Kategoriler
Sizin Köşeniz

F1’in Teknik Yanı Bölüm 3: Ön Kanat

Bu yazı dizisi Craig Scarborough (ScarbsF1) tarafından gocar.gr için hazırlanmış orijinal makalelerin Türkçe çevirisinden oluşmaktadır. 

 Bir F1 aracında en çok göze çarpan ve ilgi gören parça ön kanattır. Aracın 1,8 metre genişliği boyunca uzanan ön kanat, aracın yere basma kuvvetinin üçte birine kadarını üretebilir ve ön lastiklere uygulanan yere basma kuvvetinin önemli bir bölümünden sorumludur. Hava ilk önce kanattan geçtiğinden, aracın üzerinden geçen neredeyse bütün havayı etkiler. Genişliğinden dolayı, düzenlediği hava akımının bir kısmını ön lastiklerin etrafından göndermek durumundadır. Şimdilerde ön kanatlar kendisinden istenenden çok daha fazla yere basma kuvveti üretebildiğinden dolayı, genellikle aracın arka kısmının ürettiği yere basma kuvvetinin dengelenmesinde bir ayar noktası olarak kullanılır. Bu şekilde sürücünün araçta tercih ettiği denge, tek bir noktadan ayarlanabilmiş olur.

Kanadın şekli oldukça karmaşıktır; birden fazla kanatçık bölümü halinde şekillendirilebilir. Ön kanat bileşenleri adı verilen bu kanatçıklardan arka kanat üzerinde sadece iki tane kullanılabilmektedir. Ön kanadın temel bileşeni ana düzlem denilen büyük bir parçadır. Bu ana düzlemin üzerine küçük kanatçıklar monte edilir.  Ana düzlem ve kanatçıklar, araca çarpan havaya belirli bir açıyla yaklaşmak için bükülürler.

Kanat, daha dik açıyla konumlandırılırsa veya daha uzun bileşenler içerirse daha fazla yere basma kuvveti üretir. Bununla birlikte bu açı ve bileşen uzunluklarında fazla agresif davranılırsa, kanadın arkasındaki hava ‘stall’ adı verilen özel bir duruma geçer ve kanadın yere basma üretimi bir anda kesilir. Bunu önlemek için takımlar ön kanat bileşenlerini birkaç parçaya ayırırlar. Bu bileşenlerin arasındaki boşluktan geçen hava, kanat üzerinden akan hava akımını düzenli bir şekilde bir arada tutar. Daha fazla yere basma kuvveti üretebilmek için daha fazla kanatçık ve daha agresif bir açı kullanılır.

Ön kanadın performansını etkileyen faktörlerden birisi de yerle olan mesafesidir. Arka kanadın aksine, ön kanat yere oldukça yakındır. Bu da ‘yer etkisi’ adı verilen bir olayın oluşmasına imkân verir ve yere daha yakın olan kanat çok daha etkin çalışır. Mevcut kurallar gereğince, F1 ön kanatları yerden 75mm yüksekte olmak zorundadır. Mühendisler bütün aracı öne doğru eğimli yaparak ön kanat üzerinde oluşan yer etkisini artırmayı ve daha yüksek yere basma kuvveti üretilebilmesini hedeflerler. Ön kanadı herhangi bir şekilde yere daha yakın yapmak her zaman olumlu bir etki yaratır.

 

Merkez bölge


FIA, bir grup F1 mühendisine öndeki aracı takip ederken ön kanatların nasıl daha az hassas hale getirilebileceğini araştırmaları görevini verdiğinde, sonuçlar daha geniş kanatların çok daha az hassas olduğunu gösterdi. Ancak mevcut genişlikte üretilen ön kanat çok güçlü olacağından, kurallar verimi düşürmek için boş bir merkez bölge kullanımını şart koşmuştur.

2009’dan beri, ön kanatlarda 50 cm genişliğinde boş bir merkezi bölge bulunmak zorundadır. FIA tarafından verilen bir şablon tasarım üzerinde herhangi bir aerodinamik parça bulunamaz ve bu bölüm eğilip bir açı verilemez. Bu bölüm tamamen düz olduğu için aracın performansına iyi veya kötü yönde hiçbir etkisi yoktur. Bir süredir bazı takımlar FIA kamera sistemlerini bu merkez bölgenin arkasında monte ederek aerodinamik avantaj elde edebileceklerinin farkına vardılar.
 

