Ground effect – markeffekten som förändrade F1

Under två säsonger i slutet av 1970-talet hade Lotus tillgång till något konkurrenterna varken kunde se eller förstå. Bilarna satt fast i banan på ett sätt som ingen kunde förklara, och hemligheten låg gömd under kjolarna längs sidorna. Markeffekten blev den mest långtgående av alla idéer i Lotus tekniska historia – och den enda som fick reglerna omskrivna två gånger.

Två sorters markeffekt

Ordet markeffekt betyder olika saker beroende på vem som använder det, och de två betydelserna är varandras motsatser. Inom flyget står markeffekt för den extra lyftkraft ett flygplan får när det flyger nära marken – ett fenomen piloter känner igen vid landning, när planet vill sväva vidare i stället för att sätta sig. I motorsport handlar det om samma närhet till underlaget, men med syftet vänt upp och ned: att pressa bilen mot banan i stället för att lyfta den.

Det är därför den svenska termen kan förvirra. På engelska används ground effect om båda, men i F1-sammanhang avses uteslutande den nedpressande varianten – ett aerodynamiskt undertryck under bilen.

Grepp utan luftmotstånd

För att förstå varför markeffekten var så revolutionerande måste man se vad den ersatte. Marktryck skapades tidigare med vingar, och en vinge har ett pris: ju mer den pressar ner bilen, desto mer bromsar den också. Konstruktören tvingas välja mellan kurvfart och toppfart.

Markeffekten kringgår det valet. Sidokåporna formades som upp-och-nedvända vingprofiler, så att utrymmet mellan bilens undersida och banan blev en förträngning. När luften pressas genom en trängre passage måste den accelerera, och när den accelererar sjunker trycket. Resultatet är ett undertryck under hela bilen som suger den mot asfalten – utan att bilen behöver skjuta undan mer luft framför sig. Grepp, alltså, nästan gratis.

En detalj avgjorde vilka som kunde utnyttja principen: motorns bredd. Lotus smala V8:a från Cosworth lämnade plats för djupa tunnlar på båda sidor. Ferrari, med sin breda tolvcylindriga boxermotor, hade helt enkelt inte utrymmet – och halkade efter trots att man förstod idén.

Idén som låg och väntade

Tanken var inte ny ens inom motorsporten. Redan i slutet av 1960-talet hade ingenjören Tony Rudd prövat teorin med skalmodeller hos BRM, men den följdes aldrig upp. När Rudd senare kom till Team Lotus togs den upp igen, nu tillsammans med aerodynamikern Peter Wright och konstruktören Ralph Bellamy.

Arbetet gjordes i vindtunnel vid Imperial College i London, och de första mätvärdena var så höga att de knappt gick att tro på. Den färdiga bilen nådde inte riktigt dit – ungefär tre fjärdedelar av modellens förutsagda marktryck – men även det var mer än någon konkurrent hade.

Kjolarna som avgjorde allt

Hela effekten stod och föll med en enda sak: tätningen mot marken. Läcker det in luft från sidorna utjämnas trycket och undertrycket försvinner. Tunnlarna måste alltså vara helt avskärmade utåt, och det är svårare än det låter, eftersom bilens höjd över banan ändras hela tiden med hastighet, bränslemängd och ojämnheter.

Lotus första lösning var borstar av nylon längs golvkanten. De var följsamma och anpassade sig till varierande markfrigång, men slets ned snabbt och blev för korta, varpå luften åter letade sig in. Borstarna ersattes därför av kjolar i massivt gummi som gled mot banan.

Priset betalades i komfort och körbarhet. För att hålla höjden konstant måste fjädringen bli extremt styv – fjäderstyvheten mångdubblades under loppet av bara ett par säsonger, tills bilarna i praktiken saknade fjädringsrörelse. Föraren fick ta smällarna i stället för fjädrarna.

Från 78 till 79

Lotus 78 visade 1977 att principen fungerade i full skala. Bilen var snabb men inte helt färdigutvecklad, och konkurrenterna kunde varken se eller förstå vad som gjorde den så stark – undersidan doldes ju av kjolarna.

