Fly By Wire

Fly By Wire

Fly-by-wire is a system that replaces the conventional manual-mechanical flight controls of an aircraft with an electronic interface. A computer system is interposed between the pilots and the final actuators-surfaces. The term “Fly-By-Wire” implies a purely electrically-signalled control system..

The movements of flight controls(which commanded by Pilots) are converted to electronic signals and these signals are transmitted by wires to the flight control computer, and flight control computers determine how to move actuators at each control surface.

fly by wire

Fly by wire aircraft incorporate flight-envelope protection system into its flight control software(inside flight control computer), It is used in all modern commercial fly-by-wire aircraft. Flight envelope protection system prevents the pilot of an aircraft from making control commands that would force the aircraft to exceed its structural and aerodynamic operating limits.

The flight data which used by flight computers for prevent dangerous actions-maneuras, stabilize the plane and control the plane  are;

  • Pitch, yaw, roll rate and linear acceleration
  • Angle of attact and sideslip
  • Airspeed, pressure, altitude and radio altimeter indications
  • Sidestick-Yoke and pedal demands
  • Other cabin commands such as landing gear condition, thrust lever position etc.

flight envelope protection

Fly By Wire – Basic Operation
  • When the pilot move the sidestick to command the flight control computer to make a certain action such as pitch the aircraft up or roll to one side, this demand is first of all transduced into electrical signal in the cabin and sent to flight control computer, the signal is sent through multiple wires (channels) to ensure that the signal reaches the computers.
  • The flight control computer also receives the data signals concerning the flight conditions and servo-valves and actuators positions . Then the flight control computer evaluates and calculates (in accordance with the position of aircraft, airspeed, actuator positions, pressure, altitude, landing gear condition and signals come from the pilot’s sidestick-yoke and pedal demands) what control surface movements will cause the plane to perform that action, and then the computer chose the best action and convert it to electrical signals.
  • These signals are then sent to command the electronic controllers for each surface. The controllers at each surface receive these commands and then move the actuators attached to the control surfaces until it has moved to where the flight control computer commanded it to.
  • The controllers measure the position of the flight control surface with potentiometers in the actuators and then send a signal back to the flight computer (usually a negative voltage) reporting the position of the actuator. When the actuator reaches the desired position the two signals (incoming and outgoing) cancel each other and the actuator stops moving (completing a feedback loop).

This process is repeated continuously as the aircraft is flying.

actuator

Fly By Wire – Advantages
  • Flight-Envelope Protection software automatically help to stabilize the aircraft and prevent the unsafe actions.
  • Turbulence suppression and consequent decrease of fatigue loads and increase of passenger comfort
  • Drag reduction by an optimised trim setting
  • Easier interfacing to auto-pilot and other automatic flight control systems
  • Maintenance reduction
  • Reduction of airlines’ pilot training costs (flight handling becomes very similar in an whole aircraft family)
  • Flight-control computers continuously “fly” the aircraft, pilot’s workloads can be reduced
  • Fly-by-wire control systems also improve economy in flight because Fly By Wire Aircraft can be lighter due to they eliminate the need for many mechanical, and heavy, flight-control mechanisms and wires except of hydrolic systems cover less space, less complex and reliable.
Differences between Airbus and Boeing in using Fly By Wire system

The Airbus A320 was the first commercial aircraft to incorporate full flight-envelope protection into its flight-control software.Airbus give full-authority to FBW controls, the flight envelope protection cannot be overridden completely, although the crew can fly beyond flight envelope limits by selecting an alternate “control law”. But in the Boeing 777 has taken a different approach by allowing the crew to override flight envelope limits using excessive force on the flight controls. Airbus used full-authority FBW controls. Boeing followed with their 777 and later designs. (Just B777 and B787) Boeing uses yoke on the B777, with  fly by wire primary flight controls. Airbus does the same with a sidestick. Both provide full envelope protection.