 

Basamaklar


Ön kanat bölgesi, aracın diğer bölgelerine göre aero gelişim açısından çok serbest olduğundan, takımlar ana düzlem üzerindeki bileşenlere çeşitli ilave parçalar ekleyerek daha verimli kanatlar yapabildiler. Bu parçalar merkezi bölgeye sarkamazlar ve uç plakaların (endplate) üzerine monte edilirler. Bu küçük ek kanatçıklar başlarda tamamen yere basma kuvveti elde etmek için kullanıldılar. Basamaklı yapı olarak adlandırılan bu bölüm bu günlerde yere basma kuvveti üretmenin aksine, hava akımını ön lastiğin üzerinden veya çevresinden aşırtmak için kullanılıyor. Bazı durumlarda ise bu basamak bileşenleri, yere basma kuvvetinin tam tersi şekilde kaldırma kuvveti üreterek, hava akımına yön vermek amacıyla kullanılabilmektedir.

 

Uç plaka


Kanatlar alt kısımlarında düşük, üst bölümde ise yüksek basınç üreterek çalıştıklarından, kanatların uçlarında oluşan basınç farkları yukarıdaki havanın kanadın altına doğru yönelmesine neden olur. Bu durumda kanadın ürettiği bütün yere basma kuvveti kaybolur. Bu akımı engellemek için, takımlar kanatların dış kısımlarına uç plaka adı verilen düz bir parça monte ederler. Bu parçalar artık çok daha karmaşık şekillerde olabilmekteler ve temel kanat bileşenlerine çeşitli şekillerde bağlanmaktadırlar. Kurallar, uç plaka kısımlarının mümkün olduğunca küçük bir yüzey alanına sahip olması gerektiğini belirtir.

 

Esneme


Takımlar ön kanadın en iyi çalışma şeklinin yere yakın olması olduğunun farkına vardıklarından beri, yer etkisi oluşturabilmek için çeşitli yollar denemeye başladılar. Kurallar ön kanadın yerden yüksekliğinin taban yüksekliğinin üzerinde olması gerektiğini söylese de, bazı takımlar araç hızlandıkça ve kanat üzerinde aerodinamik yükler oluştukça kanadın esneyerek yere daha fazla yakınlaşmasını sağlamayı başardılar. Böylece çok daha etkin ve yüksek yere basma kuvveti elde edebilen takımları engellemek için, FIA kanat üzerinde ağırlık testleri uygulamaya başladı. Bu testlerde, kanadın belirli yükler altında belirli bir miktardan fazla esnememesi gerekiyor. Fakat takımlar FIA’nın testlerinden geçebilecek kadar sağlam, ama aero yük altında yine de yeterince esneyebilecek kanatlar üretebilmeyi başarabildiler. Bu etkiyi, araç üstü kamera görüntülerinden görebilmek mümkün. Araç uzun bir düzlükte yüksek bir hıza ulaşmışken, kanat aşağı doğru bükülmeye başlar. Araç fren yaptığında ise hava akışı yavaşlar ve kanat yine yukarıdaki yerine geri döner. 2012 yılında bu ağırlık testleri daha da sıkılaştırıldı ve şimdilerde takımlar alışılmışın dışında esneyen kanatlar üretebilmekte oldukça zorlanıyorlar.

