⦁ Formula 1'in 2021 sezonu, 2014'den beri en belirsiz sezon başlangıcı olabilir. Bizleri önemli sürprizler bekliyor. Lansmanlarda takımların arabalarını gizlemesi de sanki bunun habercisi gibi.


 
⦁ FIA, kuralları değiştirerek üç noktayı hedefliyor:
 
İlk hedef, üretilen yere basma kuvvetini azaltarak lastiklerin üzerindeki yükü hafifletmek. Bu sayede lastik hasarlanmalarının önüne geçerek sporu daha güvenli hale getirmek.
İkinci hedef, arabaların arkasındaki türbülansı azaltarak arkadaki arabaların öndeki rakiplerini daha yakından takip etmelerini ve dolayısıyla geçişi kolaylaştırmak.
Üçüncü hedef, maliyetleri azaltmak. FIA, kural değişimlerine rağmen bir yandan geliştirmeyi de sınırlayarak Covid nedeniyle sarsılan otomotiv firmalarının yüksek geliştirme maliyetlerinin önüne geçmek istiyor. Hem de küçük takımların ayakta kalarak daha rekabetçi olmalarının yolunu açıyor.
 
⦁ FIA, yukarıdaki üç hedefe ulaşmak için dört alana odaklandı: Aerodinamik alan, araçların ağırlığı, lastikler ve finansal önlemler.
 
Lansmanlar
 
Lansmanlardaki arabaların görüntülerine ilk bakıldığında, geçen sezonla aralarında çok değişiklik göze çarpmayabilir. Ama bu seneki araçların geçen seneki araçlarla benzerlikleri bizleri aldatmasın. Lansman araçları, değişikliklerin gizlendiği şov araçlarıdır. Kimse arabasının son halini hemen gösterip rakiplerine kendi fikirlerini kopyalamak/geliştirmek için fırsat sağlamak istemez. Özellikle de bu sezon. Çünkü pandemi nedeniyle sezonun ötelenmesi durumunda rakipler süratle fikirleri kopyalayarak kendi araçlarına uygulayabilirler. 

Her ne kadar aracın pek çok bölgesinin geliştirilmesi jetonlarla yasaklanmış olsa da takımlara geliştirme için bazı alanlar bırakılmış. Yani takımlar hala fikir kopyalayabilirler.

Tüm bu nedenlerle, gerçek arabaları görmek için kış testlerine kadar beklememiz gerekecek. Hatta ilk yarışa getirilen araçlar, kış testlerindeki araçlardan da farklı olacaktır. Bu belirsizlikler arasında, yine de bu sezonun kural değişimlerine kısaca bakacağız. Ayrıca kural değişimlerinin arabaların tasarımlarını nasıl etkileyebileceği yönünde “tahminler” yapacağız.
 
Kural Değişiklikleri Hangi Takımların Lehine Olabilir? 
 
Aerodinamik değişiklikler:
 
Bu sezondaki aerodinamik kural değişikliklerinin, özellikle Red Bull, Alpine, Ferrari ve McLaren gibi arkası yüksek (high rake) tasarlanan araçlar için dezavantajlı olduğuna inanıyorum.

Aerodinamik değişiklikleri incelemek için öncelikle şu basit prensibi anlamamız lazım: Akan havanın hızı arttıkça basıncı düşer. Yarış arabalarının altındaki havanın basıncının düşük olması istenir. Arabanın altındaki havanın basıncı ne kadar az olursa, dış atmosfer arabayı yere o kadar çok bastırabilir. Yani yere basma kuvveti fazla olur. Yere basma kuvveti yüksek olan arabanın viraj hızı da yüksek olur.

Buradan çıkaracağımız sonuç: Yüksek yere basma kuvveti elde etmek için arabanın altındaki havanın hızla arka difüzörden çıkması lazım.

