Sicherheit in der Formel 1: Einsitzer, die zum Schutz der Fahrer entwickelt wurden

Sicherheit war in der Formel 1, einem Sport, der seit seinen Anfängen von zahlreichen Tragödien geprägt ist, schon immer von größter Bedeutung. Jedes Jahr bemüht sich die FIA, den Schutz der Fahrer zu verbessern, indem sie die für die Einsitzer geltenden Vorschriften kontinuierlich aktualisiert.

Als Romain Grosjeans Unfall in Bahrain im Jahr 2020 sein Auto in einen Feuerball verwandelte, machte ein einfacher Titanring den Unterschied zwischen Tragödie und Überleben aus. Dieser Ring, der „Halo” der FIA, hat sich still und leise zur wichtigsten Sicherheitsinnovation im modernen Formelsport entwickelt.

Der Halo ist eine 7 kg schwere Titanstange, die einen Bogen über dem Cockpit des Fahrers bildet und nur 5 cm über dem Helm liegt. Sein Zweck ist einfach: Er soll verhindern, dass ein Rad, Trümmerteile oder sogar das Chassis des Autos den Kopf des Fahrers treffen. Das Konzept geht auf die Überrollbügel der späten 1960er Jahre zurück, aber seine Umsetzung ist viel ausgefeilter. Bei den Tests der FIA hielt die Konstruktion einem 20 kg schweren Reifen stand, der mit fast 225 km/h geschleudert wurde – eine Geschwindigkeit, die die eines F1-Rades bei einem realen Aufprall übersteigt. Mercedes skizzierte diese Idee erstmals 2015, nachdem die FIA jahrelang nach Möglichkeiten für einen Frontschutz gesucht hatte. Diese Vorrichtung wurde 2018 in der Formel 1 vorgeschrieben, eine Entscheidung, die durch den tödlichen Unfall von Jules Bianchi in diesem Jahr beschleunigt wurde, als sein Marussia mit einem Bergungsfahrzeug kollidierte. Trotz heftigen Widerstands – der verstorbene Niki Lauda bezeichnete ihn als „DNA-Zerstörer“ – bewies der Halo fast sofort seine Wirksamkeit.

Sein Debüt in der Nachwuchsserie gab er beim F2-Rennen in Barcelona 2018, wo der Ring den japanischen Fahrer Yuki Makino nach einer Kollision mit Takuma Fukuzumi rettete. Einige Wochen später in Spa-Francorchamps lenkte der Halo das Rad von Charles Leclerc ab, als Fernando Alonsos Auto darüber fuhr, und schützte so den Kopf des Monegassen. Die spektakulärste Bestätigung kam in Bahrain, als Grosjeans Auto in die Luft sprang und von einem Reifen getroffen wurde. Der Fahrer überlebte und gab später zu: „Vor einigen Jahren war ich kein Fan des Halos, aber ohne ihn wäre ich heute nicht hier, um mit Ihnen zu sprechen.“

Über die Formel 1 hinaus schützt der Halo nun auch Fahrer der F2, F3 und Formel E und festigt damit seinen Status als universeller Sicherheitsstandard. Während der Halo den oberen Teil des Cockpits schützt, hat sich die FIA auch mit dem Schutz vor Seitenaufprallen befasst und eine weniger auffällige Vorrichtung entwickelt: die Kopfstütze, die den Spitznamen „das Biest mit den Hörnern“ trägt. Dieser 75 mm dicke Block aus Schaumstoff mittlerer bis hoher Dichte wird hinter dem Kopf des Fahrers angebracht und mit Kohlefaserschichten überzogen. Die Vorschriften verbieten jede Verkleidung, die Risse nach einem Aufprall verdecken könnte, damit die Schäden für die Rennkommissare sichtbar sind. Die Kopfstütze ist nicht für den täglichen Komfort gedacht; die Fahrer halten ihren Helm in einem Abstand von 5 cm zu jeder Seite und zum Hinterkopf. Im Notfall ermöglichen zwei Clips vorne und zwei Stifte hinten den Teams ein schnelles Entfernen der Kopfstütze, wobei sie einen festen Halt bieten, ohne den Kopf des Fahrers zu bewegen. Das Ergebnis ist ein Kopf, der bei einem Heckaufprall nicht zur Seite oder nach hinten gedrückt werden kann, was eine Schwachstelle des HANS-Systems ist.

