Formula 1 – Esnek Kanatlar

Son günlerde Formula 1’de ateşli bir tartışma başladı. Aslında yeniden hortladı desek daha doğru olur.

Bu tartışmanın adı esnek kanatlar.

Esnek kanatlar, Formula 1’in sahnesinde bulunduğu 20 seneyi aşkın süredir zaman zaman tartışma konusu oldu. Ne zaman takımlar arasında yakın bir mücadele olsa gözler esnek kanatlara döner ve bu konuda tartışmalar yapılır.

Bunun nedenleri son derece basit. İlki esnek kanatların getirdiği büyük avantaj, ikincisiyse rakibi politik anlamda baskı altına almak.

Bu tartışma, ilk olarak 1990’ların sonunda ortaya çıktı. O dönemlerde (hatta günümüzde de) teknik sınırların çevresinde gezmeyi seven iki tasarımcıdan biri olan Ross Brawn’un tasarım ekibi bu tartışmaların başlamasına neden oldu desek yanılmış olmayız. Ross Brawn’un ekibinin tasarladığı Ferrari’nin arka kanatlarının aşırı esnediği, bunun bir aerodinamik avantaj getirdiği, o dönemin rakip teknik adamı Adrian Newey tarafından iddia edilmişti.

Esnek aerodinamik elemanların avantajlarının anlaşılmasından sonra getirilen teknik yönergelerle konu aşılmaya çalışılmıştı. Çalışılmıştı diyorum, çünkü iki haftadır süren tartışmalar bu konunun halen sıcak olduğunu gösteriyor. Bu konunun mucidi Ross Brawn, geçen hafta “Esnek kanat tartışmasının 27. versiyonu.” diyerek tartışmanın sıklıkla tekrarlandığına atıf yaptı.

Öncelikle esnek kanatların ne olduğunu ve nasıl avantaj sağladığını açıklamaya çalışayım.

Esnek kanat nedir?

Esnek kanatlar, havanın yükü altında gerilmeye maruz kalan aerodinamik elemanların şekillerinin geçici olarak değişmesi diye tanımlanabilir. (Kalıcı değişime hasar diyoruz.)

Aslında havayla ilişki içinde olan aerodinamik parçaların esnemesi bir mecburiyettir. Buna malzeme bilimi açısından yaklaşıldığında mecburiyetin gerekçesi de anlaşılıyor. Şöyle ki: Belli yük altında yapısal bütünlüğü bozulmadan esneyen (çekme yükünde uzama) malzemelere sünek malzemeler denir. Sünek malzemelerin tamamı yük altında, belli oranda geçici olarak şekil değiştirir, esner. Bu durum, malzemeye yük bindiğinde, malzemelerin kırılmalarının (kopmalarının) önündeki önemli bir engeldir. Yani aslında esneme, kırılmanın önlenmesi için bir güvencedir.

Gevrek malzemelerse şekil değiştirme özelliği olmayan veya şekil değişimi çok sınırlı olan malzemelerdir. Bu malzemeler esnemedikleri için belli bir yükün üzerinde birden kırılırlar.

Sonuç olarak; “belli bir oranda esneklik” araçların dayanıklılığına olumlu etki eder ve istenen bir durumdur.

Ama esnekliğin sınırları önemlidir. Bu sınırlar FIA tarafından belirlenmiştir. Bu sınırların neler olduğu, kural kitabının 3.8 numaralı maddesinin “b şıkkında” net bir şekilde belirlenmiştir.

3.8. .... arabanın aerodinamik performansını etkileyen parçalar:

a. ...

b. Arabaya sağlam bir şekilde monte edilmelidir. (Sağlam bir şekilde monte edilmekten kasıt hiçbir şekilde hareket etmemelidir.) Must be rigidly secured to the entirely sprung part of the car (rigidly secured means not having any degree of freedom).