 

Stall durumu


Ön kanat bileşenleri bölümünde belirtildiği üzere, altından normalin dışında zayıf bir hava akımı geçen kanat stall adı verilen özel bir duruma geçer ve tüm yere basma kuvveti üretimini kaybeder. Bu durum, performans açısından kesinlikle istenmemektedir. Ancak öte yandan, yere basma kuvveti üreten kanatlar aynı zamanda da sürüklenme de oluştururlar. Bu etki, aracın düzlüklerdeki hızını etkiler.  Biraz daha açmak gerekirse, araç hızlanmaya çalışırken rüzgâra karşı duran kanadı da çekmek durumundadır. Stall durumuna geçen bir kanat yere basma kuvvetinin yanında sürüklenme etkisini de kaybeder. Takımlar bir kanadın dönüşlerde yeterince yere basma kuvveti üretmesini isterlerken, düzlüklerde ise çok düşük sürüklenmeye sahip olmasını umarlar. Fakat araç hareket halindeyken parçaların geometrisini değiştirmeye izin verilmez. 2010 yılında Mclaren, F-Kanal adı verilen sürücü kontrollü bir sistem geliştirdi. Bu sistem düzlüklerde arka kanadın üzerine belirli bir açıdan hava göndererek, sürüklenme etkisini ciddi oranda düşürebiliyordu. Bu sistem yasaklandı, ama Mercedes takımı ön kanadı stall durumuna sokan yeni bir sistem geliştirdi. Çift-DRS adı verilen bu sistem, arka kanadın hareket eden kanatçığı tarafından açılıp kapatılan delikler aracılığı ile ön kanada hava gönderilmesi esasına dayanıyor. Böylece ön kanat tarafından oluşturulan sürüklenme etkisi kaldırılarak, aracın düzlüklerde daha yüksek hızlara ulaşılabilmesine imkân veriyor. Ayrıca bu sistem, DRS sistemi aktifken ön kısımdaki yere basma kuvvetini de azaltarak, aracın dengesinin sabit bir noktada tutulabilmesini sağlamaktadır.

Bu yazı dizisi Craig Scarborough (ScarbsF1) tarafından gocar.gr için hazırlanmış orijinal makalelerin Türkçe çevirisinden oluşmaktadır.

xtrabit racing

Kategoriler
Sizin Köşeniz

F1’in Teknik Yanı Bölüm 2: Derinin Altı

Bu yazı dizisi Craig Scarborough (ScarbsF1) tarafından gocar.gr için hazırlanmış orijinal makalelerin Türkçe çevirisinden oluşmaktadır.

 F1’i yayınlayan saatlerce TV görüntüsünde çoğu taraftar, aracın içindeki asıl parçaları değil de parlak ve akıcı şekildeki gövde parçalarını görür. F1’in ulaştığı muhteşem hızın sebebi genelde aerodinamik tasarım olmasına rağmen, aracın çok hızlı olmasındaki yardımcı sebepler de mekanik ve elektronik sistemlerdir.

Motor


Enzo Ferrari’ye göre aracın kalbi motordur. Bir yarış aracında motorun iki fonksiyonu vardır, elbette araca güç vermek ve ayrıca aracın temel yapısını oluşturmak.

Mevcut F1 motorları, tasarımda bir gövde gösterisidir. Motor hacmi sadece 2,4 litredir, yani ortalama bir aile otomobilinden çok da büyük olmamasına rağmen 700 hp’den fazla güç üretebilir ve üst sınır olan 18,000 devir/dakika’yı rahatlıkla görebilir. Azami hızları sınırlamak için devir sınırlayıcı sistemler getirilmeden önce 20,000 devir/dakika çevirebilen motorlar ortaya çıkmıştı. Bir aile otomobili ile aynı hacme sahip olmalarına rağmen F1 motorları tamamen farklı bir yapıya sahiptir. Sahip olduğu sekiz silindir, dörtlü iki blok halinde konumlandırılmıştır. Her iki blok aynı krank şaftına bağlıdır ve aralarında 90 derecelik bir açı vardır. Bu tasarım V8 olarak bilinir.

Yaşam hücresinin arkasına vidalanmış olarak duran motorun arkasına vites kutusu monte edilir ve bu bağlantılar üzerinden motor, aracın kanatlarının ve süspansiyonunun oluşturduğu bütün yükü taşımak zorundadır. Bu yapısal fonksiyonuna rağmen modern F1 motorları sadece 50 santimetre uzunluğunda ve 40 santimetre yüksekliğindedir. Ayrıca kurallar motorlara asgari 95 kg ağırlık limiti ve aracın ağırlık merkezi yüksekliği limitleri getirmiştir. 2000’lerin başında takımlar çok daha büyük motorları bile 90 kg’dan daha hafif hale getirebiliyorlardı.

