Otomobil Tasarımında Aerodinamik Etki

Tasarım, bir aracın satın alınmasındaki en önemli parametrelerden biridir. Zarif çizgileri, güçlü duruşu, göz alıcı renkleriyle kendine hayran bıraktırır. Mühendislikte, bundan çok daha fazla anlamı var: Aerodinamik Etki

Aerodinamik;  havanın, hava içinde hareket eden cisimler üzerindeki etkilerini inceleyen bilim dalıdır. Otomotiv sektöründe araçlara olumsuz olarak etki edecek aerodinamik etkinin en aza indirgenmesi için mühendisler tasarımlarda su damlası formuna yaklaşmaya çalışıyor. Önü yuvarlak ve kalın arkası ince olan su damlası formu ise araçlarda tasarımsal açıdan rağbet görmüyor. Bu yüzden araçlardaki Cd (sürüklenme) katsayısı ile uçaklarda ve Formula 1 gibi hızlı giden araçlardaki CI (taşıma-kaldırma) katsayısı en düşük seviyede tutulmaya özen gösteriliyor.

Aracın Aerodinamik Özelliğini Etkileyen Parçaları

• Ön tampon

• Silecekler

• Yan aynalar

• Bagaj kapağının üst kısmı

• Lastiğin yüzeye temas ettiği noktaları

Rüzgara karşı koştuğunuzu hayal edin. Hızlı gitmek istedikçe Newton’ın 3.yasası Etki-Tepkideki gibi size ters etki eden rüzgar zamanla hızınızı azaltır, performansınızı düşürür. Otomobillerde de durum aynıdır. Seyir halinde iken rüzgar ve araç birbirlerine kuvvet uygularlar. Yukarıdaki maddeler de araç üzerinde girintili-çıkıntılı yüzeyler oluşturduğundan havanın pürüzsüz akışını engellediğinden aracın performansına etki edecektir.

Aerodinamiğin Artmasındaki Olumsuzluklar

• Yakıt tüketimi artar.

• Aracın son hızı azalır.

• 0-100 km ve üstü hızlanmalar olumsuz etkilenir.

• Gürültü seviyesi artar.

Birçok üniversitenin mühendislik ve teknoloji fakültelerinde CAD (bilgisayar destekli tasarım) ve analiz dersleri gösterilmesinin nedeni; eskiden firmaların üretimden sonra yaptıkları ve zaman, para kaybı olan analizleri, testleri şu anki programlarla yapacak mühendisler yetiştirebilmektir. Otomotiv, uzay ve havacılık sektörlerinde kullanılan CFD (Computational Fluid Dynamic – Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) simülasyonu, araç üzerindeki hava akışını istenilen durumlar için görebilme ve birçok kez analiz yapılabilmeye olanağı sağlar. Prototip ya da gerçek boyutlardaki aracın aerodinamik yapısını görmek için ise Rüzgar Tüneli Testi yapılmaktadır. Hava gibi hareketli gaz içine yerleştirilen araç istenilen koşullar altında teste tabii tutulur. Tüm bunlar aerodinamik özelliği daha iyi hale getirebilmek için gereken mühendislik çalışmalarıdır.

OSİAD başkanı Türkiye’de % 95 yerlilik ile Rüzgar Tüneli Test merkezi açıldığını söyledi. Sey Metal firmasının projesini ODTÜ’den aldığı ODTÜ Rüzgar Tüneli Test merkezinde 0,3 mach rüzgar hızına sahip üç oda bulunuyor. 360 km/h hızlarındaki her aracın ısı, ışık, aerodinamik ve uzay araçlarının güvenlik testleri yapılacak. Türkiye için test maliyetlerin azaltılmasında çok büyük bir etken olurken, bilginin dışarıya verilmesini de engellemiş olacağız. Ülkemizde de bu konuda daha çok kalifiye elemanın yetişmesine olanak sağlayacaktır.

Her araç aerodinamik konusunda mükemmel değil. Araç sahiplerinin aşağıdaki uygulamaları yapması ise bu değeri daha da arttırmaktadır.

Aracın Aerodinamiğini Yükseltirken Araç Performansını Azaltan Uygulamalar

• Aracın yükseltilmesi

• Sonradan eklenen ön, arka, yan spoilerlar

• Uygun olmayan silecekler

• Çamurlukları aşan jantlar

• Cam veya sunroof açık gidilmesi

• Aracın fazla yük taşıması

Firmalar gelişen AR-GE çalışmalarıyla çok iyi Cd değerine sahip araçlar üretiyorlar.

En Aerodinamik Tasarıma Sahip Araçlar

• BMW 5 Serisi – 0,22 Cd

• Mercedes CLA Serisi – 0,22 Cd

• Audi A4 Sedan – 0,23 Cd

• Toyota Prius- Toyota Sonot Hibrit – 0,24 Cd

• Tesla Model S – 0,24 Cd

• Hyundai Ioniq – 0,24 Cd

• Mercedes S Serisi – 0,24 Cd

• Alfa Romeo Giulia – 0,25 Cd

• Peugeot 508 – 0,25 Cd

Hollandalı güneş enerjili Lightyear aracı üretime geçmemiş olmasına rağmen tüm zamanların en iyi aerodinamik yapısına sahip. 0,2’lik Cd değerini düz ve uzun olan tavan, düşük eğim ile sağlamışlar. Havayı yönlendiren tekerlek kapağı da havanın tekerleklere kuvvet uygulamasını engelleyecektir.

Peki ya tasarımı ile dillerden düşmeyen Cybertruck? Su damlası formu yok, üçgen olması da havanın akışına olumsuz etki edecektir. Peki, konuyla ne alakası var derseniz durum tam tersi. Havacılık mühendisi Justin Martin aracı CFD simülasyonunda test etti ve sonuç gayet başarılı. 0,36 Cd değerine sahip olan RAM 1500 pic-up’tan daha düşük, Elon Musk 0,3 Cd değerine sahip olduğunu söyledi. Yani tam bir mühendislik harikası.

Neticede aerodinamik etki küçük bir konu gibi görünse de ayrıca bir dal olduğunu unutmamak lazım. Gelişen otomotiv sektörüyle beraber müşterilerin konforlu, düşük maliyetli ve güvenli araba istemeleri araçlardaki aerodinamiğin önemini arttırmıştır. Tüm bunlar da Uzay, Uçak, Makine ve daha önceden alt dalı olan şimdi ise bir birçok üniversitede bölüm olan Otomotiv mühendisliğinde de yeni iş alanları oluşturmuştur.

Kaynakça

www.sekizsilindir.com

www.webtekno.com

www.interestingengineering.com