Allt inför Indycar 2020: Teknikrace

Premium Indycarserien går in i en ny fas. Till säsongsstarten 2022 innebär det ett nytt chassi, starkare dubbelturbomotorer och ett enhetligt hybridsystem. Vi har pratat med ingenjörerna om seriens framtid.

Allt inför Indycar 2020: Teknikrace

År 2020 pensioneras seriens Dallarachassin samt motorerna från Honda och Chevrolet efter tio år av trogen tjänst. Tio år med samma motor och chassi? Det är såklart meningen för att serien ska vara ekonomiskt försvarbar för de olika teamen. Indycar är trots allt inte F1.

Visst har utvecklingen fortsatt med mer eller mindre lyckade modifieringar som exempelvis tillverkarnas egna aerokit som avskaffades 2018 och ersattes av det universella UAK18-aerokitet eller den nya aeroscreen som har premiär under årets säsong. Även motorerna modifierades omfattande för både högre effekt och lägre förbrukning.

Långsamt med säkert har man dock nått det utvecklingstekniska taket och därmed är det dags för en föryngringskur av episka mått. Det har dock varit allt annat än enkelt. Ursprungligen planerade man nämligen att införa de nya motorerna redan till säsongen 2021, med lite större volym men avsevärt mer kraft än innan. Först säsongen därpå ville man sedan presentera det nya chassit för att undvika teamens ekonomiska kollaps.

Sedan kom dock kraven på en aeroscreen tidigare än man hade förutsett samtidigt som det sena (augusti 2019) beslutet att utöka drivlinan med ett hybridsystem tvingade fram en försening av de nya motorerna på grund av tids- och kostnadsaspekten. Man hoppades dessutom på att med införandet av hybridsystemet kunna locka till sig ännu en tillverkare till serien – även om man inte har hört något på den fronten efter det.

Hur ser då Indycars tekniska nystart ut? Hur långt har man kommit i utvecklingen? 

Vi börjar med motorn som fortfarande är en V6 med dubbelturbo. Den nya generationens motorvolym ökar dock från 2,2 till 2,4 liter. Medan dagens motorer utvecklar 600–750 hk beroende på setup, ska de nya ligga nära 900-hästarsgränsen och mer ska det bli med tiden.

Nästa Indycargeneration behåller sin höga downforce. Motoreffekten stiger dock precis som behovet av en uppgraderad kylning för hybridsystemet.

"Förarna vill ha mer motorkraft och seriens fokus ligger på deras önskemål", berättar Darren Sansum som koordinerar och ansvarar för motorutvecklingen hos Indycar tillsammans med tillverkarna. 

Motoreffekten styrs tillsammans med push-to-pass-systemet via en rad olika parametrar. På snabba superspeedways begränsar man laddtrycket till 1,3 bar vilket innebär att effekten stryps till 600 hk. På de mindre oval- och stadsbanorna ökar man istället trycket till 1,5 bar. Beroende på vilken bana man kör på för tillfället varierar man även push-to-pass-systemets effektuttag.

"Det beror dock på hybridsystemets specifikation som teoretiskt sett skulle kunna ansvara för push-to-pass-systemets effekt, eller i kombination med förbränningsmotorn. I slutänden handlar det dock om att ge förarna betydligt mer effekt", avslöjar Sansum.

Trots det ökade effektuttaget avstår man dock fortfarande från laddluftkylning.

"Vi använder oss av E85 och kan tack vare drivmedlets kemiska egenskaper strunta i laddluftkylare så länge vi håller laddtrycket på en låg nivå", förklarar Sansum och betonar samtidigt att motorevolutionens största utmaning är temperaturerna. "Till säsongen 2022 använder vi oss av ett helt nytt turbopaket för att kontrollera temperaturutvecklingen."

Att använda sig av en bränslemätare har man dock förkastat.

"Visst har vi diskuterat ämnet men avstått från konceptet eftersom vi begränsar motorns inkommande luftflöde med hjälp av laddtryckskontrollen. Dessutom är seriens reglemente för motorstyrningen ytterst restriktiv."

Tino Belli, Indycars chef för aerodynamik.

"På grund av banornas olika art och beskaffenhet är det smartast att inte ändra allt på en och samma gång. Ännu högre hastigheter skulle innebära att vi skulle lämna vår safe-zone."

Förhoppningen om att en tredje tillverkare vid sidan om Honda och Chevrolet ska satsa på serien är ännu obesvarad.

