Bir F1 aracında en çok göze çarpan ve ilgi gören parça ön kanattır. Aracın 1,8 metre genişliği boyunca uzanan ön kanat, aracın yere basma kuvvetinin üçte birine kadarını üretebilir ve ön lastiklere uygulanan yere basma kuvvetinin önemli bir bölümünden sorumludur.
F1’in Teknik Yanı Bölüm 3: Ön Kanat F1’in Teknik Yanı Bölüm 3: Ön Kanat
Bir F1 aracında en çok göze çarpan ve ilgi gören parça ön kanattır. Aracın 1,8 metre genişliği boyunca uzanan ön kanat, aracın yere basma kuvvetinin üçte birine kadarını üretebilir ve ön lastiklere uygulanan yere basma kuvvetinin önemli bir bölümünden sorumludur. Hava ilk önce kanattan geçtiğinden, aracın üzerinden geçen neredeyse bütün havayı etkiler. Genişliğinden dolayı, düzenlediği hava akımının bir kısmını ön lastiklerin etrafından göndermek durumundadır. Şimdilerde ön kanatlar kendisinden istenenden çok daha fazla yere basma kuvveti üretebildiğinden dolayı, genellikle aracın arka kısmının ürettiği yere basma kuvvetinin dengelenmesinde bir ayar noktası olarak kullanılır. Bu şekilde sürücünün araçta tercih ettiği denge, tek bir noktadan ayarlanabilmiş olur.
Kanadın şekli oldukça karmaşıktır; birden fazla kanatçık bölümü halinde şekillendirilebilir. Ön kanat bileşenleri adı verilen bu kanatçıklardan arka kanat üzerinde sadece iki tane kullanılabilmektedir. Ön kanadın temel bileşeni ana düzlem denilen büyük bir parçadır. Bu ana düzlemin üzerine küçük kanatçıklar monte edilir. Ana düzlem ve kanatçıklar, araca çarpan havaya belirli bir açıyla yaklaşmak için bükülürler.
Kanat, daha dik açıyla konumlandırılırsa veya daha uzun bileşenler içerirse daha fazla yere basma kuvveti üretir. Bununla birlikte bu açı ve bileşen uzunluklarında fazla agresif davranılırsa, kanadın arkasındaki hava ‘stall’ adı verilen özel bir duruma geçer ve kanadın yere basma üretimi bir anda kesilir. Bunu önlemek için takımlar ön kanat bileşenlerini birkaç parçaya ayırırlar. Bu bileşenlerin arasındaki boşluktan geçen hava, kanat üzerinden akan hava akımını düzenli bir şekilde bir arada tutar. Daha fazla yere basma kuvveti üretebilmek için daha fazla kanatçık ve daha agresif bir açı kullanılır.
Ön kanadın performansını etkileyen faktörlerden birisi de yerle olan mesafesidir. Arka kanadın aksine, ön kanat yere oldukça yakındır. Bu da ‘yer etkisi’ adı verilen bir olayın oluşmasına imkân verir ve yere daha yakın olan kanat çok daha etkin çalışır. Mevcut kurallar gereğince, F1 ön kanatları yerden 75mm yüksekte olmak zorundadır. Mühendisler bütün aracı öne doğru eğimli yaparak ön kanat üzerinde oluşan yer etkisini artırmayı ve daha yüksek yere basma kuvveti üretilebilmesini hedeflerler. Ön kanadı herhangi bir şekilde yere daha yakın yapmak her zaman olumlu bir etki yaratır.
Merkez bölge
FIA, bir grup F1 mühendisine öndeki aracı takip ederken ön kanatların nasıl daha az hassas hale getirilebileceğini araştırmaları görevini verdiğinde, sonuçlar daha geniş kanatların çok daha az hassas olduğunu gösterdi. Ancak mevcut genişlikte üretilen ön kanat çok güçlü olacağından, kurallar verimi düşürmek için boş bir merkez bölge kullanımını şart koşmuştur.
2009’dan beri, ön kanatlarda 50 cm genişliğinde boş bir merkezi bölge bulunmak zorundadır. FIA tarafından verilen bir şablon tasarım üzerinde herhangi bir aerodinamik parça bulunamaz ve bu bölüm eğilip bir açı verilemez. Bu bölüm tamamen düz olduğu için aracın performansına iyi veya kötü yönde hiçbir etkisi yoktur. Bir süredir bazı takımlar FIA kamera sistemlerini bu merkez bölgenin arkasında monte ederek aerodinamik avantaj elde edebileceklerinin farkına vardılar.
