A 2009-es Formula 1-es világbajnoki sorozatban szereplő csapatok közül már jó néhányan bemutatták az idei évre tervezett konstrukciójukat, amelyek merőben eltérnek a korábbi években látott versenyautóktól. Az új szerzemények esetében elsősorban aerodinamikai téren kellett jelentősebb változtatásokat eszközölni, de természetesen a motorokkal és a sebességváltókkal kapcsolatban is végeztek kisebb-nagyobb fejlesztéseket az istállók.

A Technikai Szabálykönyv egyes részein elvégzett változtatások eredményeképpen megszületett versenyautók teljesen új aerodinamikai csomaggal kell, hogy rendelkezzenek. Technikai oldalról azonban egyéb változásokhoz is alkalmazkodni kell majd a csapatoknak, hiszen a versenyautó légterelő- és karosszériaelemei mellett újra visszatérnek a sportba a sima futófelülettel rendelkező slick gumiabroncsok, de ugyancsak jelentős változásként említhető a Formula-1 új korszakát megteremtő hibrid-hajtási rendszer, a KERS megjelenése is.

A költséghatékonyság növelése és a környezetbarát technológiák bevezetése mellett - melynek egyik eszközeként kerül bevezetésre a KERS - egyre látványosabb versenyeket remélnek a szabályalkotók az új előírásoktól. Mindazonáltal, hogy a változtatásoktól több előzést is várnak egyben, egyelőre még senki sem tudhatja pontosan, hogy a bevezetésre szánt új aerodinamikai elemek közül melyik lesz az, ami igazán sokat nyomhat majd ebből a szempontból a latban. A szakemberek számára természetesen nagy segítséget jelentenek a szélcsatornában két egymás mögött elhelyezett modellel kapcsolatban elvégzett vizsgálatok, hiszen ezek segítségével lehet igazán megérteni, hogy a versenyautók fizikája miként befolyásolja az előzéseket.

Aerodinamikai újítások

Első ízben talán érdemesebb az újítások szemmel látható részleteivel, az aerodinamikai változtatásokkal kezdeni ismertetőnket. A Williams-Toyota és a Honda csapat mellett a BMW-Sauber volt az, aki már a tavalyi év végén barcelonában pályára vitte az új aero-elemekkel többé-kevésbé felszerelt autójuk hibrid változatát, melyek külső megjelenése minden bizonnyal eltérő reakciókat váltott ki a rajongók körében. A csapatok technikai vezetőivel és az FIA szakembereivel közösen működő TWG (Technikai Munkacsoport) néhány éve már azon fáradozik, hogy minél élvezetesebb futamokat láthassanak a nézők. Ebből a megfontolásból alapították kisebb szervezetüket, az OWG-t (Előzési Munkacsoport), melynek élére Rory Byrne került, aki olyan szakemberekkel együtt dolgozik együtt, mint Paddy Lowe (McLaren), Pat Symonds (Renault) és nem utolsó sorban Jean Claude Migeot (FondTech).

A Ferrari F2004-es konstrukcióját alapul véve kezdték megvalósítani alapelképzelésüket, hogy a szélcsatornában olyan versenyautót alkossanak, amely két másodperccel jobb köridő elérésével képes megelőzni a lassabb ellenfeleket. Hamar szembesültek az első problémával, hogy a mechanikai tapadás elégtelensége és az egyvonalban haladó autók közül a hátulsóra ható szakaszos légáramlatok igencsak megnehezítik az előzések kivitelezését. Éppen ezért a fejlesztési munkák alkalmával leginkább erre a területre, vagyis a két egymást követő versenyautó esetére összpontosították figyelmüket. A szélcsatornai tesztek gyorsan választ adtak arra a kérdésre, hogy mely aerodinamikai elemek befolyásolják leginkább az előzéseket: a kutatások fő fókuszterülete tehát az első- és a hátsó légterelő szárny, valamint a versenyautó hátsó részében helyet foglaló diffúzor lett.

Az OWG tagjai hamar egyetértettek abban, hogy az autók karosszériáját a lehetőségekhez mérten le kell egyszerűsíteni, ami azt jelenti, hogy a kisebb-nagyobb méretű kiegészítő légterelő szárnyakat, fordító- és terelőlemezeket, és a versenyautón található különböző nyílásokat meg kell szüntetni. A 2009-re bevezetni kívánt módosítások előkészítése ennek tükrében valósult meg, annak ellenére, hogy az FIA tudatában van annak, hogy a versenyautók új megjelenése minden bizonnyal megosztja majd a sportág rajongóinak véleményét.

A szakemberek elmondása szerint a „lecsupaszított" konstrukciók alkalmazásának előnyei akkor érvényesülnek igazán, amikor két versenyautó halad egymás mögött, és a közöttük lévő távolság kisebb, mint 0.5 méter. Az új aerodinamikai csomaggal ellátott autóra nagyságrendileg 5%-kal kisebb leszorító erő hat, szemben a 2008-as szezonban használt változatokkal. További észrevétel, hogy a versenyautó új kialakítású padlólemeze és diffúzora kedvezőbb áramlástechnikai hatást fejt ki a hátul haladó autó számára, és az előzőleg említett kisebb mértékű leszorító erő mellett a padlólemez stabilabb úttartást kölcsönöz viselőjének. A Ferrari F2004-es autó esetében például a diffúzor a teljes aerodinamikai leszorító erő mintegy 37%-át fejtette ki szabad légáramlás esetén, míg egy másik autó mögött haladva ez az érték nagyjából 2%-kal csökkent.