"Intresset har ökat markant efter avslöjandet om att vi satsar på hybridsystem", förklarar Sansum men erkänner samtidigt att man egentligen bara behöver en tredje tillverkare för seriens största spektakel. "För enbart två tillverkare är Indy 500 en helt vansinnig kraftansträngning. Honda och Chevrolet måste använda varenda tillgänglig motor eftersom startfältet är så pass mycket större än vanligt."

Den nyblivna stallägaren Roger Penske förklarar:

"För den reguljära säsongen räcker det egentligen med Honda och Chevrolet. Men Indy 500 har så många sponsorförfrågningar att vi hade kunnat köra med 50 bilar under kvalifikationen om vi bara hade haft tillräckligt många motorer." 

Både Honda och Chevrolet jobbar redan för fullt med de nya drivkällorna även om besvikelsen över att man inte har hittat någon tredje tillverkare än är stor. Honda har till och med gått så långt att man har ifrågasatt sin egen satsning på motorsporten.

Än vet vi inte hur det nya chassit kommer att se ut. Dagens modell från Dallara med UAK18-aerokit ska dock inte ändras radikalt.

Det är även ovisst hur det ska bli med hybridsystemet. De ansvariga hos Indycar har visserligen tillkännagivit saken, men samtidigt överlämnat ansvaret för systemets specifikation till tillverkarna.

"Vi har definierat målsättningen men inte genomförandet", förklarar Sansum. "Därmed får leverantörerna möjligheten att komma med egna idéer för rekupereringen och energilagringen. Summa summarum letar vi efter ett kompakt och lätt system."

Förutsättningarna är följande: systemenergin ska rekupereras genom bakhjulens bromssystem och även driva dessa. Elmotorn ska dessutom integreras i växelhuset. Det förutsätter ett mindre system som väger runt 30–40 kg och en effekt på minst 50 hk. Frågan om systemet ska arbeta med hög- eller lågspänning är dock fortfarande öppen men Indycar verkar luta åt ett 48-voltsystem, enligt Sansum.

Hur hybridsystemets rekuperation ska fungera vid superspeedwaylopp där man egentligen aldrig bromsar vet man inte heller än och man överlåter återigen ansvaret för frågan på leverantörerna.

"Även här får våra teknikpartners komma med förslag", förklarar Sansum. "En möjlighet hade varit att använda en MGU-H-enhet som matas via turbons turbiner vilket dock i sin tur skulle öka förbränningsmotorns komplexitet." Av kostnadstekniska skäl är det dock ingen realistisk lösning. 

Även push-to-pass-systemet ska matas av hybriddrivlinan, dock ska föraren behålla full kontroll över användandet.

"Indycar är ett mästerskap för förarna vilket utesluter automatiska system", förklarar Sansum.

Det kan tänkas att push-to-pass-funktionen matas av en kombination av hybridsystemet och en extramotor. På så vis kan föraren avstå från att använda funktionen för att spara bränsle vilket i sin tur ökar teamens strategiska spelrum. Bland förarna misstänker man dessutom att push-to-pass-systemets resterande tid inte längre kommer att visas offentligt, vilket stärker förarens kontroll och försvagar ingenjörernas strategiska ensamrätt.

Push-to-pass-systemet ger föraren full kontroll och minskar samtidigt ingenjörernas inflytande eftersom den resterande tiden inte längre visas offentligt.

Chassiutvecklingen är inte mycket lättare och kräver en lyckad kompromiss som fungerar på samtliga banor. Framför allt vill man inte riskera något på speedwaybanorna.

"Bilarnas marktryck och grepp på speedwaybanorna är tätt sammanflätade och ytterst kritiska med tanke på att hastigheterna på dessa banor ligger över 370 km/h", säger Tino Belli, Indycarseriens aerodynamikchef, och hänvisar till erfarenheterna man har gjort när man 2018 bytte ut tillverkarnas egna aerokits mot enhetliga UAK18-aerokits. 

"Tittarna kommer säkerligen ihåg att många bilar snurrade under Indy 500-loppet med de nya UAK18-kits, främst de förarna som förr körde utan större problem i klungan. Anledningen var att det nya kitet avstod från bakre Beam Wings och Rear Guards vilket sparade vikt. Samtidigt förstärkte vi sidornas kraschstruktur vilket i sin tur flyttade viktbalansen framåt med 1,9 procent. Visserligen kunde förarna justera bilen med hjälp av stabilisatorerna och "weight jackers" (axellyft), men den förskjutna balansen blev för mycket för framdäcken vilket ledde till understyrning. Utan de framförvarande bilarnas slipstream blev framdäckens greppnivå däremot alldeles för hög vilket ledde till en hel del snurr. Man ser alltså att även de minsta förändringarna i speedwaykonfigurationen har graverande konsekvenser."  