Arkası yüksek (high rake) arabalarda difüzörler daha büyük tasarlanabilir. Bu sayede arabanın altındaki havanın difüzörden tahliyesi daha hızlı olur. Red Bull’un şampiyon olduğu dönemlerde, uzun süre bu tasarımın avantaj olduğu düşünüldü. AMA DEĞİLDİ. Mercedes'in alçak arka kısımla (low-rake) yedi defa şampiyon olmasıyla “high-rake” konsept hakkında soru işaretleri doğdu ve konsept sorgulanmaya başladı. Konseptin sorgulanmasının nedeni şu: Arabanın arkası daha yüksek olduğu için o bölgedeki hava miktarı da daha fazla. Arka tarafta, arabanın altında bulunan havanın miktarı arttıkça, havanın yönetilmesi zorlaşır. Arka bölümdeki denge olumsuz etkilenir.

Ayrıca arabanın arkası yüksek olduğu için tabanla zemin arasındaki mesafe fazla. Sürüş sırasında, tabanın yanlarından arabanın altına girmek isteyen hava miktarı da artıyor. O nedenle arkası yüksek tasarımlı arabalar, üflemeli difüzör veya taban üzerindeki kesikler gibi yardımcı elemanlara daha çok ihtiyaç duyar. Bu yazıdaki konularımızdan biri olan taban kesikleri, arabanın dışındaki havanın, arabanın altında akan havayla arasına bir “hava perdesi” çekmesine yardımcı olur. Oluşturulan hava perdesi sayesinde arabanın altındaki hava kesintiye uğramadan önden arkaya akar ve difüzörden çıkar.

Mercedes ve Aston Martin gibi arkası alçak arabalarda (low rake) difüzör daha küçük tasarlanır. Bu da hava tahliyesini zorlaştıracağı için bir dezavantaj gibi duruyor ama aslında değil. Çünkü araba alçak olduğu için arabanın altından tahliye edilmesi gereken havanın miktarı daha az. Ayrıca taban alçakta konumlandığı için tabanın yanlarından hava girmesi de daha zor. Dolayısıyla Mercedes ve Aston Martin gibi arkası daha alçak tasarlanmış arabalar, tabandaki kesiklere daha “AZ” bağımlıdır.



Resim x: Tabandaki kesikler (kırmızı elips) ve oluşturdukları hava perdesi (kırmızı oklar)

Tasarım felsefelerindeki doğruya rağmen Mercedes ve Aston Martin'i bekleyen başka bir tehlike var. Mercedes ve Aston Martin pistteki en uzun arabalar. Bu nedenle arabanın altından akan havanın geçmesi gereken mesafe daha uzun. Yani hava, daha uzun süre arabanın altında kalacak. Taban kesiklerinin yasaklanması, daha uzun arabalar olmaları açısından bir risk oluşturuyor.

Doğruyu söylemek gerekirse bu sezonda yeni kurallarla başarı için ideal olan, Mercedes gibi arkası alçak ve Red Bull gibi dingil mesafesi kısa bir arabanın sıfırdan tasarlanması olurdu. Ama maliyet kaygıları nedeniyle arabaların geliştirilmesi kurallarla sınırlandı. Jeton (token) kurallarının yanı sıra bütçelere de limitler getirildi. Ayrıca takımların rüzgâr tünelinde geçirecekleri süreler azaltıldı. Bu sınırlamalar nedeniyle takımlar, 2020 sezonunda yarıştıkları arabaları yaklaşık %40 - %60 oranında 2021 sezonuna aktarmak zorunda. Yepyeni bir konsept geliştirmek için yeterli jetonları ve yeterli rüzgâr tüneli saatleri yok.
Sonuç olarak, kural değişimleri arkası alçak ve daha kısa arabaların lehine.
 
Aerodinamik Kural Değişimleri ve Etkileri:

Yukarıdaki kısa girizgahtan sonra yeni aerodinamik kuralların etkilerini inceleyebiliriz.

Taban Kesikleri:

Alttaki resimde, 2021 sezonunda yasaklanan kesikleri görebiliriz. Taban üzerindeki bu kesiklerin temelde iki görevi vardır:



⦁ Tabanın üzerinden akan temiz havanın arka lastiklere ulaşmasını engellemek. Formula 1 arabalarında, kirli hava en çok lastiklerde oluşur. Bu kirli hava, arabanın dengesine olumsuz etki eder. O nedenle taban üzerinden akan temiz havanın arka lastiklere ulaşarak arka tekerleklerdeki türbülansı artırması istenmez. Kesikler de bunu engellemek için vardır.