Az egymást követő versenyautók közül a hátsó fél menetstabilitását rendkívüli módon befolyásolja a hátsó légterelő szárny hossza és felfelé irányuló kiterjedése: a szűkebb és magasabb építésű hátsó légterelő szárny ugyanis megfelelőbb stabilitást biztosít. Ismét példaként említve a Ferrari F2004-es konstrukciót, elmondható, hogy az olasz gárda által készített hátsó szárny a versenyautó egészére vonatkozó leszorító erő 29%-át állította elő, ami szintén 2%-kal csökkent, amikor egy másik vetélytárs mögött az ún. örvényzónában haladt a pilóta.

A versenyautó első légterelő szárnya hasonló mértékű leszorító erőt állít elő, mint a diffúzor, áramlástechnikai szempontból azonban kevésbé olyan érzékeny, mint a versenyautó hátulsó szekciója. Gyakran lehet hallani a pilótáktól, hogy amikor egy másik autó mögött haladnak, az autójuk alulkormányozottá válik, ami tulajdonképpen nem mást jelent, mint hogy az első szárnyon lecsökken a leszorító erő nagysága. A vizsgálatok folyamán kiderítették, hogy a nagyobb fesztávú, és az aszfalthoz képest minél alacsonyabb építésű légterelő elem jobban elviseli a turbulens légáramlatokat, vagyis stabilabban viselkedik általa a versenyautó.

Az új aerodinamikai elemekkel ellátott konstrukció egészére nézve a megfelelő eloszlású leszorító erő érdekében az áramlástechnikailag jóval kritikusabb hátsó légterelő szárny miatt a diffúzor nem a hátsó kerekek vonalából indul, hanem 330mm-rel a hátsó tengelyvonal mögül. 350mm-es hosszának és 175mm-es magasságának köszönhetően pedig egészségesebb egyensúly alakul ki a diffúzor és a hátsó szárny által keltett leszorító erő mértéke között.

A korábbiakban megszokott kivitellel szemben megalkotott magas és kisebb fesztávú hátsó szárny veszített aerodinamikai hatékonyságából, és a nagyobb közegellenállás miatt valamelyest kisebb csúcssebességet lehet általa elérni. A teljesen átdolgozott, szélesebb lezáró lemezekkel rendelkező hátsó szárny, és az alacsonyabbra épített első légterelő elem - amely már nem rendelkezik az orrkúp alatti „kanálszerű" kialakítással - merőben új külsőt ad majd a 2009-es konstrukcióknak.  Mindezek mellett elmondható továbbá, hogy az új formát öltött diffúzor a teljes leszorító erőnek mindössze 15%-át állítja elő, míg az első- és hátsó légterelő szárnyak nagyjából egyenlő arányt képviselnek.

Az új szabályok értelmében a versenyző állíthatja majd a kormánykeréken elhelyezésre kerülő gombbal az első légterelő szárny két végén lévő lemezek dőlésszögét maximum 6 fokos szögben. A feltehetően hidraulikai rendszerrel működtetett mechanizmus kiépítése minden bizonnyal átformálja majd az autók orr-elemét is. Az új rendszerrel minden pilóta saját maga döntheti majd el, hogy a fékezések és a kanyarodások alatt akar-e az autó elülső részére nagyobb leszorító erőt - csökkentve ezáltal az alulkormányozottság kialakulását -, vagy az egyenesekben a laposabb szárnyállással kisebb légellenállást kíván elérni.

A Formula-1-es autó aerodinamikai elemei
(A változtatások zöld színnel kiemelve!))

Első légterelő szárny

Az új első légterelő szárny fesztávja (1800mm) megegyezik az autó teljes szélességével, és 75mm-rel a referencia-sík felett helyezkedik el. Az FIA utasítására az orrkúp alatt 500mm hosszan egy ún. semleges szekciót kell kialakítani. Nincs limitálva a véglezáró elemek és a középső szekció között használható légterelő lemezek száma. A vízszintes szekció végein lévő lemezek dőlésszöge 6 fokos határon belül állítható, melyet a pilóta végezhet majd el a kormánykeréken elhelyezett kapcsolóval, egy körön belül maximum két alkalommal. Az orrkúp felett tilos hídszárnyat alkalmazni, de a külső szárnyfelületek felett az ún. lépcsős szárnyak használata megengedett. A szárny véglezáró elemeinek 100mm-rel a referencia-sík felett kell lenniük.

Hátsó légterelő szárny

A hátsó szárny fesztávja 750mm-re csökken, magassága viszont 950mm-re növekszik. A felső vízszintes elem és az alsó szárnyelem beépítési helyzete módosul, míg a véglezáró lapok mérete önmagukban véve változatlanok maradnak.

