2014’te ortaya çıkan yeni güç üniteleri hibrid adı verilen elektrik sistemlerine sahip ve turbo ve frenleme enerjilerinden bataryayı doldurup, turun diğer kısımlarında -ki bu genellikle düzlüklerdir- güç olarak geri döndürebiliyorlar.

2014’ün motor kuralları yakıt sınırlamaları ile birlikte geldi. 2013’te bir yarışta yaklaşık 150kg yakıt kullanılırken, 2014 ile birlikte bu sınır 100 kg’a düşürüldü.

Canopy Simulations ekibi ellerindeki simülasyon teknolojisini çok iyi kullanıyor ve Formula 1’in 2017 şasi kuralları ile 2014’te ortaya çıkan motor kurallarının birbirini ne kadar dengeleyeceğini inceledi. Şimdiden söyleyeyim, bu yazının orijinali oldukça detaylı ve çok fazla teknik terime sahip. Cesareti olan buradan hüpletebilir. Ben oldukça sade bir şekilde anlatmaya çalışacağım.
Hibrid güç üniteleri ve enerji depolama yöntemleri

2014’ün başlarında takımlar bataryayı ne zaman dolduracaklarını araştırdılar ve kısa bir süre sonra bu konuda birer uzman haline geldiler. Mühendislerin ellerinde olan şarj ve tur zamanı getirisi fırsatları şu şekilde;

• Kısmi gaz verilen zamanlarda bataryayı doğrudan motordan şarj etmek
• Virajlara girerken gazdan ayağı erken çekerek yakıt tasarrufu yapmak
• Daha düşük yere basma konfigürasyonu ile düzlüklerde hızlı olmak ve aynı zamanda yakıt ve elektrik enerjisi tasarrufu yapmak.

Ancak Formula 1’deki temel kural şudur; “Olduğun yerde kalırsan, geriye gidersin.” Takımlar 2016 başı ile birlikte sıralamalar ve yarış şartlarında (lastikleri korumanın gerektiği durumlar haricinde) tam gaz gidebilmeye başladılar. Artık yakıt büyük bir sorun değildi ve kötü bir enerji kullanım stratejisi ile mükemmel enerji kullanımı arasındaki fark artık saniyenin onda biri değil, yüzde birleri olarak ölçülür oldu. Mercedes bir kez daha harika bir iş çıkardı ve motorlarını kullanan takımlar motoru bir kenara bırakıp aerodinami ile ilgilenmeye başlayabildiler.
2017 kuralları neler getiriyor?

Bu süreç sonucunda takımlar belli bir noktaya ulaştılar ve şimdi de 2017 aerodinamik kuralları ortaya çıktı. Araçların tur başına 5 saniye kadar daha hızlı olabileceği söyleniyor ve yeni aerodinamik kurallar hesaplanması gereken yeni şeyler ortaya çıkarıyor.

2017 değişikliklerine aşina değilseniz, ana değişiklikler şunlar;

1. Araçlar %9 genişleyecek (viraj dönme yeteneği artacak)
2. Daha büyük ve %25 daha geniş lastikler (daha fazla tutunma ve daha fazla sürüklenme)
3. Aracın ağırlığı kabaca 25 kg artacak (düzlükte daha yavaş hızlanma)
4. Aerodinamik değişiklikler: Daha büyük taban, daha geniş ön ve arka kanatlar, daha geniş sidepodlar (daha fazla yere basma kuvveti, daha fazla sürüklenme)

Bu değişikliklerin 2017 başında yere basma kuvveti ve sürüklenmeyi %25 artıracağını düşünüyoruz. Takımlar 2017 boyunca geliştikçe eskiye göre %50’ye varan daha fazla yere basma kuvveti ve sürükleme görebiliriz. Bunun üzerine lastik tutunmasındaki artış, viraj hızlarında çok fazla artış ve düzlük sonu hızlarda biraz düşüş göreceğiz. İşte bu yüzden, devasa kural değişiklikleri enerji kullanımına odaklanmamız gerektiğini bize işaret ediyor.

Aerodinami ve dolaylı olarak aracın pist üzerindeki davranışları tamamen değişiyor ve bu güç ünitesinin enerjiyi depolama ve kullanma yönetimini ciddi oranda etkiliyor. Enerji üretimine bakacak olursak, elektrik motorlarının kullandığı enerjinin büyük kısmı turbo şaftına bağlı MGU-H’den elde ediliyor. Geri kalanı da motora doğrudan bağlı olan MGU-K (Eski adı KERS) motorundan frenleme esnasında elde ediliyor. Yeni kurallar ikinci enerji üretim kaynağını biraz zora sokuyor.
Pist performansı nasıl etkilenecek?

Frenleme altında elde edilen enerjinin miktarı ne kadar uzun süre frende kaldığınıza bağlı. Barselona’da ilk viraj için 341 km/saat hızdan 123 kmh’ye düşüyorsanız 120kW güç ile 2.2 saniye boyunca enerji depolayabilirsiniz. Bunu tur içinde yeterli miktarda yaptığınızda kural sınırı olan 2MJ (Mega Joule)’a ulaşırsınız.

Şimdi sizi düşünceye sevk edebilecek iki şey söyleyelim:

• Eğer araca sürüklenme eklerseniz, düzlük sonlarında daha yavaş olursunuz.
• Eğer yere basma ve tutunma eklerseniz, virajlarda daha hızlı olursunuz.