How To Control An Aircraft

Plane Control Surfaces

  1. Primary Control Surfaces: A plane can be controlled in three differen axis.
    1. Ailerons – Roll Axis (Lingitudinal Axis)
    2. Elevators – Pitch Axis (Lateral Axis)
    3. Rudder – Yaw Axis (Vertical Axis)

A. Roll Axis (Lingitudinal Axis)(Yalpalama): The rolling motion is being caused by the rotation of the ailerons of the airplane. An aileron is a hinged flight control surface of the trailing edge of each wing of a fixed-wing aircraft. The ailerons are used in pairs to control the aircraft in roll axis.The ailerons work in opposition; when the right aileron increase then the left aileron decrease. This movement is called ‘rolling’ or banking’

B. Pitch Axis (Lateral Axis)(Yunuslama): The pitching motion is being caused by the rotation of the elevator of the airplane. The elevators are usually hinged to the tailplane or at the rear of the horizontal stabilizer. There is usually an elevator on each side of the vertical stabilizer. The elevators work together; they both increase or decrease together.

C. Yaw Axis (Vertical Axis)(Sapma): The yawing motion is being caused by the rotation of the rudder of an airplane. The rudder is a hinged section at the rear of the vertical stabilizer. The yaw axis is perpendicular to the wings and it is a side to side movement of the nose of the aircraft.

 

  1. Secondary Control Surfaces:    Flaps, Slats, Trims and Spoilers

Flaps:    Flaps are a type of high-lift device used to increase the lift of an aircraft wing at a given airspeed. Flaps are usually mounted on the wing trailing edges of a fixed-wing aircraft.

Slats:     Slats are aerodynamic surfaces on the leading edge of the wings of fixed-wing aircraft which, when deployed, allow the wing to operate at a higher angle of attack.

Trims:   Trims are small surfaces connected to the trailing edge of a larger control surface on an aircraft.

Spoiler: Spoilers are plates on the top surface of a wing that can be extended upward into the airflow to spoil it, to reduce airspeed.

How Does An Aircraft Fly?

Engines create thrust, which moves the plane forward. Lift ,which requires thrust and wings, makes the plane rise.

Newron’s 3th Law: For every action, there is an equal and opposite re-action. This Explains the principle oh engines. Jet engines push the air rearward and this action push the engines and aircraft forward.

Bernoulli’s Principle: As the velocity of a fluid or gas increase, its pressure decrease this mens fast moving fluid generates low pressure, slow moving fluid generates high pressure. The speed of air on up-side of the wings is higher if it is compared to the speed of air on down-side of the wings. This difference of air speed provide a lift of aircrafts.

Angle of Attack: The angle of attack is the angle between the chamberline(Chord line) of on aerofoil and the relative wind.

Aerofoil: A structure with curved surfaces designed to give the most favourable ratio of lift to drag in flight, used as the basic form of the wing.

As a wing cuts through the relative wind, two aerodynamic forces are produced. These forces are lift and drag. The lift produced by an airfoil is the net force produced perpendicular to the relative wind. The drag incurred by an airfoil is the net force produced parallel to the relative wind.

Hyundai Vision G Concept

Hyundai Vision G Concept
Hyundai tasarım anlayışının geleceği: Vision G Concept
Hyundai’nin gelecek vizyonu olarak değerlendirilebilecek Hyundai Vision G Concept Pebble Beach’te tanıtıldı. Bu model Hyundai’nin gelecekteki yeni ürünlerin hem performansını hem de stilini ortaya koyması açısından marka için büyük önem taşıyor. Model uzun kaputu, dikkat çekici ızgara yapısı ve şişkin hatlarıyla öne çıkıyor. Ayrıca büyük jantlar ve kendine özgün tavan çizgisi otomobilin sportifliğini ortaya koyuyor.

Vision G Coupe Concept

Arka bölümde çift çıkışlı egzoz sistemi ve bagaj üstü spoyler da Vision G Concept Coupe’nin önemli tasarım detaylarından olurken, dört koltuklu bu lüks konsept, kaliteli deri malzemeleri ve altın rengiyle göze hoş gelen tasarım detaylarını da bir arada sunuyor. Hyundai’nin Vision G Concept Coupe modelinde 5.0 litrelik V8 bir motora yer veriliyor. 425 HP güç üreten bu motor 518 Nm torka sahip.

Hyundai Vission G Conceptt

Güney Kore’li otomobil üreticisi Hyundai, gelişimini sürdürecek yeni bir vizyon planı içerisinde. Son yıllarda satışlarını bir hayli artıran marka, görünen o ki gelecek yıllarda bu başarısını artıracak. Daha lüks, sportif ve güçlü duruşu olan Vision G Concept, geniş iç mekan ile rahat yolculuk vaat ediyor. Hyundai’nin belki birkaç yıl sonra piyasadaki otomobillerine yansıtabileceği Vision G Concept tasarımı, çok beğenildi.