Bu madde uzun yıllardır var ve değişmedi. Takımlar buna uymakla mükellef. Ancak geçen sene bir takımın, bu sezonsa dört takımın bu kurala uymadığı görüntülerle sabit. Mercedes takımı patronu Toto Wolff, geçen sene temmuz ayında FIA’yı bu konuda uyardıklarını açıkladı. Gerekli delillerle elbette. Ancak FIA yönetimi gerekli adımı atmayınca bu sezon bu kanatları kullanan takımların sayısı dörde yükseldi.

Bir yalan, başka bir yalanı; bir kuralsızlık ise başka kuralsızlıkları doğurur. FIA’nın geçen sene bu konuya müdahale etmemesi diğer takımları cesaretlendirerek 25 yıllık geçmişi olan kuralı esnetmiştir.

FIA; McLaren, Williams, Aston Martin ve Mercedes’in protesto tehdidi üzerine 12 hazirandaki Fransa GP’sinden itibaren yeni denetlemeler getireceğini açıkladı. Dikkat edin, yeni denetlemeler diyorum, yeni kural değil.

FIA, aerodinamik elemanların esnemesini, yani kurallara uygunluğunu test eden ekipmanların uyguladığı yatay ve dikey kuvvetleri ve ağırlıkları artıracak. Sertleştirilen önlemlerle birlikte kanatların yarış içinde esnemesinin önüne geçilmeye çalışılacak. Çalışılacak diyorum çünkü FIA ölçüm yaparken, ilk ay süresince %20’lik bir standart sapmayı kabul edeceğini açıkladı. Bu, oldukça yüksek bir oran ve kuralları güvence altına almak konusunda eksik.

Sonuç olarak FIA, aslında esnek kanat kullanan takımlara 4 yarış daha (Azerbaycan, Fransa, Styria ve Avusturya) süre vermiş oldu.

Esnek Kanatlar Nasıl Fayda Sağlar?

Sürüklenme (rüzgar direnci, drag) ve yere basma kuvvetiyle ilgili çok ağır formüllere girmeden kısaca açıklayacağım. Yere basma kuvveti, kanatlarla elde edilir. Ancak bu kanatlar, aynı zamanda sürüklenme (rüzgar direnci) demektir. Yani yere basma kuvveti üretmek için rüzgar direncini göze almak gerekir. Kanatların alanları ne kadar büyürse, sürüklenme o kadar artar.

Bir Formula 1 aracında yere basma kuvvetine olumlu etki eden ikinci eleman arka kanatlardır. Aynı zamanda sürüklenmeye en büyük etki eden eleman, arabanın kendi karoserini saymazsak, arka kanatlardır.

Arka kanatlar büyüdükçe yere basma kuvveti artar ve viraj performansını olumlu etkiler. Fakat kanat büyüdükçe sürüklenme de artar ve arabanın son hızı olumsuz etkilenir. Virajların daha hızlı alınması için daha büyük arka kanatlar gereklidir. Düzlüklerdeyse daha küçük arka kanatlar gereklidir. O nedenle virajların çok olduğu yavaş Monaco’da büyük arka kanatlar, uzun düzlüklerin olduğu Monza’da çok küçük arka kanatlar görürüz.

Yarış haftalarında mühendisler, zamanlarının tamamında düzlük hızı ve viraj hızları arasında bir denge yakalamaya çalışırlar. Zaman zaman arka kanatlar değişir, kanat açıları artırılır veya azaltılır. Bu hassas ayarlamaların sonucunda arabanın en “tatlı olduğu nokta” (sweet spot) bulunur ve sıralamalara ve yarışlara o ayarla çıkılır. Yani tüm amaç düzlük hızlarıyla viraj hızları arasında bir denge tutturma mücadelesidir.

Ancak Red Bull bu işin bir kolayını bulmuş. Red Bull, Mercedes’e oranla daha büyük bir arka kanat kullanıyor. Bu sayede daha büyük bir yere basma kuvveti üreterek pistlerin virajlı bölümlerinde zaman kazanıyor. Düzlüklerde ise arka kanat rüzgarın yüküyle arkaya doğru esniyor. Böylece arabanın yüzey alanı ve dolayısıyla sürüklenme azalırken, son hız da artıyor.