Resim x: Kesiklerin, havanın arka lastiklere gitmesini engellemesi.

⦁ Kesiklerin ikinci etkisi, yukarıda bahsettiğim gibi arabanın altından akan temiz havayla atmosfer arasında bir “hava perdesi”oluşturmak. Bu perdeyi, 1980’lerin başında yer etkisini yaratan “etek”lere benzetebiliriz. Bu perde sayesinde arabanın önünden girip altından akan temiz hava, dışarıdan gelecek etkilere karşı korunur ve kesintiye uğramadan arka difüzörden çıkar.

Şimdi yukarıdaki iki maddede yazdıklarım, arabalardaki tasarımları nasıl etkiler, ona bakalım.

Öncelikle ilk madde:

Kesiklerin yasaklanması, takımları önlem almaya zorlayacak. Takımlar, bu zorlukların kısmen etrafından dolaşmak için vorteks jeneratörlerini kullanacaklar. Burada, vorteks jeneratörlerine kısa bir parantez açalım. Yarış arabalarındaki sivri uçlar ve kanatçıklar küçük vorteksler (girdaplar) yaratır. Pek çok uçtan yaratılan girdaplar birleşerek daha büyük girdapları oluştururlar. Bu girdaplar, mühendisler tarafından yönlendirici kanatçıklarla (turning vanes) yönlendirilerek yere basma kuvveti üretmek için kullanılıyor. Aşağıdaki resimde, Formula 1 arabalarındaki en önemli vortekslerden biri olan “Y250 vorteksi”ni (lacivert yazı) görmemiz mümkün. Bu vorteks, ön tekerleklerden dağılan kirli havayla (turuncu renkli) arka tekerlekler arasına girerek türbülansın artmasını engeller.



Resim x: Çizimde, ön kanatta yaratılan Y250 vorteksini görebilirsiniz. Bu vorteks, ön tekerleklerin yarattığı kirli havayla (turuncu renkli), arka tekerleklerin arasına girerek türbülansın artmasını engeller.

Şimdilik vorteks jeneratörleriyle ilgili paragrafı burada kapatıp, tabandaki kesiklere geri dönelim. Taban kesikleri yasaklandı demiştik. Böylece tabanın üzerinden akıp giden havanın önünde engel kalmıyor. Takımlar, taban kesiklerinin yasaklanmasıyla taban üzerinden akan havanın arka lastiklere ulaşmasını “barge board” bölgesindeki değişikliklerle önleyebilirler. Bu bölgede konumlandırılacak vorteks jeneratörlerinin (vortex generators) yaratacakları düzgün girdaplar, taban üzerinden akan havayla arka lastiklerin arasına girecektir. Böylece yukarıda ilk maddede yazdığım sorun kısmen çözülmüş olacaktır. 

Şimdi gelelim ikinci konuya:

İşte burada karşımıza bir sorun çıkıyor: Hava perdesi. Yani barge board bölgesindeki vorteks jeneratörleriyle tabanın üzerinden akan havanın lastiklere ulaşması engellenebilir. Ama kesiklerin sağladığı hava perdesinin yerine bu yöntemle herhangi bir çözüm koyamazlar diye düşünüyorum. Dolayısıyla yeni kurallar hava perdesinin önüne geçmiş oldu diyebiliriz. Eğer bu konuda bir çözüm bulunacaksa yine barge board bölgesine , burun konisinin altına (nose cone) veya barge board’dan hemen sonra tabana yerleştirilecek küçük kanatlara odaklanmak lazım. Yani kilidi çözecek kısım yine barge board bölgesi veya etrafı.

