Bu yazımda arkadaşlar araçlara etki eden yol tutuş, güvenli hızlanma, güvenli yavaşlamada çok büyük önemi olan rüzgar sürtünmesinin araçlarda nasıl en aza indirildiğini ve bu kuvvetin yol tutuşta araçlarda aerodinamik parçalar sayesinde nasıl en etkin biçimde kullanıldığını açıklamaya çalışacağım. İyi okumalar. (Yazımın belli kısımlarında alıntılar vardır)
Araçlarda Aerodinamik, genel anlamda havanın kuvvetsel etkilerini inceleyen bilim dalıdır. Katı bir cisim etrafında akan hava veya hareketsiz duran hava içinde hareket eden katı cisim söz konusu olduğunda hava, aerodinamik kanunlarına uygun davranır. Havanın göreli hareketinden kaynaklanan kuvvetler taşıma ve sürükleme kuvvetleridir. Direnç kuvvetleridir. Hava taşımacılığında bu iki kuvvet önemli yer tutarken kara nakil araçları için belli bir hıza kadar sadece direnç sürükleme kuvveti göz önüne alınır. Ancak çok hızlı araçlarda örneğin Formula 1 yarış arabalarında taşıma kuvveti (aracın yol tutuşuyla ilgili olarak) dikkate alınması gereken değerlere ulaşır. Kuvvetler, hızın karesi ile orantılıdır.
Araçlarda Aerodinamik
Otomobillerin hava sürtünme katsayısının düşük olması ve havanın içinden daha kolay geçebilmesi, hem aracın dengesini hem de yakıt tüketimini olumlu etkiler. Bu doğrultuda otomobiller rüzgar tünellerinde test edilerek, spoyler ve kanatlar yardımıyla en uygun hava direnci katsayısına ulaşırlar. Hava direnci katsayısı (birimi Cd’dir), bir otomobilin ne kadar dirençle karşılaşacağını gösterir. 1960’lı yıllarda 0.5 Cd olan değerler, günümüzde 0.3’lere inmiş durumda. Bunun nedeni de günümüz otomobillerinin eski modellere göre daha az hava sürtünmesi yaratacak şekilde tasarlanması.
Son dönemlerde hava akımını kolaylaştırmak ve sürtünmeyi azaltmak amacıyla da otomobillerin dizaynlarında yuvarlak hatlar kullanılıyor. En ideali bir su damlasının şeklidir. Uçakların kanatlarının uzunlamasına kesiti incelendiğinde su damlasına benzediği yani önde yuvarlak ve kalın, arkada ince olduğu görülür. Hortum, Tayfun gibi şiddetli rüzgarların tehlikeli olmalarının bir nedeni alçaktan eserek yukarı doğru basınç oluşturması ve önüne çıkan herhangi bir kütleyi yukarı doğru savurmasıdır. Bu tipte bir etki de hızlı otomobillerde meydana gelir.Aracın hızı arttıkça üzerindeki basınç düşer, düşen basınç araç üzerinde emme etkisi yapar ve alttan giren hava aracı yukarı kaldırmak için basınç uygular. Oluşan bu basınçlar aracın tekerleklerinin zeminle temasını en aza indirir ve hatta virajlarda aracın savrulmasına veya takla atmasına neden olabilir. Bu nedenle yarış otomobillerinin alt yapısına eğrilik verilir fakat yine de bu etkinin önüne tam olarak geçilemez.
Hızlı bir şekilde giden yarış arabasını rüzgar zemine adeta yapıştırır diğer yandan aracın altına altına giren hava aracı kaldırmak için etki yapar. Binek araçlarda tehlike bu boyutlarda değildir fakat savrulma riski vardır. Porsche 1966′dan 1969′a kadar ürettiği 911 modelinde ağırlığı artırarak soruna pratik bir çözüm bulmuştur. Aracın ön tarafına döküm demir sağ ve sol tarafına birer akü koyarak aracın yere yapışmasını sağlamıştır. Daha akıllıca bir çözüm ise Spoiler (Rüzgarlık) kullanımı ile gelmiştir.
Havanın araç üzerindeki sürtünmesi ne kadar pürüzsüz ve kesintisiz olursa o kadar başarılı sonuçlar alınmaktadır. Bu amaca yönelik olarak:
- Kapı camlarının ve farlarının araç kaportasıyla bir yüzeyde dizayn edilmesi
- Yan aynaların aerodinamik özellik taşıması
- Ön ve arka camların daha yatık bir şekilde tasarlanması
- Lastik oyuklarının genişletilmesi
- Çamurlukların örtülmesi
- Ön ve arka tekerlekler arasına etekler yerleştirilmesi
- Araç altındaki girinti ve çıkıntıların kamufle edilerek düzleştirilmesi
- Ön panel altına hava kesiciler yerleştirilmesi gibi çalışmalar yapılmaktadır.
Araçlarda aerodinamik yapıyı korumak için spoilerle kullanılmaktadır.
i8 tünel test videosu:
Spoiler (Rüzgarlık)
Spoiler, rüzgarın akış yönünü değiştiren anlamına gelen bir terim ve bir yönüyle de uçak kanadını andırıyor. Ancak uçak kanadında bombe, alt yüzeye daha fazla basınç uygulanması ve dolayısıyla kanadın yükselme eğilimi göstermesi için spoierden farklı olarak üst yüzeye veriliyor. Otomobil spoilerindeyse bombe, yere bastırmayı sağlamak için alt yüzeyde oluyor. Bu bastırma kuvveti otomobilin yol tutuş özelliklerini artırarak, virajlarda savrulma eğilimini minimuma indiriyor. Bir otomobilde ön, arka ve yanlara takılan özel tasarımlı spoylerler sayesinde, alttan geçen hava akımı azaltılarak, otomobilin yere daha fazla tutunması sağlanıyor. Formula 1 araçlarının ağırlığı yaklaşık 600 kg olmasına rağmen, 240 km/s hızla giderken ön ve arka spoylerler sayesinde, yol dönme dolaplardaki gibi ters dönse bile otomobil baş aşağı gidebiliyor. Çünkü otomobilin yere verdiği ağırlık, spoylerler sayesinde üç kat artabiliyor.
Otomobile spoiler takılması, çok hassas bir konu. Çünkü yol tutuş artırılmaya çalışılırken yapılan küçük bir hata, aracın rüzgar direnciyle ilgili sorunlar yaşamasına neden olabiliyor. Yukarıda da belirtildiği gibi amaç, rüzgarın yardımıyla otomobili yere bastırmak. Eğer spoiler yanlış dizayn edilirse, otomobil yere basacağı yerde daha çok havalanabilir. Bu da kötü sonuçlar doğurabilir. Fren balataları, egzoz sistemi, radyatör gibi soğutulması gereken parçalara gelen havanın şiddetini ve yönünü değiştirmemek gerekiyor. Ayrıca spoilerin yapımında kullanılan maddenin ve otomobille bağlantılarının sağlam olması da büyük önem taşıyor. Yanlış veya zayıf bağlantılar sonucunda, yüksek hızlarda otomobile uygulanan rüzgar basıncının da etkisiyle spoiler kırılabiliyor veya yerinden çıkabiliyor. Yerinden çıkan spoiler parçalarının bir kazaya neden olma olasılığıysa çok yüksektir.
Teşekkürler…