht die Leistung begrenzt, sondern die eingesetzte Energiemenge. Das erfordert natürlich komplett neue Lösungen in der Technik, das verlangt aber auch viel von den Fahrern.“

Denn die müssen nicht nur schnell, präzise und umsichtig unterwegs sein – sondern dabei auch stets den Verbrauch im Auge haben. Wiederholte Überschreitungen der Limits pro Runde werden von der Rennleitung sofort mit Stop-and-Go-Strafen geahndet. „Wir unterstützen die Fahrer natürlich“, sagt Reinke, zunächst mit einer präzisen Anzeige im Cockpit: Die Piloten haben stets im Auge, ob sie sich im Soll oder Haben der Energiebilanz befinden. Läuft ein Fahrer etwa vor einer Kurve auf einen langsameren Vordermann auf, kann es sich lohnen, ihm zunächst kraftstoffsparend zu folgen und erst hinter der Kurve zu überholen.

Mit der komplexen Technologie des Hybridsystems selbst sollte sich der Fahrer idealerweise gar nicht erst beschäftigen müssen. Wie viel von der gespeicherten Energie an welchen Stellen optimal eingesetzt wird, weiß das Auto schlichtweg selbst. Es kennt exakt seinen Standort auf der Strecke, und es kennt den Verlauf einer optimalen Runde. Weil sich die Bedingungen aber ständig verändern, die Reifen abbauen oder das Wetter wechselt, wird die gespeicherte Optimalrunde stets mit der zuletzt gefahrenen abgeglichen.

Die Gesundheit des komplexen Rennfahrzeugs wird von den Teamingenieuren präziser überwacht, als es die Intensivstation einer Klinik je könnte. „Unsere Autos sind längst zu fahrenden Funkstationen geworden“, schmunzelt Reinke. Aus mehr als 1.000 Datenkanälen sendet die Telemetrie pro Runde etwa 20 Megabyte Daten – vor allem während der Vorbeifahrt an der Box. Die Überwachungssysteme dort prüfen ständig die Einhaltung aller Sollwerte, etwa Drücke oder Temperaturen. Zudem haben die Renningenieure beständig ein waches Auge auf die wichtigsten Parameter. Läuft etwas aus dem Optimum, bekommt der Fahrer Anweisungen per Funk. Von außen, aus der Box, kann das Team nichts am Auto verändern, jegliche „Fernsteuerung“ ist per Reglement verboten.

Denn auch wenn der Audi R18 e-tron quattro zu den komplexesten und technisch aufwendigsten Rennfahrzeugen aller Zeiten gehört – allein der Fahrer „fährt“ das Auto, seine „Erfahrung“, seine Präzision, sein Können zählt. Reinke: „Das ist schließlich Rennsport: Die besten Fahrer beherrschen perfekt das schnellste Auto.“

Watching You

Der Audi R18 e-tron quattro ist der komplexeste Rennwagen, der bislang in Ingolstadt und Neckarsulm entstanden ist. Auch die Elektronik des jüngsten LMP1- Rennwagens mit den Vier Ringen ist so aufwendig wie noch nie.

Auf mehr als tausend Kanälen generiert ein Audi R18 e-tron quattro teilweise im Millisekundentakt Daten. In Le Mans überwachen die Techniker ihre Rennwagen 24 Stunden ununterbrochen. Ob es um die Funktionsfähigkeit der Systeme geht oder darum, Reglement-Vorgaben einzuhalten, oder um strategisch wertvolle Aussagen: Ähnlich einem EKG-System in der Medizin diagnostiziert der Rennwagen fortlaufend seinen Zustand und meldet ihn der Box.

Dazu verfügt der LMP1-Sportwagen über eine Reihe von CAN-Bus-Systemen, die unterschiedlichste Steuergeräte miteinander vernetzen. Eine aufwendige Sensorik misst von Fahrwerksdaten bis zu Beschleunigungen, Temperaturen, Drücken sowie im Bereich des Energiemanagements diverse Größen und erzeugt damit eine Datenbasis für die Steuergeräte. Der R18 e-tron quattro verfügt über ein Master-Systemsteuergerät, welches primär die Motor- und Hybridsteuerung übernimmt und zusätzlich mit den übrigen Steuergeräten im Rennwagen kommuniziert.