O nedenle bu jenerasyon arabalarda en kilit bölge “barge board” bölgesi ve burun konisi olacak bence. McLaren da tam da bu nedenle, yeni aracıyla yaptığı test sürüşünün fotoğraflarını paylaşırken bu bölgelerin fotoğraflarını fotoşopladı. O bölgeyi meraklı gözlerden korumak istiyorlar. Red Bull ve Alpha Tauri de lansmanlarında benzer önlemler aldı. Mercedes teknik patronu James Allison, “Arabayı meraklı gözlerden saklamak için bazı yeni parçaları arabaya takmadık.” dedi.

Difüzörler ve arka fren kanalları: 

Taban kesiklerinin yasaklanmasıyla gelen olumsuzluğa, difüzörler ve fren soğutma kanallarıyla ilgili değişiklikleri de eklediğimizde karşımıza zorlu bir süreç çıkıyor. Hem difüzörler hem de aerodinamik bir eleman gibi çalışan fren soğutma kanalları küçüldü. Difüzör kanatçıklarının yükseklikleri 50 mm kısaldı (bakınız alttaki çizim). Bu da arka kısımdaki yere basma kuvvetini olumsuz etkileyecek.



Resim 3: Difüzör kanatları 50 mm kısaldı. Bu da yere basma kuvvetini olumsuz etkileyecek.

Difüzör kanatlarının kısalmasının ve fren kanallarının küçülmesini dengelemenin üç yolu olabilir:

⦁ T-kanatlar: Arka tarafta yere basma kuvvetini kazanmanın yollarından biri T-kanatlar (Resim x, kırmızı ok).



Resim x: T-kanatlar. (Teknik çizim: Giorgio Piola)
 
⦁ Arka Kanatlardaki Kesikler: Arka kanatlarda yer alan ve difüzörle birlikte çalışan enine ve dikine kesiklerin yerleri, boyutları ve yönleri değişebilir. Şu aşamada net bir yorum yapamıyorum. Çünkü yeni difüzörlerden sonra arka kısımdaki hava akımının CFD modeli elimizde yok. Ama bu veriler takımlarda var ve bu kesikler değiştirilerek yere basma kuvvetinde artış sağlanması beklenebilir.



Resim x: Arka kanatlardaki kesiklere örnek.

⦁ Son olarak da arka kanatlar büyütülerek bu kural değişiminin etkileri azaltılabilir. Arka kanatların büyütülmesi, aerodinamik olarak sürüklenmeye (rüzgâr direnci) çok büyük bir etki yapar. Şöyle ki: Arka kanatlara eklenen her birim alan, sürüklenmeye birebir etki eder. Bu nedenle takımların, geçen seneki yere basma kuvvetlerini kazanmak için tercih edecekleri en son yol arka kanatları büyütmek olacaktır.
 
Aerodinamik değişikliklerin sonuçları:

⦁ Tabandaki kesiklerin yasaklanması “barge board” bölgesiyle kısmen dengelenebilir. Ancak hava perdesi etkisinin nasıl geri kazanılacağı konusu havada. Bunu görmek için sezonun başlamasını beklememiz gerekiyor.

⦁ Difüzörlerin ve arka fren kanallarının boyutlarının küçülmesinin etkileri daha ağır olacak. Sezon boyunca çok çeşitli varyasyonlarda arka kanatlar göreceğimizi düşünüyorum. Arka kanatlarda çok çeşitli enine ve dikine kesikler denenecektir. Ayrıca arka kanatların boyutsal anlamda biraz daha büyüyeceklerini tahmin ediyorum.

Araçların Ağırlığının Artırılması:
 
2021'de, F1 arabalarının boş ağırlıkları (pilot dahil, yakıt hariç) 746 kg’dan 749 kg’a çıkarılıyor. Aslında yarış arabasının hafif olanı makbuldür. Bu nedenle takımlar arabalarını kurallarda belirtilen ağırlıkların altında üretirler. Zorunlu olan minimum ağırlığa ulaşmak için de denge ağırlıkları (balast) kullanırlar. Her yarışta balastların yerleri değiştirilerek istenen dengeye ulaşılmaya çalışılır.

Peki hali hazırda ağır araba istenmezken, lastiklere binen yük azaltılmaya çalışılırken, araçların ağırlıkları neden arttı? Burada bir çelişki yok mu?