Bu şeylerin ikisi de enerji üretimi fırsatlarınızı düşürecektir, çünkü gerekli frenleme süresi kısalıyor. 2017 simülasyonumuzda 319 kmh’den 135 kmh’ye sadece 1.6 saniyede düşülüyor. Öte yandan, daha önce yarım gazla dönülen virajlar aracın yere tutunması ile birlikte %100 gazla dönülecek ve bu, o süreçte herhangi bir enerji kullanamayacağınız, aksine elinizdekini de harcayacağınız anlamına geliyor. “Ne ekersen, onu biçersin” derler, üretmediğiniz enerjiyi de harcayamazsınız. Dahası, 2016’da ana düzlüğü geçmek 13 saniye alırken yeni araçlar ek sürüklenme ile birlikte bu düzlüğü 14 saniyede geçecekler. Bu da elektrik motorlarınızdaki güç üretimini stratejik olarak durdurmak isteyebileceğiniz anlamına gelir.

1. 2016 araçlarında 9. ve 11. virajlarda sürücülerin gazı bırakmaları gerekiyor. 2017 araçları ise bu virajlarda %100 gazla dönebilecek. Bu daha fazla yakıt kullanılması ve MGU-K’nın performans sağlama ihtiyacı için elektrik kullanması demek. Bu aynı zamanda yarım gazda elde edilen enerji üretimini de ortadan kaldırıyor.
2. Sürücü artık 9. viraj için fren yapmak zorunda değil ve bu MGU-K’dan enerji depolama fırsatını siliyor.
3. Düzlüğün sonunda, 10. viraja gelinirken 2017 araçları daha yavaş olacaklar ve dolayısıyla daha geç fren yapacaklar ve bu yine MGU-K’dan elde edilecek enerjiye mal oluyor.

Tüm bu enerji üretim sorunları yakıt tüketimi olarak geri dönüyor. Tepedeki takımlar 2016 araçlarını yarış boyunca 95 kg yakıt kullanabilecek hale getirebildiler. 2017’de ise azami yakıt kullanımı 105 kg’a çıkarıldı, ancak 2017 simülasyonumuz bize bu 105 kg sınırda kalmakta zorlanacağımızı söylüyor.



Simülasyonumuzda 2017 yılının başında araçların tur başına 4.7 saniye daha hızlı olacağını hesaplıyoruz. Ancak yarış boyunca 9 kg daha fazla yakıt tüketiyoruz ve aynı zamanda frenlemede %13.6 daha az enerji üretebiliyoruz. Ve tur boyunca %21.7 daha fazla enerji tüketmeye ihtiyacımız var.

Rakamlar birbirini dengelemiyor. Ürettiğimizden daha fazla enerji kullanamayız. Daha da kötüsü 2017 boyunca gerçekleşecek aerodinamik gelişmeler araçların 6.8 saniye daha hızlı olabileceklerini gösteriyor, ancak boşalmış bataryamız sebebiyle daha fazla yakıt (107.6) kullanmak zorunda kalacağız ve yarış boyunca sadece 105 kg yakıt kullanabilme kuralı sebebiyle bitime bir turdan daha fazla kalmışken depomuz boşalmış olacak.

Yaptığımız simülasyonlarda elektrik motoru ve içten yanmalı motor ile birlikte tam gaz gitmekle, mümkün olduğu kadar fazla enerji depolayarak sürmek arasında 0.5 saniyelik bir fark görüyoruz.

0.5 saniye büyük bir rakam, çünkü; Kötü enerji kullanımı ile iyi enerji kullanımı büyük fark yaratıyor. Sürücüler tek turda (muhtemelen geçiş yapmak için) büyük bir tur zamanı kazanabilirler, ancak sonraki turlarda enerji seviyesini artırmak için dikkat etmeliler ve bu da sizi arkanızdakine göre savunmasız bırakır.
Sonuç: Hibrid sistem şampiyonu belirleyecek

Sonuç olarak, takımlar 2016’da aerodinamik sürüklenme ve enerji kullanımı arasında bir denge bulmaya çalışırlarken 2017’de çok daha zor durumda kalacaklar. Yakıtı yarış sonuna kadar dengeli bir şekilde kullanabilmek ve sınırları aşmamak uğruna tur zamanlarından feragat edecekler, ancak bunu yapma şekilleri birbirlerinin yöntemlerinden çok farklı olabilir.

Aynı zamanda güç ünitesindeki enerji geri dönüşüm sistemi en verimli çalışan üreticiler geçtiğimiz üç yıla göre çok daha avantajlı olacaklar. İçten yanmalı motorun güç üretimi ve yakıt tüketimi önemli, ancak 2017’nin değişen aerodinami ve sürüklenmesiyle birlikte hibrid sistemin verimi ile birlikte pist üzerinde stratejik olarak nasıl kullanılacağı asıl hayati öneme sahip olan konu olacak.

Mercedes’in en başından bu yana hibrid enerji kullanımında verime odaklandığını ve turbo türbin boyut ve tasarımını içten yanmalı motor ve hibrid sistemin üretecekleri güce uygun şekilde tasarladığını biliyoruz. Motor gelişimindeki serbestlik ile birlikte diğer üreticilerin Alman ekibi yakalayıp yakalayamayacağı merak konusu.

###