Basamaklar
Ön kanat bölgesi, aracın diğer bölgelerine göre aero gelişim açısından çok serbest olduğundan, takımlar ana düzlem üzerindeki bileşenlere çeşitli ilave parçalar ekleyerek daha verimli kanatlar yapabildiler. Bu parçalar merkezi bölgeye sarkamazlar ve uç plakaların (endplate) üzerine monte edilirler. Bu küçük ek kanatçıklar başlarda tamamen yere basma kuvveti elde etmek için kullanıldılar. Basamaklı yapı olarak adlandırılan bu bölüm bu günlerde yere basma kuvveti üretmenin aksine, hava akımını ön lastiğin üzerinden veya çevresinden aşırtmak için kullanılıyor. Bazı durumlarda ise bu basamak bileşenleri, yere basma kuvvetinin tam tersi şekilde kaldırma kuvveti üreterek, hava akımına yön vermek amacıyla kullanılabilmektedir.
Uç plaka
Kanatlar alt kısımlarında düşük, üst bölümde ise yüksek basınç üreterek çalıştıklarından, kanatların uçlarında oluşan basınç farkları yukarıdaki havanın kanadın altına doğru yönelmesine neden olur. Bu durumda kanadın ürettiği bütün yere basma kuvveti kaybolur. Bu akımı engellemek için, takımlar kanatların dış kısımlarına uç plaka adı verilen düz bir parça monte ederler. Bu parçalar artık çok daha karmaşık şekillerde olabilmekteler ve temel kanat bileşenlerine çeşitli şekillerde bağlanmaktadırlar. Kurallar, uç plaka kısımlarının mümkün olduğunca küçük bir yüzey alanına sahip olması gerektiğini belirtir.
Esneme
Takımlar ön kanadın en iyi çalışma şeklinin yere yakın olması olduğunun farkına vardıklarından beri, yer etkisi oluşturabilmek için çeşitli yollar denemeye başladılar. Kurallar ön kanadın yerden yüksekliğinin taban yüksekliğinin üzerinde olması gerektiğini söylese de, bazı takımlar araç hızlandıkça ve kanat üzerinde aerodinamik yükler oluştukça kanadın esneyerek yere daha fazla yakınlaşmasını sağlamayı başardılar. Böylece çok daha etkin ve yüksek yere basma kuvveti elde edebilen takımları engellemek için, FIA kanat üzerinde ağırlık testleri uygulamaya başladı. Bu testlerde, kanadın belirli yükler altında belirli bir miktardan fazla esnememesi gerekiyor. Fakat takımlar FIA’nın testlerinden geçebilecek kadar sağlam, ama aero yük altında yine de yeterince esneyebilecek kanatlar üretebilmeyi başarabildiler. Bu etkiyi, araç üstü kamera görüntülerinden görebilmek mümkün. Araç uzun bir düzlükte yüksek bir hıza ulaşmışken, kanat aşağı doğru bükülmeye başlar. Araç fren yaptığında ise hava akışı yavaşlar ve kanat yine yukarıdaki yerine geri döner. 2012 yılında bu ağırlık testleri daha da sıkılaştırıldı ve şimdilerde takımlar alışılmışın dışında esneyen kanatlar üretebilmekte oldukça zorlanıyorlar.
Stall durumu
Ön kanat bileşenleri bölümünde belirtildiği üzere, altından normalin dışında zayıf bir hava akımı geçen kanat stall adı verilen özel bir duruma geçer ve tüm yere basma kuvveti üretimini kaybeder. Bu durum, performans açısından kesinlikle istenmemektedir. Ancak öte yandan, yere basma kuvveti üreten kanatlar aynı zamanda da sürüklenme de oluştururlar. Bu etki, aracın düzlüklerdeki hızını etkiler. Biraz daha açmak gerekirse, araç hızlanmaya çalışırken rüzgâra karşı duran kanadı da çekmek durumundadır. Stall durumuna geçen bir kanat yere basma kuvvetinin yanında sürüklenme etkisini de kaybeder. Takımlar bir kanadın dönüşlerde yeterince yere basma kuvveti üretmesini isterlerken, düzlüklerde ise çok düşük sürüklenmeye sahip olmasını umarlar. Fakat araç hareket halindeyken parçaların geometrisini değiştirmeye izin verilmez. 2010 yılında Mclaren, F-Kanal adı verilen sürücü kontrollü bir sistem geliştirdi. Bu sistem düzlüklerde arka kanadın üzerine belirli bir açıdan hava göndererek, sürüklenme etkisini ciddi oranda düşürebiliyordu. Bu sistem yasaklandı, ama Mercedes takımı ön kanadı stall durumuna sokan yeni bir sistem geliştirdi. Çift-DRS adı verilen bu sistem, arka kanadın hareket eden kanatçığı tarafından açılıp kapatılan delikler aracılığı ile ön kanada hava gönderilmesi esasına dayanıyor. Böylece ön kanat tarafından oluşturulan sürüklenme etkisi kaldırılarak, aracın düzlüklerde daha yüksek hızlara ulaşılabilmesine imkân veriyor. Ayrıca bu sistem, DRS sistemi aktifken ön kısımdaki yere basma kuvvetini de azaltarak, aracın dengesinin sabit bir noktada tutulabilmesini sağlamaktadır.