Aslında var, ama başka bir mecburiyet doğdu. Bu sezondaki ağırlık artışı, tamamen motor üreticilerinin talebiyle gerçekleşti. Mevcut motorların ağırlıklarında üst sınır 145 kg’dı. Yeni sezonda bu sınır 150 kg’a yükseltildi. Bazı motor üreticileri, mevcut motorların 145 kg’lık ağırlık sınırını tutturabilmek için egzotik malzemeler kullanmak zorunda kaldıklarını belirterek ağırlık sınırının artırılmasını talep ettiler. Bu sayede hem dayanıklı hem de hafif olan çok pahalı malzemeler kullanmayı bırakabilecekler. Onun yerine yine dayanıklı, biraz daha ağır, fakat daha ucuz malzemeler kullanabilecekler. 

Mesela Ferrari, önümüzdeki sezondan itibaren silindir kapağı ve bazı kritik komponentleri, çelikten üreteceğini açıkladı. Bu açıklama, aslında kural değişimini kimin talep ettiği konusunda da fikir veriyor. Talep bence de yerindedir ve sporu ucuzlatacağı için olumlu yaklaşıyorum.
 
Lastiklerin Değiştirilmesi
 
2021 sezonunda lastikler de değişiyor. Geçtiğimiz sezonlardaki hasarlar göz önünde bulundurularak lastiklerin daha dayanıklı olması hedeflendi. 

2021'de kullanılacak lastikler, geçtiğimiz sezon gerçekleştirilen üç yarıştan önceki antrenmanlarda denendi. Takımlar ve pilotlar, Portimao’da, Bahreyn’de ve Abu Dabi’de denenen lastiklerden memnun olmadıklarını söylediler.

Memnuniyetsizlik, aslında beklenen bir sonuçtu. Çünkü lastiklerin dayanıklı olması, çoğunlukla lastiğin sertleştirilmesiyle mümkündür. Sertleşme, lastiğin yüzeyle temasını azaltan bir etki yapar. Lastik yere basma etkisi altında ve virajlardaki yanal yüklerde daha az esner ve zeminle teması yumuşak lastiklere göre daha az olur. Daha az temas, virajlarda daha az sürtünme kuvveti, dolayısıyla daha fazla kayma demektir. Daha fazla kayma da daha düşük viraj hızları anlamına gelir.

Lastik konusunu şöyle formüle edebiliriz:

Dayanıklılık = Daha Sert Lastik = Zeminle temasın azalması = Daha Az Sürtünme = Daha Düşük Viraj Hızları  

Bu nedenle her hafta sonu seyrettiğimiz yarışlarda, genellikle lastikler sertleştikçe tur dereceleri artar. Pirelli, yeni lastiklerle birlikte hem ön hem de arka lastiklerdeki basıncı azaltacağını duyurdu. Yani daha düşük lastik basıncı belirleyerek, lastiklerin yerle temas yüzeyini artırmayı planlıyorlar. İdeal lastik basıncı ve olması gerekenden yüksek lastik basıncı arasındaki farkı aşağıdaki resimde bulabilirsiniz.



Resim x: Lastiğin fazla şişirildiği durumlarda (sağdaki resim), lastiğin zeminle temas yüzeyi azalıyor.

Lastiklerin sertleşmesinin bir olumsuz etkisi daha olacak. Lastikleri ısıtmak zorlaşacak. Bildiğiniz üzere her lastiğin bir ideal çalışma sıcaklık aralığı var. Arabalar ürettikleri yere basma kuvvetiyle lastikleri ısıtırlar. Ancak yukarıda aerodinamik değişikliklerde anlattığım üzere bu sene hem yere basma kuvvetinde bir azalma bekleniyor hem de lastikler sertleşiyor.
Bu iki etki, pilotların lastikleri ısıtmasını çok zorlaştıracak. Lastik yönetimi çok önemli olacak ve bu alanda iyi olan pilotların öne çıkmasını sağlayacak. Bu nedenle kış testlerinden itibaren yeni lastiklerin çok tartışılacağını düşünüyorum.

