ground effect

schumaster schumaster
uçaklar ve otomobiller için iki ayrı anlama gelen aerodinamik terim. birincisi, bir uçak yere çok yakınken ona uygulanan ekstra kaldırma kuvvetidir. normalde uçağın kanatları onu havada tutmak için hava akımından faydalanarak yukarı doğru kuvvet uygulanmasını sağlar ama bu kuvvet yere çok yaklaşınca daha da artar. bu olay belki uçuş için daha verimlidir ama uçağın yere inmesi gerektiğinde büyük problemler çıkarabilir. iniş sırasında uçak yere yaklaşarak yavaşlamaktadır ama bu olay nedeniyle yavaşlamasına rağmen yere yaklaşamaz, havada hızın sıfırlanması ve düşme tehlikesi ile karşılaşılır. bu olay ancak pilotun tecrübesi ve yeterli iniş yolu uzunluğuyla çözülebilir.

olayın sebebine kesin olarak karar verilemese de oldukça mantıklı ve destek gören bir açıklama vardır. bunu daha iyi anlayabilmek için önce uçak kanadının işlevine bakmak gerekir. amaç kanadın üzerinde düşük hava basıncı, altta da yüksek hava basıncı oluşturmaktır. böylece bir kaldırma kuvveti oluşur ama aynı zamanda hava her akışkan gibi düşük basınç tarafına geçmek isteyecektir. bu geçiş kanatların uçlarında olabilir. alttaki hava daireler çizerek yukarıya geçer ve yukarıdaki düşük basınç artmaya başlar. bir bakıma bu geçiş kanadın verimliliğini azaltır, ama bu olay sadece uçlarda olabileceği için kanadın diğer kısmının ürettiği kaldırma gücü yetmektedir. aslında ne kadar uzun kanat kullanılsa kenarlardaki bu üste geçiş nedeniyle oluşan kuvvet kaybı o kadar etkisiz hale gelir ama uzun kanatlar da uçağın manevra kabiliyetini azaltmaktadır.

olayın özü bu, şimdi yere yaklaşınca ne olduğuna bakalım. uçakla yer arasındaki mesafe çok azaldığında az önce bahsedilen daireler çizerek üste geçen hava akımına manevra alanı kalmaz ve sonuç olarak üste geçemez. kanadın verimliliğini düşüren bu olay kalktığında teorik olarak uygulanması gereken kaldırma kuvveti azalma olmadan gerçekleşir yani normal şartlara göre daha fazladır. bu da uçağın yere inmesini zorlaştırır.

otomobillerdeki anlamına gelince tamamen ters bir mantığa geçiş yapmamız gerekir. bir otomobil tasarımcısının amacı onu mümkün olduğunca yere bastırmaktır (bkz: downforce). bunu yapabilmek için kanatları kullanabilir ama bu durumda ne kadar downforce elde etse o kadar da drag'la karşılacaktır. ama formula 1'deki takım mühendisleri 1970'lerde drag'a neden olmadan downforce üreten yani ideal bir sistemi fark etmişlerdir. her ne kadar bu sistem daha önce de denenmişse de genelde colin chapman'ın lotus'u öncü kabul edilir. chapman otomobilin tabanında önde ince olan, arkaya doğru genişleyen bir hava kanalı açar. otomobilin önü zaten yere neredeyse yapışık olduğu için yer ve bu kanal birleşince sanal bir tünel oluşur. otomobil bir hıza kavuştuğunda hava bu tünele girer ve arkaya doğru geniş bir hacme ulaşınca hava basıncı düşer. bu nedenle otomobil üzerinde bir emme efekti oluşur ve yere yapışır.

ground effect sayesinde kazanılan downforce kanattan gelene göre hem çok daha büyük hem de çok daha verimliydi. bu yüzden lotus çok büyük sansansyon yarattı. aslında ground effect'in kullanılabilmesi için esnek süspansiyon parçaları gerekiyordu ve ferrari bu parçaları amacına uygun tasarlayamamıştı. pilotların söylediğine göre ferrari'nin kontolü çok zor ve tehlikeliydi. iddialara göre enzo ferrari, eğer kendi otomobili tehlikeliyse, diğer esnek süspansiyon kullanan otomobillerin de tehlikeli olabileceği konusunda fia'yı ikna ederek bu süspansiyonu yasaklattı. sonra başka bir deneme de brabham'dan geldi. otomobilin altına bir fan yerleştirerek düşük hava basıncı elde etti ama fia bunu da yasakladı.

aslında bütün bu yasaklara rağmen gerçek ground effect felsefesinin verimliliğine ulaşılamasa da otomobili, kuralların izin verdiği ölçüde yere yakın tasarlayarak diffuser sayesinde düşük hava basıncı yaratmak mümkün ama fia her yeni kuralla otomobilin ve ön kanadın yerden yüksekliğini arttırarak bu mantığın uygulanmasını daha zor hale getiriyor. hatta son kural değişikliklerinde diffuser da yenilendi.

tabi fia bu yeni kuralları teknolojiyi engellemek adına getirmiyor. gerçekten de ground effect tasarımları büyük tehlikelere neden oluyor. otomobilin altından geçmesi planlanan düşük hacimdeki hava akımı bazen (tümseklerde veya virajlarda) sıfırlanabiliyor ve otomobilde anlık ters tepkiler meydana gelebiliyor. sadece ground effect mantığında değil formula 1'de kullanılan diğer ilginç tasarımlar sonucunda bir sürü korkunç kaza yaşandı. bir anda, yere yapışması gereken otomobillerin havalandığı bile görüldü. ayrıca (bkz: ayrton senna nın ölümü).

ground effect mantığının yol otomobillerine geçmeyişinin sebebi de tabi ki yine bu tehlikeler. aslında bu olay yol otomobilleri için daha da tehlikeli çünkü yollarda karşılaşılacak tümsekler pisttekilere göre çok daha büyük. birkaç otomobil modeli için gerçek ground effect mantığına göre üretildiği söylense de tam olarak verimlilik sağlamak çok zor.