Zusammen bilden der Halo, das „Hornvieh” und die verstärkte Überlebenszelle einen mehrschichtigen Schutz, der bereits Leben gerettet und die Risikowahrnehmung in diesem Sport verändert hat. Die Entwicklung von Überrollbügeln zu Titanbügeln und technischem Schaumstoff markiert eine neue Ära, in der die Sicherheit des Fahrers in die Silhouette des Autos integriert ist und nicht nachträglich hinzugefügt wird. Die Überlebenszelle, die im Wesentlichen dem Cockpit entspricht, ist das zentrale Element eines Einsitzers. Ihr Design geht auf den McLaren MP4 von 1981 zurück und sie besteht vollständig aus Kevlar-Carbon, einem Material, das extreme Festigkeit mit geringem Gewicht verbindet. Dies war eine bedeutende Veränderung gegenüber den früheren Rohrrahmen, die nur eine geringe Energieaufnahme boten und sich bei einem Aufprall verformen konnten, wodurch der Fahrer gefährdet wurde. Da die Überlebenszelle das wichtigste Sicherheitselement für den Fahrer ist, unterliegt sie strengen Vorschriften. Seit 1971 verlangt die FIA, dass ein Fahrer seinen Sitz in weniger als fünf Sekunden verlassen kann, was die Größe der Cockpitöffnung vorgibt. Die Zelle muss außerdem Überschlägen und sogar dem Gewicht eines anderen Autos standhalten, das auf sie auffahren könnte – ein Szenario, das bei Grand-Prix-Rennen nicht selten vorkommt. Seit 1978 sind ein primärer Überrollbügel hinter dem Lenkrad und ein sekundärer Überrollbügel, der in den Lufteinlass über dem Helm des Fahrers integriert ist, vorgeschrieben. Die Seitenwände, die so konstruiert sind, dass sie einem Eindringen standhalten, werden bei der Homologation sorgfältig geprüft und sorgen zusammen mit den Überrollbügeln für die Stabilität des Cockpits. Die Vorderseite der Zelle muss intakt bleiben, um die Beine des Fahrers zu schützen, während die Nase des Autos so konstruiert ist, dass sie die Energie eines Frontalaufpralls absorbiert.

Aufgrund ihrer wichtigen Funktion ist die Überlebenszelle – oder das gesamte Cockpit – einer der am strengsten regulierten Teile eines F1-Wagens und dient im Wesentlichen als schützender Bunker für den Fahrer. Feuerlöscher Jeder F1-Einsitzer ist mit einem Feuerlöscher ausgestattet, der sich in der Nähe des Lenkrads befindet und für den Fahrer und die Streckenposten leicht erreichbar ist. Ein kleiner Schalter im Cockpit aktiviert das System. Diese Vorrichtung wurde nach mehreren Zwischenfällen eingeführt, darunter der Brand von Niki Lauda 1976, der von Nick Heidfeld 2011 und der von Romain Grosjean in Bahrain 2020.

Not-Aus-Schalter Neben dem Feuerlöscherknopf befindet sich der Not-Aus-Schalter, mit dem der Fahrer den Motor abstellen oder zum Stillstand bringen kann. Diese Bedienelemente sind an der Seite des Cockpits angebracht, damit sie auch dann noch zugänglich sind, wenn das Lenkrad bei einem Unfall beschädigt wird.

