Bir kamyonun aerodinamik katsayısının bir Formula 1 aracınınkinden daha iyi olduğunu biliyor muydunuz?

Ancak aerodinamik dirençte başka faktörler de rol oynar. İşte kilit nokta da burada: bir kamyonun aerodinamik katsayısı Formula 1’inkinden daha elverişlidir, ancak bir F1’in aerodinamik direnci daha düşüktür. Bunu daha ayrıntılı inceleyelim.

Aerodinamik direnç

Aerodinamik direnç, belirli bir cismin (bu durumda bir otomobil, bir kamyon ya da bir Formula 1 aracı) havada hareket ederken karşılaştığı, harekete karşı koyan kuvvettir. Bu direnç bir formülle hesaplanır; bu formülü ezberlemeniz gerekmez. Yalnızca havanın yoğunluğu, cismin ön yüzey alanı, aerodinamik katsayısı ve cismin havaya göre hızının karesi gibi faktörlerin çarpımı olduğunu bilmek yeterlidir.

Burada nesneleri karşılaştırdığımız için havanın yoğunluğu ve hız bizim için önemli değil. Bilmeniz gereken şu: bir cismin nihai aerodinamik direnci, diğer faktörlerin yanında aerodinamik katsayı ve rüzgâra karşı çıkan ön yüzey alanı tarafından belirlenir ve her ikisiyle de doğru orantılıdır.

Aerodinamik katsayı

Aerodinamik katsayı, aerodinamik direnç katsayısı olarak da adlandırılır; belirli bir yüzeyle ilişkili, birimsiz (yani ölçü birimi olmayan) bir sayıdır. Bir cismin akışkan bir ortamda (bizim durumumuzda hava) hareket ederken gösterdiği direnci, havanın akışını tamamen durdurabilen ideal bir cisme kıyasla ölçer.

Havanın tam dik olarak çarptığı bir duvarın aerodinamik katsayısı Cx=1’dir. Havaya dik duran düz bir plaka ise bu değerin üzerine çıkar; plakanın arkasında hava geçerken oluşan etki nedeniyle Cx 1,2’nin üzerine çıkar. Bu yüzden bir aracın aerodinamiğinde arka tasarım çok önemlidir ve Cx değeri sadece bu bölgenin değiştirilmesiyle bir arabadan diğerine değişebilir.

Daha önce de belirttiğimiz gibi, Cx ne kadar düşükse aerodinamik direnç açısından o kadar iyidir. Geometrik cisimlerin aerodinamik katsayılarına örnek olarak bir küre için 0,47, bir koni için 0,50 ve bir küp için 1,05 verilebilir. Başta söylediklerimizi hatırlayalım: seri üretim normal bir otomobilde Cx 0,25 ile 0,30 arasındadır; bir kamyonda yaklaşık 0,7’dir; açıkta tekerlekleri ve değişken kanatları olan bir Formula 1 aracında ise… Monza gibi pistlerde yarışırken 0,7-0,8’den, Monako’da ise 1,2’ye kadar değişebilir!

Şimdi yalnızca aracın hareket ettiği X ekseni yönündeki katsayıya odaklanıyoruz; ancak Cy (yanal) ve Cz (dikey) aerodinamik katsayıları da mevcuttur. Bu bizim konumuz değil, ancak bilmekte fayda var: bir F1 aracında, kanat ayarlarıyla oynanarak yüksek bir Cz elde etmek için Cx feda edilir (bu da downforce, yani aşağı doğru basınç sağlar). Bu nedenle, az yük istenen “hızlı” pistlerde bir F1 aracı, aerodinamik direncin daha az etkili olduğu ama aracın yere yapışıp viraj performansının artması istenen yavaş pistlere göre daha iyi bir aerodinamik katsayıya sahip olur.

Ön yüzey alanı

Ön yüzey alanı bu denklemde anlaşılması en kolay terimdir: cismin ilerlemek için hareket ettirmesi gereken hava cephesinin büyüklüğüdür. Başka bir deyişle, önden bakıldığında kapladığı alan. Bir araçta burada gövdenin boyutları, ama aynı zamanda dikiz aynaları, lastikler gibi unsurlar da rol oynar.

Bir binek otomobilin ön yüzey alanı yaklaşık 2 metrekare olabilir. Bir Formula 1 tek koltuklu aracının ise yaklaşık 1,4 metrekare civarındadır. Modern bir kamyonun ise 8-9 metrekare civarındadır. Açıktır ki geniş bir iç mekân elde etmek için en verimli biçim (kamyonda kutu biçimi), aerodinamik direnç açısından en az verimli olandır, çünkü ön yüzey alanı en büyük olanıdır.