Der Rennwagen ist über eine Online-Verbindung direkt mit den Rechnern in der Box verbunden. Sie dient der Datenschnellübertragung in Echtzeit für Betriebszustände, die keine hohe Übertragungsrate erfordern – etwa Temperaturen. Zusätzlich sammelt der Sportwagen die detaillierten Feindaten in jeder Rennrunde und überträgt sie beim Vorbeifahren an der Box per Burst-Signal.

Eine Übertragung in beide Richtungen ist verboten: Das Auto darf Daten an die Box senden, nicht aber umgekehrt. Die einzige Möglichkeit des Teams, auf das Auto Einfluss zu nehmen, bleibt der Sprechfunkkontakt mit dem Rennfahrer im Auto. Besteht aufgrund der Datenanalyse durch die Ingenieure Handlungsbedarf, erhält der Fahrer diese Informationen über Funk – etwa zur Einstellung von Bremsbalance, Motorsteuerung oder zum Hybridsystem.

Darüber hinaus gibt es ein Telemetrie-System für die Verantwortlichen der FIA (Fédération Internationale de l’Automobile), die zusammen mit dem ACO (Automobile Club de l’Ouest) über das Reglement wacht: Hält das Hybridsystem die zulässigen Energiemengen ein? Ist der Energieverbrauch des Rennwagens im vorgeschriebenen Bereich? Die FIA setzt zudem ein GPS-System ein. Damit misst sie seit diesem Jahr, ob ein Rennfahrer in kritischen Situationen wie den Gelbphasen an einem Unfallort das zulässige Tempo einhält, ebenso werden die Aktivitäten der Streckenposten (sogenannte Marshalling-Zonen etwa bei der Absicherung von Unfallstellen) im Cockpit angezeigt. So erhält der Fahrer eine Hilfestellung, die der Sicherheit aller Teilnehmer dient. Ein moderner LMP1-Rennwagen ist also ständig umfassend mit Team und Rennleitung vernetzt.

Jan Monchaux
Leiter Aerodynamik

Jan Monchaux ist Franzose, und somit ein Genießer und Hobbykoch. Deshalb vergleicht er seine Profession, die Aerodynamik von Rennfahrzeugen, gerne mit der Küche. „Die Zutaten und die Gewürze sind für alle gleich. Die damit abgeschmeckten Gerichte können extrem unterschiedlich sein und doch allesamt Gaumenfreuden. Das gesamte Menü muss einfach stimmig sein.“ Wobei im Rennsport letztlich nicht der subjektive Geschmack zählt, sondern die objektive Rundenzeit. Und dazu trägt die Beherrschung der Strömung und der Widerstände sehr viel bei.

Nicht nur Speed muss der R18 e-tron quattro beweisen, sondern auch Effizienz. Da hilft zunächst mal ein möglichst geringer Widerstand. „Die Autos sind dieses Jahr um zehn Zentimeter in der Breite reduziert, haben trotz mehr Höhe eine geringere Stirnfläche, und vor allem sind die Räder deutlich schmaler.“ Schließlich sind sie immer die größte Quelle schlechter Strömung – bei einem Sportwagen ebenso wie bei einem Formel-Auto mit freistehenden Rädern. „Unser Job ist es, das Drumherum dieser vier mächtigen Klötze zu optimieren“, schmunzelt Monchaux. „Ein Auto wird schnell, wenn es die schlechte Strömung der vier Räder gut kontrolliert – oder zumindest besser als bei der Konkurrenz.“