Hyundai-Vision-G-Coupe-Concept-Interior-7

Porsche Mission E Concept

Porsche’nin 600 Beygirlik Elektrikli Spor Otomobili Mission E Concept

Dünyanın en gözde spor otomobillerini tasarlayıp üreten Porsche, Elektrikli spor arabası Mission E Concept’i Frankfurt Otomobil Fuarı’nda tanıttı.

porche-mission-e-tesla-rakibi-b_640x360

Porsche Mission E Concept, 919 Hybrid yarış otomobilindekilere benzer iki elektrikli motordan güç sağlıyor. 600 beygir motor gücü dört tekerleğe tork taşıyıcı sistemi yoluyla iletiliyor. BMW i8 çıktığından beri pek rastlamadığımız derecede geleceğin tasarımını yansıtan otomobilin sıfırdan 100 km hıza ulaşması sadece 3,5 saniye sürüyor. 15 dakikada % 80 şarj edilebilen Porsche Mission E Concept, bu kadar şarj ile 400 km yol alabiliyor. 800 Voltluk sürüş sistemine sahip otomobilin maximum menzili 500 km’dir. Tesla Model S serisi de aynı menzili yapabilen nadir elektrikli arabalardan biri ayrıca Tesla Model 6, 100 km’ye 2.8 saniyede ulaşabiliyor. Porsche Mission E henüz konsept bir araba, ancak aerodinamiği açısında Porsche tecrübesine sahip kasası ve mükemmel iç tasarımıyla Tesla S serinin tek rakibi olacağına kesin gözüyle bakılıyor.  Porsche Mission E’nin tüm sistemleri ve aksamı elektrikle çalışıyor. Arabada mekanik hiçbir sistem bulunmuyor.

porche-mission-e-tesla-rakibi-b2

Porsche Mission E otomotiv endüstri devinin tasarladığı ilk elektrikli araba olma özelliğini de sahip. Porsche, otomobilin üretilip üretilmeyeceği konusundaki kararını 2015 in sonunda verecek. Mission E Concept için yeşil ışık yansa da 2019’dan önce piyasada görülmeyecek.

 

Elektrik Sistemi

Modern otomobiller, elektrik sistemleri olmadan çalışmazlar. Elektrik; motoru çalıştırmak, bujilerin motordaki hava-yakıt karışımını ateşlemek, far ve lambaları yakmak, kontrol paneli, klima, cam silecekleri, ses sistemi ve benzeri diğer elektrikli parçalarını çalıştırmak için gereklidir. Araçtaki elektrik akümülatörden sağlanmaktadır. Araç elektrik çevrimi aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Araç-Enerji-Çevrimi

Motor çalışırken devamlı olarak akümülatör şarj edilmektedir. Bu şarj sisteminin amacı; elektrikli alıcılara akım vermek ve akümülatörü (bataryayı) devamlı şarjda tutmaktır. Alıcıyı besleme işlemi, alternatör, regülatör ve devre kablolarından oluşan parçalarla gerçekleşmektedir.

sdfdfbgg

1 – Akümülatör : Elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depo eden ve devresine alıcı bağlandığında bu enerjiyi tekrar elektrik enerjisine çevirerek dış devreye veren bir cihazdır. Motorun çalışmadığı zamanlarda kimyasal enerji olarak depoladığı enerji elektrik enerjisine dönüştürerek kullanılır.

2 – Kontak sistemi

3 – Bobin : Akümülatörden gelen elektrik gerilimini yükselten cihazdır.

4 – Distribütör : Endüksiyon bobini tarafından meydana getirilen yüksek gerilimi uygun zamanda uygun bujiye göndererek yanmayı sağlar.

5 – Marş Motoru : Otomobilde ilk hareketi sağlayan parçadır.

6 – Alternatör : Motorun sağladığı hareket enerjisini kullanarak elektrik enerjisini üretir. Motor çalışmazken elektrik üretemez bu nedenle akümülatöre ihtiyaç vardır.

7 – Buji : İçten yanmalı motorlarda hava-yakıt karışımını kıvılcım üreterek ateşleyen parçadır.

