F1 takımları, frenler için en zorlu piste nasıl hazırlanıyorlar?

Brembo'ya göre Gilles Villeneuve pistinde bir turda 4'ü sert -6, 8, 10, 13. virajlar-, 2'si orta ve 1'i hafif frenleme bölgesi bulunuyor. Fren bölgeleri turun 4'te 1'ini oluşturuyor.

Mekanik operasyon açısından F1 frenleri büyük ölçüde aynı kalsa da, son 20 sene boyunca Montreal gibi pistlerdeki zorluklarla baş edebilmek için sistemler gelişmeye devam etti.

1988'de FIA kurallarda değişiklik yaparak, fren sistemlerinde yer alan kaliperlerin 6 pistondan ve 2 diskten fazla olmayacak şekilde sınırladı.

Maksimum fren diski çapının 278 mm, diskin kalınlığının ise 28 mm olabileceği belirtildi.

Geçen sene, maksimum hızların artması ve araçların genişlemesiyle birlikte araçların mekanik yol tutuşları arttı. Bu sayede disk kalınlığının maksimum 32 mm olabileceği yönünde kurallar düzenlendi.

Fren diski materyalinde çok büyük ilerleme kaydedildi. Ferrari'nin de dahil olduğu birçok F1 takımına fren tedarik eden Brembo, bu gelişimde önde yer alan firmalar arasında yer alıyor.

2013'te Brembo, eski CCR materyalinin yerini alan CER materyalini kullanmaya başladı. Bu materyal performans kazancı sağlarken, en zorlu pistlerde dahi oluşan maksimum 4-5 mm'lik yıpranmayı 1 mm'ye düşürüyor.

Brembo fren diski gelişimi 2005-2015

Fotoğraf: Giorgio Piola

Disk üzerindeki havalandırma da seneler ilerledikçe gelişti. Yukarıdaki resimden de görebileceğiniz üzere ilk başlarda disk üzerinde 100 delik varken bu 1200'e kadar yükseldi. Geçen sene disk kalınlığının 32 mm'ye çıkmasının ardından disk üzerindeki delik sayısı 1400'ü buldu.

Fren pedalı, diski ve kaliper sistemi

Fotoğraf: Giorgio Piola

2014'te mevcut enerji geri dönüşüm sisteminin spora girmesiyle (ERS) F1, enerji üretimi için arka frenlerde elektronik fren teknolojisini kullanmaya başladı.

F1 araçları, denge ayarları için geleneksel ön aks frenleri için ayrı fren silindirlerine, arkada elektronik fren sistemine sahipler.

Elektronik fren sistemi

Fotoğraf: Giorgio Piola

Yukarıdaki Brembo çizimi, elektronik fren sisteminin nasıl çalıştığını özetliyor.

1 numara ile gösterilen fren pedalı, iki ayrı silindir ile ön ve arka aks frenlerini kontrol ediyor. Pilotlar ön ve arka fren dengesini silindirlerle kontrol edebiliyorlar.

Frenleme esnasında, ön frenler geçmişte olduğu gibi pistonlara, balatalara ve disklere etki eden sıvının baskılanması ile aracı yavaşlatıyor.

Arka frenler, sistemi kontrol etmek için elektronikleri kullanıyor. 6 numarada gördüğünüz "uyum haznesi" pilotun frenleri daha çok hissetmesini sağlıyor.

Bu sistem, 7 numaralı elektronik kontrol ünitesi tarafından kontrol ediliyor. Ünite, 7 numarada yer alan motor jeneratörün yavaşlatıyor ve 8 numaradaki aktivatör ile arka frenlerde (9) basınç oluşturuyor.

Aracın arka tarafındaki frenleme süreci, frenler üzerindeki çeşitli baskı ve enerji geri dönüşümü sağlayan MGU-K'nın yavaşlama etkisi ile çalışıyor.

MGU-K'nın ne kadar yavaşlattığı, o esnada ne kadar enerji geri dönüştürüldüğüne bağlı oluyor. F1 kurallarına göre bir turda 2 MJ dönüşüm sağlanabiliyor.

Ön tarafta ise geleneksel 6 pistonlu kaliper (10) kullanılıyor ancak arka tarafta diskler 12 mm'ye kadar küçülebiliyor ve 4 pistonu bulunuyor.

5 pistonlu Brembo fren kaliperi

Fotoğraf: Giorgio Piola

2014'te Mercedes, McLaren, Sauber ve Red Bull arka frenlerde 4 pistona kadar düştüler. Disk çapı ise 278 mm'den 260 mm'ye, disk genişliği ise 26 mm'ye düştü.

Enerji geri dönüşüm sistemindeki enerji üretimi sayesinde frenlerin etkisinde azalma olmasıyla takımlar bu tür değişiklikler yaptılar. Daha az piston, balatalara uygulanan basıncın oranının da azalmasını sağladı.