Firestone var därför tvungna att utveckla nya framdäck för Indy 500 under säsongen 2019. Dessutom utrustades bilarna med asymmetriska flaps fram och mer marktryck över bakaxeln för att förhindra att ett liknande scenario skulle inträffa.

Belli erkänner att han för tillfället fortfarande är upptagen med aeroscreenprojektet. Skyddselementet som till skillnad från F1-halon även utrustas med en 9,6 mm tjock skiva av polykarbonat har utvecklats i ett samarbete mellan Red Bull, Dallara och otaliga teknikpartners och har premiär samtidigt som Indycarsäsongen 2020 drar igång i St. Petersburg.

Mest förvånansvärt är hur lite aerodynamiken påverkas av den optiskt klumpiga skyddsanordningen.

"Man skulle kunna tro att en aeroscreen påverkar överströmningen oerhört, men så är inte fallet. Elementets påverkan är nästan helt försumbar", avslöjar Belli. 

Darren Sansum, motorchef Indycar

"Vi har definierat målsättningen men inte genomförandet. Därmed får leverantörerna möjligheten att komma med egna idéer."

Anledningen är att bilarna hämtar sitt marktryck från underströmningen på speedwaybanorna. Under kvalet står exempelvis överströmningen för enbart sex procent av marktrycket. Först under det riktiga loppet ökar värdet till 15–20 procent.

"Eftersom aeroscreenenheten anpassas till bilens konturer uppstår knappt några turbulenser. Framhjulen inkräktar faktiskt mycket mer på aerodynamiken och är framför allt under Indy 500 en kritisk faktor för bilarnas sammanlagda luftmotstånd."

Tillsammans med en grupp experter från chassipartnern Dallara jobbar Belli för närvarande med prototypen för den nya bilen, trots att Dallara inte ens har ett kontrakt för en ny bil. Målsättningen för det nya chassit bygger på tio års erfarenhet med IR-12-modellen från just Dallara med både tillverkarnas aerokit och UAK18-kitet från 2018.

"Vi har olika regler för bilarnas aerodynamik beroende på banans utformning, för att förhindra Pack Racing (att köra i en klunga)", förklarar Belli. "Att köra i stora klungor på superspeedwaybanor är extremt farligt på grund av loppens höga hastigheter och det måste vi ta hänsyn till i den nya bilen."

"Det har till exempel tagit oss åratal av övning och erfarenhet att sortera förarfältet på Texas Motor Speedway tillräckligt mycket för att förebygga Pack Racing. När vi väl var nöjda asfalterades banan på nytt samtidigt som man ändrade några geometriska parametrar på den och vips fick vi börja om på nytt. På grund av sambandet mellan marktryck och grepp har ovalens friktionskoefficient största möjliga betydelse för oss."

Marcus Ericsson testar nya bilen under det öppna testet på Circuit of the Americas i Austin, Texas.

Även säkerhetstekniskt definieras det nya chassit av ovalernas utmaningar.

"Vårt mål är att bibehålla hastigheterna på strax över 370 km/h på Indianapolis trots mer effekt från motorn och hybridsystemet. Viktigt är också att bilarnas så kallade Spin Stability förblir högt för att säkerställa att aerodynamiken är utformad på ett sådant sätt att bilen stannar på marken även när man snurrar."

En viktig säkerhetsaspekt alltså. Fram till 2015 var bilarnas Spin Stability utformad för vinklar på 90 och 135 grader, men inte för girvinklar på 180 grader. Det ledde till att man introducerade så kallade Beam Wings. Åker bilen bakåt efter en snurr öppnas två flaps bak som höjer marktrycket med 250 kg och samtidigt bromsar ned framfarten. 2018 utökade man säkerheten ytterligare med Domed Skids, kupolformade delar i titan på bilens undersida som reducerar luftdraget i girvinklar runt 90 grader.

"Det här är lite av en oändlig process för oss", förklarar Belli. "Vi kan endast känna oss fram försiktigt eftersom hastigheterna är så pass höga att även våra simuleringar bara ger en ungefärlig bild av verkligheten." För tillfället kör han en datasimulering tillsammans med Dallaraingenjörerna där bilen efter kontakt med muren och med bruten hjulupphängning tenderar att göra en halv volt på grund av lyftkrafterna.