Motorun Çalıştırılmasındaki Aşamalar

  • Kontak anahtarının çevrilmesiyle ya da start-stoplu araçlarda start tuşuna basılmasıyla akümülatördeki elektrik marş motorunu çalıştıran selenoid üzerinden marş motoruna geçer.
  • Motorun ilk hareketini sağlayan marş motoru sayesinde motorun pistonları silindirin içinde aşağı-yukarı hareket etmeye başlar ve aynı zamanda endüksiyon bobinine de elektrik gider.
  • Endüksiyon bobini akümülatörden gelen elektrik gerilimini yükseltir ve distribütöre gönderir. Distribütör de belli bir sırayla bujilerde kıvılcım üretir
  • Motor çalışmaya başladıktan sonra ürettiği mekanik enerjinin bir kısmı ile alternatörün rotorunu döndürür. Alternatörün ürettiği elektrik enerjisi ile hem akümülatör şarj edilir hem de elektrikle çalışan sistemlere elektrik sağlanır.

Araç motoru çalışmadığı zamanlarda kullanılan bütün elektrikle çalışan alıcılar akümülatör tarafından beslenir. Motor çalıştığında bu görevi alternatör yapar. Araç motoru düşük devirde çalışırken şarj sisteminin vereceği akım alıcıları beslemeye yetmeyebilir. Bu durumda elektrikle çalışan cihazların beslemesini akümülatör yapar. Araç motoru yüksek devirlerde çalışırken alternatörün vereceği akım, elektrikli alıcıların harcayacağından fazla olabilir. Bu durumda sistemin ürettiği akımın bir kısmı alıcılara giderken diğer kısmı da bataryanın şarj edilmesini sağlar. Araç motoru yüksek devirlerde çalışırken elektrikli alıcılar kullanılmayabilir. Bu sırada akümülatör de tam şarjlı olabilir. Böyle durumlarda regülatör otomatik olarak devreye girerek şarj akımını sınırlar ve boşta çalıştırılırlar.

Fren Sistemi

Fren, bir cismin hareketini durdurmak veya hızını düşürmek için kullanılan düzenektir. Otomobillerde hareket halindeki otomobilin dönen tekerleklerini durdurmak a da hızını azaltmak için kullanılan sistemdir. Frenin görevi aracın hızını düşürmek, aracı güvenli bir şekilde durdurmak ve duran aracı sabitlemektir. Modern otomobillerde her tekerlekte bir fren vardır ve fren pedalına basıldığında hepsi aynı anda çalışır. Diskli ve tamburlu olmak üzere iki ana tip fren sistemi vardır. Her ikisi de hidrolik sistemlerle çalışır.

Diskli Frenler

Bütün modern otomobillerde diskli frenler kullanılır. Fren pedalına basıldığında sistemdeki hidrolik sıvının yerini değiştirilmiş olur, bu değişim fren disklerine bir piston yardımıyla iletildiğinde araç disk üzerindeki sürtünme kuvvetinin etkisiyle yavaşlamaya başlar. Ne kadar fazla güç uygulanırsa disk o kadar baskıya maruz kalır ve tekerleğin dönüş hızı yavaşlar. Disk frenler birçok arabada önde yer alır fakat günümüz otomobillerinde dört tekerlekte de bu tip frenler kullanılmaya başlanmıştır.

Disk-Fren

Diskli frenlerin çalışma mantığı bisiklet frenleri ile aynıdır. Bisiklet frenine basıldığında açılıp kapanan ve ucunda birer balata bulunan iki kol vardır. Kollar kapandığında ucundaki fren balataları janta bastırılır ve bu sayede tekerlekler yavaşlar.

Tamburlu Frenler

Tamburlu frenlerde disk yerine metal bir tambur bulunur. Fren balataları tamburun içindeki eğimli fren pabuçları üzerine oturur. Tamburla pabuç arasında bir boşluk vardır, sürücü fren yapınca pabuçlar hidrolik sistem tarafından dışarı itilir ve tambura değer böylece tekerlekler yavaşlar.