O seneki Kanada GP'de Mercedes,MGU-K'da yaşadığı soruna kadar 1 ve 2. sıralarda gidiyordu. MGU-K'da sorun çkınca pilotlar fren etkisi ya da elektronik fren sistemi sayesinde geri dönüşüm olmadan geleneksel arka frenlerle yarışmak zorunda kaldılar.

Sonuç olarak Nico Rosberg, liderliği Daniel Ricciardo'ya kaptırırken Lewis Hamilton, ilk pit stoplarda önüne geçmesinden kısa süre sonra yarış dışı kaldı. 

Mercedes W05 ve W06arka fren kıyaslaması

Fotoğraf: Giorgio Piola

Bu sorunların ardından Mercedes, 6 pistonlu kaliperlere geri dönerken McLaren, Red Bull ve Sauber 4 silindirli kaliperleri kullanmaya devam ettiler.

Son yarış Monaco'da, Ricciardo MGU-K'yı kaybettikten sonra arka tarafta elektronik frenler olmadan yarışı tamamlamak zorunda kaldı.

Ricciardo "Arka frenler gerçekten çok ısınmıştı. Bu yüzden fren dengesini % 6-7 öne almak zorunda kaldım."

"Bu çok fazla. Yarış içerisinde normalde % 1 ya da 2 öne aktarırsınız. Sorun nedeniyle çok fazla öne aktarmak zorunda kaldık ve frenleri korumak ve onlara daha fazla enerji yüklemek için fren noktasından çok önce ayağımı gazdan çekmek zorunda kadım." demişti.

Elektronik fren sistemi teknolojisi, McLaren'ın 1992'de ilk kez kullandığı fly-by-wire gaz teknolojisinden 22 sene sonra spora girdi.

McLaren, sezonun başındaki Brezilya GP'de geleneksel kablolu gaz pedalı yerine, elektroniklerle yönetilen hidrolik aktivatörleri kullanmıştı.

Pilotların gaz pedalında hissettiği basınç, sarı ile gösterilen ekstra bir yay ile sağlanmıştı.

Kanada'nın fren gereksinimleri

Montreal'de yer alan Gilles Villeneuve pisti, bir önceki yarış Monaco'ya göre frenler açısından çok farklı gereksinimlere sahip.

Monaco'da asıl mücadele, çok sık fren noktası olduğu için frenleri soğutmak önem taşıyor.

Mercedes F1 W08 fren kanalı - Kanada GP

Fotoğraf: Giorgio Piola

Ferrari SF70H fren kanalı

Fotoğraf: Giorgio Piola

Bunun yanında yüksek hızlara çıkılmadığı için takımlar, frenleri soğutabilmek için maksimum büyüklükte fren kanalları kullanabiliyorlar.

Kanada'da ise diskleri soğutma ve aşınmayı kontrol altında tutma büyük önem taşıyor.

Yukarıda yer alan resimlerde Mercedes ve Ferrari takımlarının Kanada GP'de kullandıkları fren ayarlarını kullanabilirsiniz. Her ikisinde de disklerin üzerinde maksimum sayıda soğutma deliği bulunuyor.

Bu pistte birçok pilot fren sorunu yaşayarak yarış dışı kalma sorunu yaşadı. Örnek olarak, Heinz Herald Frentzen'in 1999 yarışının sonuna doğru sorun yaşamasını gösterebiliriz.

Geçen sene Brembo tarafından yayınlanan verilere göre, Montreal'de U viraj öncesindeki frenleme noktasındaki maksimum yavaşlama 4.8 G güce maruz bırakıyor.

Montreal'deki 7 fren noktasından en kritik olanı ise, ana düzlüğe çıkışı sağlayan ve şampiyonlar duvarı olarak bilinen önce sağ, sonra sola dönüşü içeren şikanda gerçekleşiyor diyebiliriz.

Bu bölümde araçlar yaklaşık 322 km/sa hıza kadar ulaşmalarının ardından 1.6 sn boyunca frenlemeye maruz kalarak 148 km/sa hıza düşüyorlar.

Bu işlem sadece 49 metrede gerçekleşiyor ve pilotlar 4.7 G güce maruz kalıyorlar. Pilotlar frenlemek için 161 kg ağırlığı itmek zorunda kalıyorlar.

8. virajda ise 297 km/sa hıza ulaşan pilotlar 1.62 sn'de 47 mt boyunca frenleme yapıyorlar. Bu esnada pilotlar 4.8 G güce maruz kalırken 160 kg gücü itmek zorunda kalıyorlar.

U şeklindeki 10. viraj pistteki en iyi geçiş fırsatı olan yer. 292 km/sa hızdan pilotlar 2.44 sn'de 68 km/sa hıza kadar düşüyorlar.

Her Formula 1 takımı, sezon boyunca 10 set fren kaliperi, 140 ile 240 arasında fren diski, 280 ile 480 arasında fren balatası kullanıyorlar.