Man har redan gjort stora framsteg med bilarnas sidokrockstruktur i samband med introduktionen av UAK18-kittet. Visserligen uppfyller den stora och helintegrerade krockstrukturen FIA-normen men den är även betydligt stabilare än de Crash Cones man använder i Formel 1 och därmed avsevärt tyngre. Tolv kilo för att vara exakt. Per sida.

Aeroscreen i stället för en halo. Indycars alternativ är utrustat med en polykarbonatruta. Motorvolymen stiger från 2,2 till 2,4 liter , laddtrycket ökar liksom push-to-pass-effekten.

Hybridsystemet tvingar dessutom ingenjörerna att se över kylningen.

"Vi får nog snällt följa branschens trend och satsa på batterier", avslöjar Belli. "Den optimala batteritemperaturen ligger runt 40 grader och därför får vi uppgradera kylningen. Vattenkylningen på bilarnas vänstra sida behåller vi men framför oljekylaren på höger sida skulle man kunna installera ytterligare en kylare för batteripaketet. Vårt koncept för motorns kylsystem har tillräckligt mycket potential även efter effektökningen 2022."

Man ser tydligt vilka ansträngningar Indycar gör för att inte ändra alltför mycket.

"På grund av riskerna ska hastigheterna på ovalerna och speedwaybanorna inte öka för mycket. Våra stabilitetsprognoser förskjuts i samband med ökade hastigheter och det får inte ske", säger Belli. "På grund av banornas olika art och beskaffenhet är det smartast att inte ändra allt på en och samma gång. Ännu högre hastigheter skulle innebära att vi skulle lämna vår validerade och säkrade safe-zone."

Centralt för säkerhetszonen är bilarnas marktryck och greppnivå. Redan nu har man utvecklat en testbil där Honda och Chevrolet tillsammans med däckleverantören Firestone kan testa och definiera olika parametrar. 

"Vi använder dessutom testbilen för att simulera trafikhändelser och beteende", förklarar chefen för aerodynamik. "Vi står vid ett vägskäl: Ska loppen vara säkrare eller ännu mer spännande? Hur svårt eller enkelt ska det vara att köra om? Vad tillämpar vi på vilka banor?"

Många viktiga och avgörande frågor för den kommande Indycargenerationen som trots allt ska kunna engagera publiken i tio år till.


Gergei Farkas, Indycarexpert

Hård svenskmatch 2020

För svensk del var fjolårets Indycarsäsong den med bred marginal mest intressanta sedan Kenny Bräcks dagar. Publikintresset för amerikansk racing fullkomligt exploderade här hemma och den svenska publiken har på rekordtid gjort landet till ett av Indycars viktigaste internationella marknader.

Det är en utveckling som lär eskalera när 2020 års säsong drar igång i mitten av mars med såväl Marcus Ericsson som Felix Rosenqvist i fältet. Till skillnad från fjolåret har killarna dessutom varsin debutsäsong under respektive bälte.

I Rosenqvists fall räckte debuten hela vägen till "Årets Rookie"-priset och en finfin sjätteplats i sammandraget. Ericsson fick inte alltid resultaten med sig, men debutsäsongen innebar mängder av nyttig erfarenhet och ett välförtjänt återbesök på pallplats efter många år i undermåligt F1-maskineri. 

Sammantaget är bägge svenskarna väl rustade på självförtroendefronten inför den kommande säsongen – och det är något som lär behövas. Med respektive rookiesäsong bakom sig, och välpreparerade vinnarbilar från Chip Ganassi under sig, är tiden för ursäkter förbi. Nu är det upp till bevis som gäller.

För Felix är det andra året i en vinnarbil. Efter fjolårets två andraplatser tror jag att den svåra förstasegern kan komma precis när som helst. För Marcus Ericsson – som för första gången på evigheter får chansen i en vinnarbil – gäller det att snabbt etablera en så hög lägstanivå som förutsättningarna förpliktigar till. 

Och för oss racefans vid sidan av banan är det bara att luta sig tillbaka och njuta av underhållningen när två av sin generations bästa gör upp i den interna svenskmatchen i likvärdigt maskineri. Det är något som inte händer särskilt ofta under en livstid.


Du vet väl om att vi på auto motor & sport är stolt samarbetspartner med den emimenta Indypodden? En podd som är ett måste för dig som följer Indycar – in och prenumerera!