Tamburlu Fren

ABS (Anti-lock Brake System)

ABS (Kilitlenmeyen Frenleme Sistemi), taşıt araçlarının her türlü yük durumunda bütün yol koşullarında zorunlu durumlarda yapılacak  ani frenlemelerde tekerleklerin kilitlenmesini önleyerek direksiyondaki tam hakimiyeti sağlayan fren sistemidir. ABS, Almanca Antiblockier-system veya İngilizce Anti-lock Braking System ifadelerinin kısa yazım biçimidir. Kilitlenmeyen fren sistemi anlamına gelir.

ABS fren durumunda her bir tekerleğin devir sayısındaki değişikliği bir kontrol ünitesi aracılığı ile denetleyen bir sistemdir. Dönüş sayısının ani düşmesi  (kayma durumu) ve tekerleğin kilitlenmesi durumunda kontrol ünitesi otomatik olarak fren basıncını düşürür. Tekerlek tekrar hızlanınca fren basıncını tekrar yükselterek tekerlek frenlenir. Bu aşama saniyede birçok kez gerçekleşir. Sağ ve sol tarafın ayrı zeminlerde olması halinde
bile herhangi bir kilitlenme veya kayma söz konusu değildir. Bu sayede direksiyona hakimiyet tam, fren mesafesi normalden daha kısadır.

ESP (Electronic Stability Program)

ESP, Bosch tarafından geliştirilmiş, otomobilerde kullanılan bir sürüş destek birimidir. Açılımı Electronic Stability Program (Elektronik Denge Programı) olan sistemi ilk defa 1995 yılında Mercedes firması tarafından kullanılmıştır.

Farklı firmalarda farklı isimlerle anılan bu sistemin mantığı genel olarak şöyledir; Bir merkezi kontrol ünitesi, direksiyon açı sensörlerinden, moment sensörlerinden, ABS fren sisteminin sensörlerinden gelen verileri değerlendirerek, aracın kayıp kaymadığını hesaplar. Buna göre gerekli tekerlere fren yaptırarak ve motor gücüne müdahale ederek aracı tekrar izine döndürmeye çalışır. Örneğin araç önden kayarsa viraj içinde kalan arka tekerlek, arkadan kayarsa viraj dışında kalan ön tekerlek bağımsız olarak frenlenir. Böylece araç tekrar doğru ize döndürülmeye çalışılır.

ASR – ETC (Electronic Traction Control)
Anti-Patinaj Sistemleri (ASR) 1987 yılında piyasaya sürülmüştür. ASR sistemi ilk kalkışta ve hızlanmada, tahrik tekerleklerinin aşırı dönmesini engelleyerek, aracın güvenli hareketini sağlar. Bu sistemin diğer kısaltılmış adı ingilizce anlamından dolayı ETC (Electronic Traction Control) olarak da bilinir. Trafik güvenliği açısından önemli katkılar içermekte ve kritik fren anlarında aracın direksiyon ve sürüş güvenliğini sağlamaktadır.

FDR – VDC (Vehicle Dynamic Control)

Araç Dinamik Kontrolü (FDR)Her türlü sürüş anında güvenliği sağlamak üzere üretime almıştır. Özellikle virajlarda ve ani yol değişikliklerinde FDR sistemi, çok hızlı bir şekilde motor, şanzıman ve frene müdahale ederek aracın savrulmasını önler. Bu sistemin diğer kısaltılmış adı ingilizce anlamından dolayı VDC (Vehicle Dynamic Control) olarak da bilinir.

Güvenlik

Modern otomobillerde kullanılan gelişmiş frenler,  direksiyon sistemleri ve lastikler ile sürücü denetimi artmış bu da aracın kaza yapma ihtimalini düşürmüştür. Bu sistemlere aktif güvenlik sistemleri denir. Emniyet kemeri, hava yastıkları, gövdenin sağlamlığı gibi sistemler de kazanın olması durumunda hayatta kalma şansını arttırır. Kaza durumunda sürücü ve yolcuları koruyan sistemlere ise pasif güvenlik sistemleri denir.

carpışma-simülasyonu

Bazı otomobil üreticileri araç güvenliğini artırmak için bilgisayar simülasyonları geliştirmişlerdir. Bilgisayarda otomobilin en ince ayrıntılarına kadar eksiksiz bir modeli hazırlanır. Modelleme işlemi uzun zaman alır fakat otomobilin bütün parçalarının bilgisayarda çarpma deneyinden geçirilmesine olanak sağlar. Mühendisler bilgisayarda bir kaç basit işlemle bir parçanın büyüklüğünü ya da dayanımını değiştirebilirler.

