Erstmals seit 1999 startet Audi beim berühmten 24-Stunden-Rennen von Le Mans vom 11. bis 12. Juni 2011 wieder mit einem geschlossenen Fahrzeug. Bei der Entwicklung des neuen Audi R18 TDI für die LMP1-Klasse stand die aerodynamische Effizienz im Vordergrund; denn die spielt in Le Mans eine noch größere Rolle als in der Vergangenheit. Dazu kommt ein kleiner Power-Motor, um in bester Downsizing-Manier noch mehr Sprit zu sparen.
© Foto: Audi
Geschlossen zum entscheidenden Vorteil
„Ein geschlossenes Fahrzeug ist nicht generell effizienter", betont Dr. Martin Mühlmeier, Leiter Technik bei Audi Sport. „Rennwagen, die auf sehr hohen Abtrieb ausgelegt sind, zum Beispiel Formel-1-Autos, sind auch in offener Bauweise sehr effizient. Wenn man aber in Richtung niedrigen Luftwiderstand gehen will oder muss, weil wie gerade jetzt in Le Mans die Motorleistung reduziert wird und die Streckencharakteristik noch immer von Geraden und Höchstgeschwindigkeit dominiert wird, dann ist ein geschlossenes Fahrzeug effizienter als ein offenes.“
So verabschiedete sich Audi vom Konzept des Roadsters, mit dem Audi von 2000 bis 2010 insgesamt neun Le-Mans-Siege erzielte. Nicht nur deswegen ist Audi-Motorsportchef Dr. Wolfgang Ullrich etwas wehmütig: „Mir persönlich haben die offenen Fahrzeuge sehr gut gefallen, aber selbstverständlich gibt es auch schöne geschlossene Sportprototypen - und ich denke, dass der Audi R18 TDI typisch Audi ist und auch optisch einen sehr guten Eindruck hinterlässt.“
Doch nicht nur die aerodynamische Effizienz spielte bei der Entscheidung pro oder kontra geschlossenes Fahrzeug eine Rolle. Auch das sportliche Reglement entwickelte sich in den vergangenen Jahren so, dass ein entscheidender Vorteil des Roadsters - nämlich ein schnellerer Fahrerwechsel - wegfiel: Das Wechseln der Räder dauert in Le Mans aufgrund einer reduzierten Anzahl von Mechanikern, die gleichzeitig am Auto arbeiten dürfen, wesentlich länger. Deshalb ist ein schneller Fahrerwechsel kein entscheidender Faktor mehr.
Die größten Nachteile im Hinblick auf einen guten cw-Wert haben offene Rennwagen aufgrund von Verwirbelungen im Cockpit-Bereich. Ein geschlossenes Fahrzeug wie der R18 TDI wird wesentlich homogener umströmt. Dadurch erhöht sich die aerodynamische Effizienz, die man entweder in mehr Abtrieb oder mehr Höchstgeschwindigkeit umsetzen kann.
Der Windkanal spielt bei der Entwicklung eines Le Mans-Sportwagens nach wie vor eine zentrale Rolle. Entscheidend gesteigert wurde die Relevanz sogenannter CFD-Simulationen auf Hochleistungsrechnern. CFD steht für „Computational Fluid Dynamics“ und ermöglicht den Ingenieuren, die Umströmung und Durchströmung des Fahrzeugs zu simulieren.
„Während im CFD die Grundkonzepte sowie komplexe Detailuntersuchungen berechnet werden, lassen sich im Modellwindkanal performancerelevante Fahrzustände des dynamischen Betriebs beurteilen“, erläutert Axel Löffler, Leiter Chassis-Entwicklung und Aerodynamik bei Audi Sport.
© Foto: Audi
Motorkonzept bringt aerodynamische Vorteile
Beim Audi R18 TDI stand vor allem eine Optimierung der aerodynamischen Effizienz in verschiedenen Betriebszuständen unter den wichtigsten Punkten im Lastenheft. „Die Bodenfreiheit verändert sich, bei hohen Geschwindigkeiten saugt sich das Fahrzeug durch den Abtrieb an“, so Mühlmeier. „Unser Ziel war es einmal mehr, ein ausgeglichenes Fahrverhalten zu erreichen, das nicht auf den Punkt zu spitz ist. Dafür muss man zum Teil auf absolute Spitzenwerte verzichten.“
Gegenüber dem offenen Vorgängermodell R15 TDI wesentlich verbessert werden konnte die Innendurchströmung des Fahrzeugs. Dafür ist unter anderem das innovative Motorkonzept verantwortlich. Der extrem kompakte V6-TDI-Motor mit 3,7 Litern Hubraum und das Verlagern von Abgasseite und Turbolader auf die Oberseite des Triebwerkes lässt die aus den Kühlern austretende heiße Abluft ungestört zum Austritt am Heck fließen.