Die schmaleren Räder helfen aber auch indirekt. Sie vertragen weniger Abtrieb, also weniger vertikale Kraft, die das Auto auf die Straße presst. Und weniger Abtrieb bedeutet normalerweise auch weniger Widerstand. „Letztlich muss aber heute das ganze Paket perfekt passen“, weiß Monchaux. Früher konnte man Leistungsmängel am Gesamtfahrzeugkonzept relativ schnell mit der Aerodynamik ausgleichen – man fuhr „einfach“ mehr oder weniger Flügel. Heute geht das nicht mehr so leicht. Das Mehr oder Weniger an Abtrieb und dadurch Mehr oder Weniger an Widerstand beeinflusst sofort die Antriebstrategie. Schließlich muss in jeder Runde die definierte Menge an Energie optimal gennutzt werden. „Noch nie zuvor im Motorsport waren Bereiche wie Aerodynamik und Antrieb so stark aneinander gekoppelt.“

Dass für den Laien der völlig neue R18 des Jahres 2014 seinem Vorgänger sehr ähnlich sieht, wundert Monchaux nicht. „Wir folgen bei Audi einer bestimmten Philosophie, wie die Aerodynamik eines Sportwagens funktioniert – auch wenn sich die Rahmenbedingungen deutlich ändern. Und das haben sie: So darf vorne beispielsweise statt des bisherigen Frontdiffusors ein echter Flügel mit Flap eingesetzt werden. Dafür darf hinten der Auspuffstrom nicht mehr in der bisherigen Form zur gezielten Anströmung des Heckdiffusors genutzt werden. Die hohe Finne von der Fahrerkabine zum Heckflügel sowie die vier Öffnungen oberhalb der Räder sind vom Reglement vorgeschrieben, sie sollen die Neigung zu unkontrollierbaren „Flügen“ nach Unfällen verringern.

Zielparameter und Grundphilosophie eines neuen Rennwagens sind recht früh klar. Dann, so Monchaux, folgt ein „sehr iterativer Prozess“ – nach dem Modell „Versuch, Irrtum und neuer Versuch“, Schritt um Schritt. Da hilft neben viel Erfahrung zunächst der Computer. Mit CFD-Rechenmodellen (Computational Fluid Dynamics) werden kleinste Veränderungen von Flächen und ihre Wirkung berechnet. „Bei uns liegt der Teufel immer im Detail“, sagt Monchaux. Die aufwendige Arbeit im Windkanal folgt erst später – bleibt aber die wichtigste im gesamten Entwicklungsprozess. Die Kunst besteht darin, durch gute Vorarbeit am Computer die Anzahl an Tests im Windkanal so gering wie möglich zu halten. Dann können in der stets zu knappen Zeit entsprechend mehr positive Konzepte validiert werden.

„Das einzig gültige Optimum gibt es in der Aerodynamik nicht“, weiß Monchaux, die verschiedenen Gerichte können allesamt schmecken. „Das Aerodynamik-Paket muss einfach als wichtiger Teil des Fahrzeug-Menüs so gut wie möglich mit den anderen Zutaten wie dem Antriebskonzept abgestimmt sein.“ Aber da bleibt er eben doch, der Unterschied zur subjektiven Bewertung in der Küche: Letztlich zählt beim Rennsport nur die objektive Rundenzeit.

Computational Fluid Dynamics

Computational Fluid Dynamics heißen die Rechenmodelle der Strömungsmechanik, mit denen die Aerodynamiker viele Alternativen im Detail prüfen, bevor es in den Windkanal geht.

WEC

Audi fährt in der Langstrecken-Weltmeisterschaft in zwei Aerodynamik-Versionen: Auf den kürzeren Strecken ist mehr Abtrieb hilfreich. Erkennbar ist diese Version am kürzeren Heck.

Le Mans

Für Le Mans werden die R18 auf minimalen Luftwiderstand optimiert. Beispielsweise schließt hier der Heckdiffusor mit dem Flügel ab, der Abgasstrom wird anders geleitet, die vom Reglement geforderten Öffnungen in den Radhäusern sind vorne auf die Innenseite verlegt.

1 Luftaustritt vordere Radhäuser
2 Große Finne über dem Heck ist vom Reglement vorgeschrieben, für mehr Richtungsstabilität bei Unfällen
3 Diffusor wird oben vom Abgas angeströmt
4 Luftaustritt hintere Radhäuser
5 LED-Leuchten in Seitenteil-Heckflügel integriert