Diffúzor

A diffúzor a hátsó tengelyvonal mögött 330mm-rel kezdődik. Hossza mindössze 350mm, magassága pedig 175mm. Annak ellenére, hogy a korábbi kivitelhez képest az új elem magasabb lesz, rövidebb mérete miatt lecsökken az általa kialakított légcsatorna kapacitása is, vagyis csökken a diffúzor hatékonysága. Az új geometriai méreteknek köszönhetően kisebb lesz a hátsó felfüggesztés és a hátsó szárny legalsó vízszintes elemének kölcsönhatása is egyben.

Karosszéria

Az első fékek hűtőnyílásától kezdve nincs semmiféle extra légterelő elem. A monocoque- és az oldalsó kocsiszekrény elülső élének kialakítása befolyásolja a légáramlást az autó ezen részénél, továbbá az első légterelő szárny és az első kerekek közötti területen sem lehet extra légterelő elem. A karosszéria oldalirányú ütközés elleni védelmét az oldalsó kocsiszekrény teljes hosszára vonatkozóan meg kell növelni, és a külső felületnek legalább 75mm-es rádiuszban kell elkészülni. Ennek megfelelően kiegészítő szárnyacskák és „kémények" kialakítása tilos. Az oldalsó kocsiszekrényen elhelyezhető nyílások száma limitálva van, vagyis mindkét oldal mindössze egy-egy szellőzőnyílást tartalmazhat. Mindezek mellett a hátsó kerekek előtti teret is szabadon kell hagyni.

A hibrid-hajtás megjelenése

A 2009-es idény az aerodinamikai módosítások mellett technikai vonatkozásban tartogat még néhány újdonságot. Még javában zajlott a 2008-as világbajnoki szezon, amikor egyes csapatok már tesztelhették a következő évben bevezetésre kerülő új segédeszközt, a Kinetikai Energia Visszanyerő Rendszert, amelyet legtöbbször csak KERS (Kinetic Energy Recovery System) néven említ a világsajtó.

Eme négybetűs névvel illetett berendezéssel a fékezések alkalmával keletkezett energia - amely az eddigiekben alkalmazott technológiák révén hővé alakul - egy részét kívánják majd eltárolni, hogy azt a megfelelő pillanatban a versenyautó mozgatására újra fel lehessen használni.

A KERS bevezetésének hátterében áll többek között az a tény is, hogy a Formula-1-ben használt V8-as erőforrások az üzemanyag által biztosított energiamennyiségnek hozzávetőlegesen egyharmadát hasznosítják az autó mozgatására, és a fennmaradó rész kipufogógáz, valamint hő formájában elvész. A jövő évre kidolgozott Technikai Szabálykönyv előírja, hogy a KERS maximálisan 60kW-os teljesítményt, és egy kör teljesítése során legfeljebb 400kJ energiát biztosíthat, amely a szakemberek elmondása szerint 6.67 másodpernyi időtartamra extra 80 lóerőt jelent majd. Az új berendezés kialakításának technikai módjáról viszont nem rendelkezik az FIA, melynek eredményeképpen máris kétféle megoldás van születőben: a versenyautó fékezésénél felszabaduló energiát egy ún. lendkerekes rendszerben mozgási energiaként, egy másik megoldással pedig elektromos energia formájában tárolják. Az előbbi elgondolás útján megalkotott rendszer alkalmazásának nehézsége, hogy csak rövid ideig képes feladatát ellátni, míg elektromos változatánál az akkumulátorok jelentik a legnagyobb kihívást.

A slick gumik visszatérése

A Formula-1-ben használt gumiabroncsok szempontjából az egyik legnagyobb fordulópontnak a 1998-as év nevezhető, amikor az azt megelőzően használt sima, slick gumik helyett a hosszanti, egymás mellett párhuzamosan futó barázdákkal ellátott kerekek lettek engedélyezve a csapatok számára. A változtatással a tapadási felület nagyságának csökkentését, és a versenyautók sebességének megfelelő kontrolálását akarták elérni. Mindazonáltal, hogy a rákövetkező évben az első kerekeken lévő barázdák számát háromról négyre növelték - míg a hátsó gumik esetében változatlanul négy hosszanti mintázatot alkalmaztak -, a specifikáció alapjaiban véve a mai napig érintetlen maradt.

Az aerodinamikai területen elvégzett kutatásokhoz hasonlóan a gumiabroncsokkal kapcsolatban is felismerték, hogy nagyobb tapadási felülettel több előzést lehet realizálni. Ennek megfelelően tehát több mint egy évtizedet követően újra visszatérnek a slick gumik a Formula-1-be. Ennek egyik hatása lesz minden bizonnyal, hogy a nagyobb tapadáshoz rövidebb féktáv párosul majd, másfelől pedig csökkenni fog az abroncsok felületi szemcsésedésének gyakorisága is, melyek remélhetőleg több esélyt biztosítanak majd az előzésekhez.