Dank des kompakten Motors und der freien Flanken kann der Luftstrom aus den Kühlern wesentlich ungehinderter durch das Heck abfließen. „Dadurch konnten wir die aerodynamische Effizienz des Fahrzeugs steigern“, sagt Martin Mühlmeier. Und die ist in Le Mans aufgrund der reduzierten Motorleistung - im Fall des Audi R18 TDI mehr als 540 PS - wichtiger denn je.
Das 3.7-Liter-Aggregat ist außerdem 25 Prozent leichter als der V10-Diesel mit 5,5 Litern Hubraum aus dem Vorgänger. Hintergrund: Das Reglement des Automobile Club de l’Ouest (ACO) schreibt ab 2011 wesentlich kleinere Motoren vor als bisher.
Ein Achtzylinder wäre nach dem neuen Reglement auch noch erlaubt, aber Audi möchte das Downsizing-Konzept weiter ausreizen, um noch mehr Sprit zu sparen. Der kleine Rennmotor bietet ferner die Möglichkeit einer zukünftigen Elektrifizierung und dient als Technologie-Träger für spätere Serien-Diesel.
Eine Finne für alle
Einen ganz wesentlichen Einfluss auf das Design des R18 TDI besitzt auch die vom Reglement vorgeschriebene neue Finne zwischen Cockpit und Heckflügel, die helfen soll, bei einem Dreher Geschwindigkeit abzubauen. „Dem Sicherheitsgedanken Tribut zu zollen, ohne Einbußen bei der Gesamteffizienz zu generieren, bedurfte völlig neuer Ansätze bei der Entwicklung“, so Löffler.
© Foto: Audi
Audi Sport versuchte daher, die Finne in das strukturelle wie aerodynamische Gesamtkonzept des Fahrzeugs zu integrieren. So schließt sich die Heckflügelaufhängung praktisch nahtlos an die Finne an. Auch den einteiligen Auspuff integrierten die Macher in das Gesamtpackage am Heck auf eine ausgeklügelte Weise.
Dr. Wolfgang Ullrich ist stolz auf die aerodynamische Effizienz des neuen Audi R18 TDI: „Aerodynamik war schon immer eine Kernkompetenz von Audi. Dass wir in Le Mans trotz der deutlich reduzierten Motorleistung nahezu dieselbe Höchstgeschwindigkeit und ähnliche Abtriebswerte erreichen wie im Vorjahr mit dem R15 TDI, spricht für sich.“
Eine Besonderheit des neuen Le-Mans-Sportwagens stellt auch sein ungewöhnlicher Sound dar. Der Audi R18 TDI ist der wohl leiseste Rennwagen, den Audi je gebaut hat. „Lärm ist ungenutzte Energie", betont Dr. Wolfgang Ullrich und freut sich über das flüsternde Rauschen des R18 TDI. „Der Sound ist einzigartig“, schwärmt Le-Mans-Rekordsieger Tom Kristensen. „Man kann ihn schwer beschreiben. Man muss ihn selbst hören. Ich finde ihn toll!“
Vorsprung durch LED-Technik
Mit dem R18 TDI geht Audi auch an anderer Stelle einen Schritt weiter: Der neue LMP1 ist der erste Le-Mans-Sportwagen mit Voll-LED-Scheinwerfern. Acht Hochleistungs-Leuchtdioden je Seite sorgen in Kombination mit ausgeklügelten Reflektor-Linsenmodulen für eine einzigartige Ausleuchtung der Rennstrecke bei Nacht. Das Licht ist stärker und vibriert weniger als ein klassischer Scheinwerfer - das ist ein Vorteil, vor allem in Le Mans, einer Strecke, auf der es nachts viele dunkle Bremspunkte gibt.
Dank intensiver Weiterentwicklung der Technologie besitzen die Voll-LED-Scheinwerfer einen Gewichtsvorteil gegenüber herkömmlichen Scheinwerfern. Vor allem, weil es Audi gelang, die bei Serienfahrzeugen und auch im vergangenen Jahr beim R15 TDI noch notwendige elektrische Kühlung der Leuchtdioden zu eliminieren.
Die LEDs im R18 TDI werden durch den Fahrtwind gekühlt und stellen selbst bei einer vollständigen Unterbrechung durch ein selbstständiges Herunterdimmen eine Weiterfahrt bei ausreichender Beleuchtung sicher. „Die Kollegen aus der Serienentwicklung sind sehr interessiert daran, wie wir das umsetzen", sagt Christopher Reinke, Technischer Projektleiter für den Audi R18 TDI. Eine Straßenzulassung gibt es für diese LEDs allerdings noch nicht.
