2022’de Neler Değişecek?

Formula 1 arabalarında en önemli konulardan biri, belki de en önemlisi, arabanın aerodinamik yapısıdır. Fizik kurallarının ve akışkanlar mekaniğinin birlikte oluşturduğu sürüş dinamiği, bir yarış arabasının başarısındaki en temel unsurlardandır. Tüm bu unsurların birleşiminin tek bir hedefi vardır: Yüksek viraj hızı.

Bir yarış arabasının virajlarda hızlı olabilmesi için o arabayı yere bastıran bir kuvvete ihtiyaç var. Bu kuvvet, virajlarda arabayı virajın dışına doğru iten merkezkaç kuvvetini dengeleyici bir rol oynar. Yere basma kuvveti, arabayı yere bastırarak lastiklerin yarattığı sürtünmeyle, merkezkaç kuvvetini dengeler.

Yere basma kuvveti arabaların viraj hızlarını artırırken, aracı takip eden arabalar için büyük bir handikap yaratır. Öndeki arabanın yere basma kuvveti üretmek için kullandığı hava, arabanın arkasında kirli hava (wake) yaratır. Bu düzensiz hava akımı (türbülans), arkadaki arabaların dengesini olumsuz etkiler. Formula 1 arabaları, rüzgar tünellerinde düzenli hava akımı düşünülerek tasarlanır. Rüzgar tünellerinde kirli havanın simüle edilmesi ve tasarımların bu yönde optimize edilmesi oldukça zordur. Her ne kadar takımların bir kısmı, rüzgar tüneline iki arabayı arka arkaya sokarak bazı çalışmalar yapsalar da gerçek bir simülasyon mümkün değildir. Bu da günümüzdeki Formula 1 arabalarının aşil tendonunu oluşturmaktadır.

Arkadaki arabalar, öndeki arabalardan yayılan düzensiz, kirli hava nedeniyle ön kısımdaki yere basma kuvvetlerinin bir kısmını kaybederler. Bu sebeple arabaların ön lastikleri virajlarda kayarak yüzeyindeki kauçuğun bir kısmını kaybeder. Kauçuğun kaybedilmesi, temelde lastik aşınmasıdır. Yani öndeki arabayı yakından takip eden arabaların lastikleri yarışın ilerleyen turlarında daha çabuk aşınır. Ön lastiklerin aşınmasıyla arabanın viraj performansı düşer, lastikler sıkça bloke olur, burundan kayma (understeer) nedeniyle pist dışına taşma ve kazalar daha sık olur.

Günümüz arabalarında kirli hava ve türbülanslar o kadar fazladır ki, iki araba arasındaki fark bir saniyeye düştüğünde, öndeki arabayı takip etmek imkansızlaşır. Özellikle de yüksek süratli virajlarda ve yüksek süratle yapılan yön değişimlerinde arkadaki pilotlar arabalarının kontrolünü sağlamakta zorlanır. Bu nedenle de DRS (Drag Reduction System – Sürüklenmeyi azaltıcı sistem) getirilmiştir. Açılan arka kanat sayesinde arabanın toplam sürüklenme (havayla sürtünme) azalır. Bunun sonucunda arkadaki araba daha yüksek son hıza ulaşır ve en azından düzlüklerde geçişler mümkün olur.

Yeni dönemde amaç, arabaların boyutlarını ve kanatlarını küçülterek kirli havayı azaltmak, yakından takibi ve geçişleri kolaylaştırmaktır. Hemen akıllara şu soru gelmektedir: Kanatlar küçülünce yere basma kuvveti azalmayacak mı? Yani arabaların virajlardaki yol tutuşu ve viraj hızları azalmayacak mı?

Sorunun yanıtı net bir evet. Fakat yeni kurallarda bunun da önlemi alınmış durumda. O önlemin adı “yer etkisidir”.

Yer Etkisi

Basitçe anlatmak gerekirse yer etkisi, arabanın altından akan havanın, vakum etkisiyle arabayı yere çekmesidir. Yani arabanın altından akan havayla yere basma kuvveti üretilmesidir. Bu yöntem, temellerini İtalyan fizikçi Venturi’den alır. Venturi, bir kontrol hacmindeki akışkanın hızı arttığında, akışkanın basıncının azaldığını bulmuştur. 1970’lerin sonunda Colin Chapman önderliğindeki Lotus, bu yöntemi arabanın altında uygulayarak büyük bir yere basma kuvveti üretilebileceğini keşfetmişti.

Lotus mühendisleri, arabanın altında hava kanalları tasarladı. Mühendisler, bu hava kanallarının derinliğini (z ekseni) araba boyunca değiştirerek havanın akış hızını değiştirdiler. Akışı hızlanan havanın, arabanın altında oluşturduğu alçak basınç, arabanın üzerindeki havanın basıncından daha az olduğu için net bir yere basma kuvveti oluşturdu.

Yer etkisi o kadar büyük bir inovasyondu ki, hemen hemen bütün takımlar bunu arabalarına çeşitli şekillerde uyguladı. Mesela “Fan-car” olarak bilinen Brabham BT46 da bu felsefeyi uygulamaya çalışan ilginç tasarımlardandı. Arabanın arkasındaki fan (pervane), arabanın altındaki havayı süratle vakumlamayı ve arkadan atmayı hedefliyordu.

Resim 2: Fan car ve arkadaki fanı (pervanesi).

Ancak yer etkisinin yeteri kadar efektif olması için arabanın sağ ve sol yanlarında, yere kadar uzanan etekler olması gerekiyordu. Arabanın altındaki hava, bu eteklerle arabanın altına hapsediliyor, böylece dış etkenlerin bu hava akımını bozmasının önüne geçiliyordu.

Resim 3: Yere kadar uzanan etekler yer etkisinin çalışması için çok önemliydi.

Fakat bunun bir riski vardı. Etekler, yarış içinde pilot farkında olmadan kırılabiliyordu. Kırılan etekler yüzünden arabalar yere basma kuvvetlerini büyük oranda kaybediyordu. Arabasının eteğinin kırıldığını ve yere basma kuvvetini kaybettiğini bilmeyen pilotlar, almak istedikleri virajı bir önceki turda aldıkları hızda aldıklarında, yoldan çıkıp kaza yapıyorlardı. 1.400 beygire varan arabalarla yapılan kazalar pilotlar için tehlikeli bir hal almaya başlamıştı. Bu nedenle yer etkisi, 80’lerin ortasına varmadan yasaklandı.

2022’ye kadar. Önümüzdeki seneden itibaren yer etkisi aramıza dönecek. Bu noktada yer etkisinin tehlikelerinin azaldığını söyleyemeyeceğim. Ancak malzeme teknolojisindeki ve mühendislikteki ilerlemeler sayesinde daha güvenli hale gelen arabalar yer etkisinin dönüşüne izin verdi. Ve bence önümüzdeki seneki kural devriminin kalbinde yer etkisinin dönüşü olacak.

“High rake” veya “low rake” diye tabir edilen arkası yüksek veya alçak arabaların yerini, altındaki kanallarla yer etkisini uygulayan arabalar alacak. Bu, bambaşka meydan okumalara sahip bir jenerasyonun başlangıcı olacak.