Buna ilk Bahreyn’de şahit olduk. Red Bull, büyük arka kanatları sayesinde orta sektörde Mercedes’ten 0,5 saniye hızlıydı. Uzun düzlüklerdeyse büyük arka kanada rağmen son hız anlamında üstündü. Ben dahil tüm Formula 1 camiası, bu durumu Honda motorunun üstünlüğüne bağlamıştık. Ve mutlu olmuştuk. Ancak bu noktada şimdi bir şüphe doğdu. Esneyen arka kanat sayesinde rüzgar direnci azalan Red Bull, daha yüksek son hızlara çıkmayı başarmıştı.

Elbette Red Bull’un başarısını tek bir parametreye bağlamak doğru değil. Bir yarış arabasının başarılı olması için yavaş virajlar, orta hızlı virajlar, hızlı virajlar, ani yön değişimleri, lastik kullanımı, motor gücü, düzlük hızı gibi parametrelerin tamamında belli bir seviyede olması gerekir.

Ancak arka kanadın, bu parametrelerin üçüne doğrudan etkisi var.

Red Bull’un FIA’ya Tepkisi

FIA’nın testler konusunda aldığı önlemlere her iki cepheden de itiraz geldi. Red Bull’un patronu Christian Horner, “FIA sezon içinde kuralları değiştiriyor. Bunu kabul etmiyoruz.” dedi.

Peki haklı mı?

Hemen söyleyeyim, haklı değil. Horner, ülkemizde “şark kurnazlığı” olarak anılan, son derece antipatik bir yöntemi uyguluyor. Çünkü FIA yönergesinin 3.9 numaralı maddesi testler konusunda son derece net.

3.9 .....

3.9.9 In order to ensure that the requirements of Article 3.8 are respected, the FIA reserves the right to introduce further load/deflection tests on any part of the bodywork which appears to be (or is suspected of), moving whilst the car is in motion. (Madde 3.8'in gerekliliklerine uyulmasını sağlamak için FIA, araç hareket halindeyken hareket ediyor gibi görünen (veya hareket ettiğinden şüphelenilen) üstyapının herhangi bir parçası üzerinde ilave yük/sapma testleri uygulama hakkını saklı tutar.)

Sonuç olarak FIA, gerekli gördüğü durumlarda ilave test yapma hakkını garanti altına almış durumda. Yani Horner’ın iddia ettiği gibi kural dışı bir durum yok.

Horner’ın bu maddeyi bilmemesine imkan var mı? Bence yok. O halde bu açıklamayı neden yaptı? Yanıtı size bırakıyorum.

Mercedes Cephesinin FIA’ya Tepkisi

Mercedes cephesiyse FIA’ya farklı nedenle tepki gösteriyor. McLaren teknik patronu Andreas Seidl, “Eğer kural belliyse ve ek testler uygulanacaksa, bunu uygulamak için neden Fransa’ya kadar bekleniyor? Ayrıca ilk ay için neden %20 sapma izni veriliyor?” diye sordu.

Haklı. Çünkü her ne kadar şampiyonluk yarışında yer almasa da McLaren’ın farklı dertleri var. McLaren, şampiyonada ezeli rakibi Ferrari’yle müthiş keyifli bir mücadele içinde. Bu mücadelede her şampiyona puanı para demek, yani çok önemli. İşin doğrusu, McLaren’ın paraya Ferrari’den çok ihtiyacı var. Eğer bu kanatlar kullanılmaya devam ederse, geçtiğimiz 4 yarışa ek olarak gelecek 4 yarışta da esnek kanat kullanmayan takımlar dezavantaj yaşayacak. Yani mağduriyet 4 yarıştan 8 yarışa çıkacak.

Red Bull patronu Horner, “Kural değişimine bu kadar kolay uyum sağlamamızı kimse beklemesin. O nedenle verilen süre normal.” dedi.