Lastiklerle ilgili son değişiklik de lastik setleri kullanım sayılarıyla ilgili. Geçtiğimiz sezonlarda, lastik seçimleri takımlara bırakılıyordu. O hafta sonunda kaç set sert, orta veya yumuşak lastik kullanılacağına takımlar karar veriyordu. Bu sezon Pirelli her yarışta tüm takımlara 2 set sert, 3 set orta, 8 set yumuşak lastik sunacak. Böylece takımların lastik seçme özgürlüğü ortadan kaldırılmış olacak.

2022’de, lastiklerin tekrar değişeceği ve 18 inç lastiklere dönüleceği düşünüldüğünde, geçiş senesindeki lastik değişiminin takımları fazlasıyla zorlayacağını söyleyebilirim. Bilinmezliğe etki edeceği için seyirci açısından kısmen olumlu. Ama lastik değişimi bu sezon sıkça eleştirilecek bence.

Finansal Kurallar:

FIA, sporda rekabeti artırmak ve sporu daha sürdürülebilir kılmak için birtakım önlemler aldı. Uzun süre önce alınması gereken bazı kararlar, COVID-19 pandemisinin katkısıyla öne alınmış oldu.

En önemli karar takımların bütçesinin 145 milyon dolar ile sınırlanması oldu. Şu aşamada takımların tamamı bu bütçenin üzerinde bütçeye sahip. Ama Ferrari ve Mercedes bu rakamın çok çok üzerinde. Her ikisi 450 milyon Dolar’dan büyük bütçelere sahip. Red Bull da 350 milyon Dolar bütçeye sahip ama geliştirme çalışmalarının bir kısmını Alpha Tauri’ye kaydırarak bu sınırlamanın altından kalkacak. Williams, Haas ve Alfa Romeo ise biraz bütçelerini artırma hakkına sahip olacaklar.
Dolayısıyla bütçe sınırı meselesini, 3 büyüklerin harcamalarını kısmaları için alınmış bir önlem gibi düşünebiliriz. Doğru da oldu.
Bütçe sınırının üç şekilde etki ettiğini göreceğiz:

⦁ Sonsuz bütçeye sahip takımlar, harcamalarını kısarak daha verimli olmak zorunda kalacaklar. Daha çok bütçe demek; daha iyi tesisler, daha çok ve daha iyi mühendisler demektir. Ayrıca jeton uygulaması gibi geliştirme çalışmalarındaki kısıtlamalar da büyük takımların performanslarını olumsuz etkileyecektir.

⦁ Geçtiğimiz sezonlarda, her takımın rüzgâr tüneli kullanım sayısı, haftalık olarak 65 defa ile sınırlıydı. Haftada 65 defa rüzgâr tüneline giren takımların maliyetleri çok büyük oluyordu. Yeni kurallara göre bu süre haftada 40 defa baz alınarak sınırlandı.

⦁ Son olarak puan sıralamasında geride kalan takımlara fırsat eşitliği doğuracak bir kural devreye alındı. Bu kural sayesinde küçük takımlar, rüzgâr tünelinde büyük takımlara oranla daha çok zamana sahip olacak. Haftada 40 defa üzerinden baz alınan rüzgâr tüneli test sayısı, takımın başarısına göre değişecek. Tablo aşağıda:



Bu doğrultuda, geçtiğimiz sezonda, takımların sezonu bitirdiği göre bu seneki test rakamları şu şekilde oluşuyor:



En zayıf takım en çok test hakkına sahip olarak, öndeki rakipleri yakalamak için bir şans verilmiş oluyor. Bu sistem, bir açıdan iyi iş çıkaran takımı cezalandırmak gibi olsa da diğer yandan fırsat eşitliği de sunmuş oluyor. Bu sayede bundan sonra çok geride kalan takımları görmeyeceğimizi umuyorum.

Yazıyı şimdilik burada kesiyorum. Yeni sezonda kurallarla ilgili anlatacak daha çok teknik değişiklik var. O konuları da sonraki yazılarımda anlatmayı umuyorum.

Fırat Keskin #F1