Året därpå kom fulländningen. Lotus 79 byggdes med en smalare kaross och en enda stor bränsletank, allt för att ge tunnlarna maximalt utrymme och rent luftflöde. Den bilens säsong hör hemma i berättelsen om Lotus i formel 1; här räcker det att konstatera att konceptet var bevisat och att alla andra nu var tvungna att kopiera det.

Varför markeffekten förbjöds

Framgången skapade sitt eget problem. När hela fältet byggde markeffektbilar steg kurvhastigheterna och därmed g-krafterna kraftigt på kort tid. Samtidigt var systemet till sin natur känsligt: eftersom greppet berodde på en obruten tätning kunde marktrycket minska hastigt om en kjol skadades eller om bilen tillfälligt ändrade höjd. En bil som plötsligt tappar en stor del av sitt marktryck mitt i en kurva beter sig radikalt annorlunda än sekunden innan.

Regelmakarna ingrep i två steg. Inför 1981 förbjöds rörliga kjolar och en obligatorisk markfrigång på 6 cm infördes. Lotus svarade med typ 88, en konstruktion med två chassin där det inre var fjädrat oberoende av ytterskalet, som i sig fungerade som en stor vinge – men bilen förbjöds innan den hann tävla. När kringgåendena fortsatte kom det slutgiltiga beslutet: från 1983 krävdes plan botten, och den första markeffektseran var över.

Vad förbudet ledde till

Förbudet mot glidkjolar löste inte det underliggande problemet, det flyttade bara på det. Utan kjolar blev det ännu viktigare att hålla bilens höjd över banan konstant, eftersom varje förändring nu direkt påverkade aerodynamiken. Lotus svar blev att lösa saken med reglerteknik i stället för med gummi, och därmed inleddes arbetet med datorstyrd aktiv fjädring. Markeffektens förbud var alltså inte slutet på en utveckling utan startskottet för nästa.

Tillbaka – och bort igen

Efter fyra decennier återvände principen. Till säsongen 2022 skrevs reglerna om så att bilarna åter fick formade venturitunnlar under golvet, den här gången utan rörliga kjolar – tätningen sköttes i stället med noggrant styrda luftvirvlar längs golvkanterna. Syftet var inte främst fart utan racing: en bil som hämtar sitt marktryck underifrån stör efterföljande bilar mindre, vilket gör det lättare att följa tätt och köra om.

Med tunnlarna kom också de gamla problemen tillbaka i ny form. Bilarna blev känsliga för minsta höjdändring, och när luftflödet under golvet tillfälligt kollapsade och återupprättades uppstod en studsande rörelse som kom att kallas porpoising. Historien upprepade sig även i regelboken: från 2026 är venturitunnlarna borta igen, ersatta av plattare golv med förlängda diffusorer och större öppningar.

Att kalla det ett totalt slut vore dock fel. Även ett plant golv som ligger nära asfalten fungerar som en kanal där luften accelererar och trycket sjunker. Markeffekten försvinner inte – den blir mindre extrem, och därmed mindre nyckfull.

Från banan till vägen

Venturiprincipen lever kvar i Lotus vägbilar, om än i annan form. Lotus Evija använder den på två sätt: dels är undersidan skulpterad för att driva luften genom en stor bakre diffusor, vilket är den klassiska markeffekten i mildare tappning, dels går de karakteristiska tunnlarna rakt igenom karossens bakre partier. De senare är strikt taget inte markeffekt utan ett sätt att mata luft bakåt och minska luftmotståndet – en distinktion som ofta slarvas bort.

Markeffekten är på sätt och vis undantaget som bekräftar regeln i Lotus historia. Här hämtades prestandan inte ur mindre vikt utan ur luften under bilen. Ändå är släktskapet med Chapmans lättviktsdoktrin tydligt: i båda fallen handlade det om att få ut mer av det man redan hade i stället för att lägga till mer effekt. Colin Chapman letade konsekvent efter den fördel ingen annan hade upptäckt ännu.

Aerodynamik i den här klassen är förbehållen tävlingsbanan, men undersidan spelar roll även på vanliga bilar – där handlar det om bränsleförbrukning snarare än kurvfart. Och när en vardagsbil till slut tjänat ut är det inte aerodynamiken som avgör dess öde, utan att den tas om hand på rätt sätt.

Bildkälla: foto av Daniel Herrick (Wikimedia Commons), licensierat under CC BY-SA 2.0.