Bu açıklamada iki tane ters nokta var: İlk tersliği yukarıda yazdım. Bu, bir kural değişimi değil.

İkinci noktaya cevabı Toto verdi. Toto, “Kimsenin şapkadan yeni bir arka kanat çıkarmasını beklemiyorum. Bu nedenle Monaco’da buna itiraz etmedik. Ama Bakü’ye kadarki 4 haftalık süre yeni bir arka kanat için yeterli.” dedi.

Ve üzerine bir de tehdit savurdu. Toto, “Eğer Bakü’de bu kanatlar değişmezse protesto edeceğiz. İşler çirkinleşecek ve konu uluslararası spor mahkemesine kadar gidebilir.” dedi.

Andreas Seidl, “Biz kimseyi protesto etmek istemiyoruz. Konuyu kapılar arkasında çözmeye çalışıyoruz. Bakü’ye kadar bazı değişiklikler olmazsa ne yapacağımıza karar vereceğiz.” diyerek protesto edebileceklerinin sinyalini verdi.

Protesto edilirse ne olur?

Doğruyu söylemek gerekirse bilemiyorum. Ross Brawn, “Protestolardan bir sonuç çıkacağını sanmıyorum.” dedi.

Ne olacağını görmek için bir haftadan az süre kaldı.

Red Bull’un Karşı Atağı: Ön Kanatların Esnemesi

Red Bull cephesi, Mercedes’in tehdidine, tehditle karşılık verdi. Danışman Marko, “Eğer Mercedes bizim arka kanadımızı protesto ederse, biz de onların ön kanadını protesto edeceğiz. Onların da ön kanadı esniyor.” dedi.

Peki bu cephede durum nedir?

Burada da %50-%50 bir durum söz konusu. Red Bull hem haklı hem de haksız.

Ön kanatlar temelde arka kanatlardan daha ağırdır. Yani arka kanadın esnemesi, ön kanatlardan daha normal gelebilir. Ama değil. Çünkü ön kanatta ağırlığı oluşturan parametrelerden ikisi burun konisi (nose cone) ve ön kanadın içine yerleştirilen balastlardır (ağırlık).

Arka kanatların içine balast yerleştirilmez. Arka kanat yüksekte duran bir aerodinamik eleman olduğu için balast koyulması durumunda arabanın ağırlık merkezi yükselir. Bu durum bir yarış arabasında en istenmeyen konudur. Yani ön kanadın içine ağırlıklar yerleştirilirken, arka kanada yerleştirilmez.

Fakat esneme konusunda bir nüans farkına dikkat çekmek isterim. Mercedes’te ve hatta Red Bull dahil diğer 9 takımda ön kanatlar esnemiyor. Ön kanatların üzerindeki küçük kanatçıklar esniyor. Kurallar açısından bakıldığında bunların esnemesi de yasak. Bu nedenle Red Bull %50 haklı. Ama kendi kanatçıkları dahil diğer tüm takımların kanatçıkları esniyor, kısaca takımların tamamı bu durumdan etkilenir.

Söz konusu kanatçıkların yüksekliği ve uzunluğu FIA tarafından belirlenmiş durumda. Mevcut ölçüler doğrultusunda, son derece ince üretilen bu kanatçıkların havanın yükü altında

esnemesinin engellenmesi hemen hemen imkansız gibi. Takımlar kanatların esnememeleri için metal tutucular kullanıyorlar. Tüm bunlara rağmen kanatlar esniyor. Mühendislik açısından izin verilen ölçülerde ve son derece ince olan kanatçıkların esnememesi için farklı bir teknik yönerge gerekebilir.

Kişisel görüşüm, FIA’nın daha çok ön kanadın kendisinin esnemesine odaklanacağı yönünde. Kanatçıkların esnemesineyse kısmen tolerans gösterebileceklerini düşünüyorum.

Ama ne olacağını bu hafta göreceğiz. Heyecanla bekliyorum.