ABS (Anti-lock Brake System)

ABS (Kilitlenmeyen Frenleme Sistemi), taşıt araçlarının her türlü yük durumunda bütün yol koşullarında zorunlu durumlarda yapılacak  ani frenlemelerde tekerleklerin kilitlenmesini önleyerek direksiyondaki tam hakimiyeti sağlayan fren sistemidir. ABS, Almanca Antiblockier-system veya İngilizce Anti-lock Braking System ifadelerinin kısa yazım biçimidir. Kilitlenmeyen fren sistemi anlamına gelir.

ABS fren durumunda her bir tekerleğin devir sayısındaki değişikliği bir kontrol ünitesi aracılığı ile denetleyen bir sistemdir. Dönüş sayısının ani düşmesi  (kayma durumu) ve tekerleğin kilitlenmesi durumunda kontrol ünitesi otomatik olarak fren basıncını düşürür. Tekerlek tekrar hızlanınca fren basıncını tekrar yükselterek tekerlek frenlenir. Bu aşama saniyede birçok kez gerçekleşir. Sağ ve sol tarafın ayrı zeminlerde olması halinde
bile herhangi bir kilitlenme veya kayma söz konusu değildir. Bu sayede direksiyona hakimiyet tam, fren mesafesi normalden daha kısadır.

ESP (Electronic Stability Program)

ESP, Bosch tarafından geliştirilmiş, otomobilerde kullanılan bir sürüş destek birimidir. Açılımı Electronic Stability Program (Elektronik Denge Programı) olan sistemi ilk defa 1995 yılında Mercedes firması tarafından kullanılmıştır.

Farklı firmalarda farklı isimlerle anılan bu sistemin mantığı genel olarak şöyledir; Bir merkezi kontrol ünitesi, direksiyon açı sensörlerinden, moment sensörlerinden, ABS fren sisteminin sensörlerinden gelen verileri değerlendirerek, aracın kayıp kaymadığını hesaplar. Buna göre gerekli tekerlere fren yaptırarak ve motor gücüne müdahale ederek aracı tekrar izine döndürmeye çalışır. Örneğin araç önden kayarsa viraj içinde kalan arka tekerlek, arkadan kayarsa viraj dışında kalan ön tekerlek bağımsız olarak frenlenir. Böylece araç tekrar doğru ize döndürülmeye çalışılır.

ASR – ETC (Electronic Traction Control)
Anti-Patinaj Sistemleri (ASR) 1987 yılında piyasaya sürülmüştür. ASR sistemi ilk kalkışta ve hızlanmada, tahrik tekerleklerinin aşırı dönmesini engelleyerek, aracın güvenli hareketini sağlar. Bu sistemin diğer kısaltılmış adı ingilizce anlamından dolayı ETC (Electronic Traction Control) olarak da bilinir. Trafik güvenliği açısından önemli katkılar içermekte ve kritik fren anlarında aracın direksiyon ve sürüş güvenliğini sağlamaktadır.

FDR – VDC (Vehicle Dynamic Control)

Araç Dinamik Kontrolü (FDR)Her türlü sürüş anında güvenliği sağlamak üzere üretime almıştır. Özellikle virajlarda ve ani yol değişikliklerinde FDR sistemi, çok hızlı bir şekilde motor, şanzıman ve frene müdahale ederek aracın savrulmasını önler. Bu sistemin diğer kısaltılmış adı ingilizce anlamından dolayı VDC (Vehicle Dynamic Control) olarak da bilinir.

Hava Yastığı
Sim_picHava yastığı (Airbag, Yardımcı Koruma Sistemi/SRS), otomobillerde çarpışma anında çok hızlı bir şekilde açılıp bir gaz veya hava ile şişerek yolcunun yaralanmasını önleyen, esnek bir malzemeden yapılmış koruma sistemi. Tipik bir hava yastığı saniyenin 1/10’undan kısa sürede açılır, birkaç saniye sonra da sönerek yolcunun hareketini ve araçtan çıkmasını kolaylaştırır.

Emniyet Kemeri

THUMS_V5dUlaşım araçlarında yolcuların güvenliklerini sağlamak üzere otomotiv üretici firmaları tarafından hazırlanmış ve insanların ulaşım esnasında can güvenliklerinin sağlanması amacıyla kullanılan bir düzenektir. Kaza anında yolcuyu sabit tutarak yolcunun fırlamasını ve bir yerlere çarpmasını engeller.

