F1 aerodinamiği

Modern bir Formula 1 aracı, otomobilden çok bir savaş uçağına benzer. F1 ekiplerinin ar-ge mühendisleri en yoğun çalışmalarını areo dinamik konusunda yapıyorlar ve bu uğurda her ay milyonlarca dolar para harcıyorlar.

F1 aerodinamiği kabaca 2 ana başlıktan oluşur;

Bunlardan birincisi aracı asfalta bastırıp lastiklerin asfaltta kaymasını engellemek ve bu sayede aracın hızlanıp yavaşlamasını kolaylaştırmak ve virajlarda savrulmasına engel olmak. Yani aracın kontrolünü kolaylaştırmak. Diğeri ise aracın hızla gidişi dolayısıyla arkasında oluşan türbülansın neden olduğu yavaşlatıcı etkiyi azaltmak.

Araçların motorda üretilen güçle ilgili bir sorunu yoktur. Fakat, motorda üretilen gücün faydalı hale gelmesi için eldeki tek araç lastiklerin asfalta sürtünmesidir. Tekerlek dönünce asfaltı iter, bu kuvvet, aracı hızlandırır. Araç hızla giderken frene basılınca tekerlek yavaşlamaya çalışır, asfalta sürtünür ve aracı yavaşlatır. Virajda ise aracın savrulmaya karşı koymak için lastiklerle asfalt arasındaki sürtünmeye ihtiyacı vardır. Tüm bu söz konusu sürtünme olayları statik sürtünmedir. Yani asfaltla lastik yanak yanağadır ama kayma (patinaj) söz konusu değildir. Kayma oluşursa sürtünme kuvveti aniden düşer ve araç kontrolden çıkar.

İşte bir F1 aracının daha çabuk hızlanması veya daha hızlı viraja girmesi için çok yüksek sürtünmeye yani aşağı doğru bir baskı kuvvetine ihtiyacı vardır. Bu ise aracın muhtelif yerlerine yerleştirilen kanatlarla sağlanır. Bu kanatlar uçak kanadı kesidine benzer ama ters yönde çalışır. Modern F1 araçlarında oluşan bu aşağı doğru baskı kuvveti aracın kendi ağırlığının 3, 5 katı kadardır. Teorik olarak bu, aracın baş aşağı düşmeden rahatlıkla gidebileceği anlamına gelir. Bu kuvvet doğrudan araca etki ettiğinden pilota rahatsızlık vermez.

Ekiplerin daha hızlı olmak uğruna yaptığı çabaların FIA (Fédération Internationale de l'Automobile) farkındadır ve onlar da yarışların daha güvenli olarak geçmesi için kanat büyüklükleri ve yerleri ile aracın geometrisi konusunda kısıtlamalar getirir. Araştırmacılar da sürekli olarak bu kurallar çerçevesinde en yüksek düşey kuvveti oluşturmaya çalışır.

Bu düşey kuvvetin öneminin farkına varılınca önceleri aracın üstüne yüksek bazı kanatlar yerleştirildi ama yaşanan kazalar sonucu 1970 yılında kurallar bu kanatların boyut ve yerlerini kısıtladı.

1970’lerde Lotus mühendisleri aracın altına yerleştirdiği bir kanatla aracın yola doğru emilmesini sağladı. Daha da ilerisi, aracın altındaki havanın bir fan ile emilmesi ile yaşandı. Fakat bir tek yarıştan sonra kurallar değişti ve önce aracın altında vakum oluşturabilecek etekler kısıtlandı, daha sonra da aracın alt yüzeyinin belli bir yüzdesinin yere yakınlığı kısıtlandı. Böylece araçların altı kademeli hale geldi (stepped flor) . Bu tabanı en iyi göreceğiniz an resimdeki gibi "takla" anıdır.

Araç geçtiği yerde ne kadar çok türbülans oluşturursa arkasında oluşan vakum (çekme) o kadar yüksek olur. Bu nedenle araçlar, uçaklar gibi içlerinde gittiği havayı mümkün olduğunca az “rahatsız” edip gitmek durumundadır. Ama bunu yaparken, motorda oluşan ısıyı düşürmek için gereksinimi olan hava akımını da motorun çevresinde oluşturmak zorundadır.

Bu amaca yönelik olarak aracın ön ve arka kısmı mümkün olduğu kadar dar ve alçak yapılmaya çalışılıyor.

2005 yılında FIA araçların hızını biraz düşürmek için düşey kuvveti azaltmak amacıyla ön kanatları biraz yükseltti, arka kanatları biraz öne aldı ve aynı zamanda “diffuser” plakasının profilini değiştirdi. Tasarımcılarsa kayıpları telafi için hemen kolları sıvadılar.

Her pistin karakteri farklıdır ve örneğin Monaco gibi sert ve yavaş dönüşlerde hayli sert ve agresif kanat profilleri kullanılırken, hızlı ve yumuşak virajlı pistlerde düzlüklerde hızlı giderken sürtünme oluşturmasın diye mümkün olduğunca kanatlar sökülür.