Kraftstofftanks Der mit Gummi überzogene Kraftstofftank fasst bis zu 110 kg Kraftstoff und besteht aus einem komplexen Netzwerk aus Wänden, Pumpensammlern und Klappen. Er ist von einer Schutzstruktur umgeben, die Teil der Überlebenszelle ist und denselben Crashtests unterzogen wird. Die technischen Vorschriften begrenzen außerdem die Breite der Gummimantel auf 80 cm. Die Tanks werden von ATL im „Motorsport-Tal” von Milton Keynes aus einer Mischung aus Kevlar und Gummi (818-D) hergestellt, die der Norm FIA FT5-1999 entspricht. Ihre interne Konstruktion soll Bewegungen des Kraftstoffs verhindern, die das Gleichgewicht des Fahrzeugs stören könnten. Zu diesem Zweck ist der Tank durch Trennwände unterteilt: Vertikale Trennwände kontrollieren den Durchfluss in Kurven, seitliche Trennwände regulieren die Bewegungen beim Beschleunigen und Bremsen und horizontale Trennwände verhindern, dass der Kraftstoff nach oben steigt. Da die Monocoque-Karosserie an ihrer Basis nur eine kleine Öffnung aufweist, ist der Einbau dieser Trennwände schwierig, aber der Kraftstoff muss dennoch kontinuierlich zur Pumpe gelangen. Daher sind in die Wände Rückschlagventile integriert. Ein kleiner Sammelbehälter (1 bis 2 Liter) versorgt den Motor mehr als 30 Sekunden lang, während der Kraftstoff in den Haupttank fließt; anschließend saugt die Hochdruck-GDI-Pumpe den Kraftstoff in den Motorblock. Im Jahr 2020 hat die FIA die zulässige externe Kraftstoffreserve von 2 Litern auf nur noch 250 ml reduziert.

Längsträger Die Neugestaltung der Formel 1 im Jahr 2014 brachte auch Änderungen an den seitlichen Schutzstrukturen mit sich, die die erste Verteidigungslinie bei einem Seitenaufprall bilden.

Als Robert Kubica 2007 in Montreal einen Unfall hatte, wurde sein BMW bei über 230 km/h zerstört, was die FIA dazu zwang, die Art und Weise zu überdenken, wie ein Auto seitliche Stöße absorbiert. Die Antwort kam in Form von verstärkten Längsträgern, strukturellen Elementen, die etwa 40 kJ Energie absorbieren können, unabhängig davon, ob es sich um einen Frontal- oder einen Schrägaufprall handelt. Das Konzept wurde zunächst von dem Team entworfen, das unter dem Namen Marussia startete und später in Manor Marussia umbenannt wurde, bevor das Design von Red Bull verfeinert und für den Rennsport fit gemacht wurde. Nachdem die FIA deren Einbau vorgeschrieben hatte, mussten alle Chassis mit diesen energieabsorbierenden Streben ausgestattet werden – eine Änderung, die deutlich machte, dass die Aerodynamik allein nicht mehr über die Wettbewerbsfähigkeit eines Formel-1-Wagens entscheidet.

Die Sicherheitsbedenken gehen über das Monocoque hinaus. Ein Formel-1-Reifen wiegt etwa 9,5 kg vorne und 11,5 kg hinten, ohne die Felge, und ein abgelöstes Rad kann zu einem tödlichen Projektil werden, das oft die Geschwindigkeit des Chassis selbst übertrifft. Radbefestigungssysteme sind seit 2001 vorgeschrieben, wurden jedoch nach dem tragischen Tod von Henry Surtees überarbeitet. Das Thema kam 2009 erneut auf, als sich ein Formel-2-Rad löste und einen Fahrer am Kopf traf, was die FIA dazu veranlasste, die Vorschriften zu verschärfen. Im Jahr 2011 verdoppelte der Dachverband die Rückhaltevorrichtungen und stattete jedes Rad mit zwei energieabsorbierenden Kabeln aus, die zusammen etwa 6 kJ Kraft ableiten und damit die Konfiguration mit einem einzigen Kabel ersetzen. Im Jahr 2018 wurde die Norm auf drei Kabel pro Rad erhöht, wodurch das Risiko eines Radauswurfs bei hoher Geschwindigkeit weiter verringert wurde.