Gövde Sağlamlığı

Kaza anında büyük enerji açığa çıkar, bu enerjinin araçtaki yolculara zarar vermeden yutulması gerekir. Modern otomobillerde gövdenin bir bölümü sağlam ve serttir, otomobil takla atsa bile zarar görmeyen bu bölüme yolcu kafesi denir.  Otomobilin geriye kalan kısmı da kaza anında açığa çıkan enerjiyi yutabilmesi için kaza anında ezilebilecek şekilde yapılmış ve ezilebilir bölümler olarak adlandırılmıştır. Bu ezilebilen bölümler kaza anında açığa çıkan enerjinin büyük bir bölümünü yutar geriye kalan enerji de otomobilin gövdesinde yolculara zarar vermeyecek şekilde yönlendirilir.

crash-course-load-paths-2-photos-original

Aerodinamik

Aerodinamik, genel anlamda havanın kuvvetsel etkilerini inceleyen bilim dalıdır, hareketli bir cismin hava akımı içindeki davranışının incelenmesidir. Katı bir cisim etrafında akan hava veya hareketsiz duran hava içinde hareket eden katı cisim söz konusu olduğunda hava, aerodinamik kanunlarına uygun davranır. Havanın göreli hareketinden kaynaklanan kuvvetler taşıma ve sürükleme kuvvetleridir, direnç kuvvetleridir. Hava taşımacılığında bu iki kuvvet önemli yer tutarken kara nakil araçları için belli bir hıza kadar sadece direnç sürükleme kuvveti göz önüne alınır.  Kuvvetler, hızın karesi ile orantılıdır.

Aerodinamiğin ne olduğunu anlamak için sürtünmenin ne olduğunu bilmek gerekir. Sürtünme kuvveti, temas halinde olan iki nesnenin arasında oluşan ve harekete karşı koyan kuvvete verilen isimdir. Sürtünme gücün boşa harcanmasına, ısı üretilmesine ve birbirine sürtünen yüzeylerin zamanla aşınmasına sebep olur. Sürtünme azaltılırsa otomobiller daha az enerji harcar ve daha hızlı gidebilir. Diğer bir yandan sürtünme olmadan otomobilin hareket edebilmesi de mümkün değildir. Tekerlekler ile yol arasındaki sürtünme, lastiğin yolu tutmasını ve otomobilin hareket etmesini sağlar. Fren sistemi de sürtünme sayesinde işe yarar.

CLA_Aerodinamik_sampiyonu

Hava Sürtünmesi

Hareket halindeki bir otomobilin hava ile teması sürtünmenin oluşmasına sebep olur. İlk önce uçakları incelemek için geliştirilmiştir fakat günümüzde motorlu araçların incelenmesinde de kullanılmaktadır.

İlk binek otolarının bir telefon kulübesinden farkı yok iken günümüzdeki otomobil üreticileri araçlarının daha iyi aerodinamik özelliklere sahip olmaları amacıyla köklü form değişikliklerine gitmişlerdir. Günümüz otomobillerinde özel gövde şekilleri ve bazı özellikleri ile aerodinamik kurallarına göre geliştirilmiştir. Modern otomobillerin şekilleri hava akımına daha az karşı koyacak şekilde tasarlanmış böylece hava otomobilin çevresinde kolayca geçebilmektedir. Bu da havadan kaynaklanan sürtünmeyi azaltır.

Hava Direnç Katsayısının Hesaplanması

Düşük hızlarda hava direnci diğer kayıplar yanında oldukça düşük mertebelerdedir. Ancak hız 30-40 km/h değerine ulaşınca hava direnci önem kazanır. Bunun sebebi hava direncinin hızın karesiyle doğru orantılı olarak artmasıdır.