Yüksek güç üretebilmek ve en az üç yarış süresi kadar dayanabilmesi için motor, bazı çevresel donanımlar tarafından desteklenir. Mevcut F1 motorları yakıt püskürtmelidir ve bununla ilgili donanım motorun yan bölmelerine monte edilir. Yakıt enjektörleri 100 bar, yani yol aracınızın lastiklerinin 50 katı basınçta yakıt püskürtebilir. Yakıt püskürtmesi ve gaz valfi, gaz pedalına doğrudan bağlı değildir, bir elektronik kontrol ünitesi aracılığı ile elektronik olarak kontrol edilir. Yani pedal motora mekanik olarak bağlı değildir, elektronik sistemler aracılığıyla gaz valflerini açan hidrolik vanaları kontrol eder. Bütün bu kontrol ECU adı verilen motor kontrol ünitesi tarafından sağlanır. Günümüzde bütün takımlar Standard ECU, kısaca SECU adı verilen tek tip motor kontrol ünitesi kullanmak zorundadırlar. İlginçtir ki bu standart üniteler Mclaren ve Microsoft ortaklığıyla üretilmektedirler. Bu ünite alışılmadık şekilde üçgen bir kutu halindedir ve genellikle sürücünün ayaklarının altına monte edilir.

Motorun içine püskürtülen yakıt, 8mm çapında, 4 santimetre uzunluğunda ve sadece 10 gram ağırlığında olan minik bujiler tarafından ateşlenir.

Yanmış yakıt ve hava, F1 araçlarının birçok el yapımı parçasından birisi olan egzozlardan dışarı atılır. Egzoz sistemleri Inconnel adı verilen özel bir yüksek sıcaklık metalinden ince plakalar bükülerek üretilir. Her egzoz setinin üretilmesi birkaç gün alır ve sistem sadece 3 kg ağırlıktadır.

 

Radyatörler


Motoru soğuk tutmak dayanıklılık için kritik öneme sahiptir, bir F1 motoru su ve yağla soğutulur. Yağ, motorun hareketli parçalarının aşınmasını engeller. Şunu da belirtmek gerek, motora yol araçlarındaki gibi sadece saf su pompalanmaz, suyun yanında su bazlı soğutucu sıvı da kullanılır. Motora pompalanan su, ısıyı emer ve motorun üzerinden çıkarak yan bölmelerdeki iki büyük radyatöre geçer. Yan bölmelerden geçen hava, suyu soğutur ve soğuyan su motorun altından tekrar verilir.

 

Yağlama sistemi


Yağ ise soğutma suyundan daha dolambaçlı bir yol izler. Motorun önüne monte edilmiş tankın içindeki yağ, yan bölmelerdeki yağ radyatörlerine gönderilir. Soğuduktan sonra, motorun içindeki temel hareketli parçalar olan krank, kam mili ve pistonların altına püskürtülür. Bu yağ, motorun altında bulunan tepsideki oluklarda toplanarak tekrar yağ tankına gönderilir.

 

Yakıt Deposu


Motoru yarış süresi boyunca yeterli yakıtla besleyen, yakıt deposudur. Yakıt deposu, havacılık standartlarında olup, kurşungeçirmez bir lastikleştirilmiş kompozit malzemeden üretilir. Yaşam hücresinin içinde, sürücü ile motor arasında yer alır ve 150 kilogramın üzerinde yakıt taşıyabilirken, kendisi sadece 7 kg ağırlığındadır. Yarış içinde yakıt ikmali yasaklandığından beri takımlar, doldurma ve boşaltmayı deponun üzerine iki küçük bağlantı açarak sağlıyorlar. Araç turladıkça deponun içindeki yakıt, sürücünün maruz kaldığı aynı güçle çalkalanır. Bunu önlemek için deponun içinde küçük odacıklar oluşturan duvar sistemi kullanılır.

 

Vites Kutusu


Motor gibi vites kutusu da iki işlevlidir; motorun gücünü lastiklere aktarmak için yedi vites ve aracın parçalarını tutan bir şasi. Vites kutusunun dış kısmı kasa olarak adlandırılır ve alüminyum, titanyum veya karbon fiberden üretilir. Arka süspansiyon ve kaza yapısı vites kutusunun kasasına monte edilir. Vites kutusu, aerodinamik olarak çok hassas bir bölgede bulunduğundan, takımlar arka kısımdaki hava akışını düzenleyerek daha fazla yere basma gücü elde edebilmek için olabildiğince küçük ve alçak tasarımlara yöneliyorlar. Ancak vites kutusu, aerodinami uzmanlarının işine yarayacak şekilde küçültülürken, asıl işlevi olan aracı bir arada tutmaktan da taviz vermemek gereklidir.

Vites kutusunun içinde sekiz takım dişli bulunur, yedi ileri ve bir geri vites dişlisi. Sürücü vitesleri normal yol aracındaki gibi bir kol vasıtasıyla değiştirmez, direksiyon üzerindeki düğmeleri kullanır. SECU (Standart Motor Kontrol Ünitesi) aracılığıyla kontrol edilen hidrolik manivelalar ile vites değişimleri sağlanır. Hızlı vites değiştirmekten bahsederken genellikle “göz kırpması kadar” tabiri kullanılır, ancak bu süre F1 için çok çok yavaştır. Bu yarı otomatik vites kutuları gittikçe daha da karmaşık bir hal almakta ve şimdilerde vitesler neredeyse anında değiştirilebilmektedir.

 

Frenler


Aracın içinde gizlenmiş bir diğer parça da frenlerdir. F1 araçları, birçok yol aracında olduğu gibi disk frenleri kullanır. 4G yüklerdeki frenleme gücünü sağlayabilmek için, fren diskleri büyük balatalar tarafından sıkıştırılır. Altı pistona sahip bu fren sistemlerinde fren diski alışılmışın aksine karbon fiberden üretilir. Bu malzeme, diskleri sıradan bir yol aracının sahip olduğu disklerden on kat daha hafif yapar ve çok daha yüksek sıcaklıklara erişebilmelerine olanak verir. Bu tasarım sayesinde F1 fren sistemleri 800 dereceden fazla sıcaklıklarda çalışabilir. Frenleri aşırı ısınmadan korumak için de fren kanalları kullanılır. Fren kanalı, lastiklerin iç kısmında olan ve havayı balatalar ve diske yönlendiren çok önemli bir aerodinamik parçadır.
 

Gaz pedalının aksine, frenler tamamen mekaniktir ve sürücü tarafından kontrol edilir. Sürücünün ayağının altındaki büyük fren pedalı iki ana silindiri sıkıştırarak, fren hidrolik sıvısını aracın dört fren sistemine aktarır. Elektronik, ABS veya fren güç yardım sistemleri yoktur. Sürücünün sol ayağı, aracı yüksek bir hızdan durdurmak için pedala 100 kg civarı bir kuvvet uygular.

 

Direksiyon


Direksiyon, frenler gibi herhangi bir elektronik sisteme sahip değildir, ama direksiyon hidroliği kullanımına izin verilmiştir. F1’de kullanılan direksiyon sistemleri bir yol aracıyla neredeyse aynıdır; direksiyon simidi direksiyon milini döndürür, o da direksiyon gergisini hareket ettirerek tekerleklerin dönüşünü sağlar. Monaco gibi pistlerde takımlar direksiyon sistemlerinde değişiklikler yaparak aracın daha dar açılarda dönüş yapabilmesini hedeflerler. Sürücülerin araçtan çıkarken direksiyonu çıkardıklarını sıkça görürüz. Direksiyon simidi, direksiyon miline özel bir bağlantı ile bağlıdır ve yanlarındaki ufak kulakçıklar çekildiğinde direksiyon simidi serbest kalır. Böylece sürücülerin dar kokpitten kolayca çıkabilmeleri sağlanır.

Bu yazı dizisi Craig Scarborough (ScarbsF1) tarafından gocar.gr için hazırlanmış orijinal makalelerin Türkçe çevirisinden oluşmaktadır.

xtrabit racing