Geometrik boyutları araç dış formuna bağlı direnç katsayısı (cw) belli olan bir araca herhangi bir hızda etkiyen direnç kuvveti hesaplanabilir. Örnek olarak ; hızı 30 m/sn (108 km/h) olan bir aracın rüzgara dik kesit yüzeyi 3m’kare olsun. Aracın direnç katsayısı Cw =0,45 ise bu araca etkiyen direnç şu şekilde bulunur :

D=0,5 x d x Cw x A x V²

Burada;
d : Havanın yoğunluğu ( 1.255 kg/m³ )
A : Aracın dik kesit alanı ( m² )
V : aracın hızı ( m/sn ) dir.
D= 0,5 x 1,255 x 0,45 x 3 x (30)²
D= 762,4Newton

Bu kuvvet 80 kg ağırlığında bir kütleyi havaya kaldırmak için gerekli olan kuvvete eşittir.

Sürtünmenin Azaltılması

Aracın kaportası çevresinde akan havanın mümkün olduğunca kesintisiz ve pürüzsüz bir yüzey etrafında akması sağlanarak direnç katsayısı daha da düşürülebilmiştir. Bu amaca yönelik araçlarda kapı camlarının ve farların kaporta ile bir yüzeyde dizayn edilmesi, ön ve arka camların daha yatık dizayn edilmesi, yan aynaların formunun aerodinamik özellik taşıması, lastik oyuklarının genişletilmiş çamurluklarla örtülmesi, ön ve arka tekerlekler arasına etekler yerleştirilmesi, ön panel altına hava kesiciler yerleştirilmesi, jant kapaklarının mümkün olduğunca aerodinamik yapıda imal edilmeleri, aracın altındaki düzgünsüzlükleri alt kaplama takviyesi ile kamufle edilmesi gibi önlemlere rastlanmaktadır.

Rüzgar Tüneli

Rüzgâr tüneli, hava gibi hareketli bir gaz içinde bulunan katı cisimlere gazın uyguladığı etkinin incelenmesi, araştırılması ve yorumlanması için tasarlanmış ve üretilmiş içindeki havanın hareket ettirildiği ve hızının ayarlanabildiği tünellere denir.

Rüzgar-Tunelii

Rüzgar tüneli içine yerleştirilen gerçek ya da küçültülmüş boyutlardaki parça ve araçların aerodinamik niteliklerinin, denetlenebilen koşullar altında denenmesinde yararlanılır. Düzgün bir gaz ya da hava akışı sağlaması gerektiği gibi, gerekli hızlara göre farklı düzenekler kullanılır. Modern rüzgar tünellerinde değişik hava koşulları da yaratılabilir. Örneğin tünele basınçlı su verilerek otomobilin sağnak yağmurda su alıp almadığına bakılabilir.

 

Süspansiyon Sistemi

Süspansiyon araçlarda sarsıntıyı azaltmak için aracın şasisi ile zemin arasına yerleştiren mekanik bir düzenektir. Tekerlekler yollardaki tümsek ve çukurlardan geçerken aşağı ve yukarı hareket ederler, süspansiyon sistemi de bu tekerleklerdeki titreşimlerin aracın gövdesine ulaşmasını ve gövdenin kontrolsüz hareket etmesini engelleyerek yolculuğu daha konforlu hale getirir. Süspansiyon sistemi ayrıca tekerleğin yolla temasını sağlayarak aracın doğrultu kontrolünü de kolaylaştırır. Süspansiyon sistemi yay, amortisör ve lastik takozlardan meydana gelen düzenekten oluşur.

Prelude-suspension

front-suspension-steering-unit-rack-pinion

Yaylarda Hareket

Araç bir tümseği geçerken süspansiyon yayı sıkışır ve bu şekilde enerji depolar. Sıkıştıktan sonra eski haline dönmesi için bu enerjiyi boşaltır. Bu enerjiyi boşaltırken eski haline döner ve uzamaya devam eder ve bir daha kısalır. Yayların uzayıp kısalması işlemi, yay eski haline sabitlenene kadar defalarca gerçekleşir.  Eğer süspansiyon sadece yaylardan oluşuyorsa, otomobilin bir tümsekten ya da bir çukurdan geçmesi durumunda aracın uzun süre aşağı-yukarı yaylanmasına neden olur.

Amortisörün Rolü

Otomobilin süspansiyon sisteminde sadece yay bulunuyorsa araç uzun süre yaylanır. Amortisör yay hareketini yavaşlatır. Hidrolik amortisörlerde, yaya bağlı bir piston ve pistonun da içinde bulunduğu yay dolu bir silindir bulunur. Bu amortisör silindirlerinde valf adı verilen delik şeklinde açıklıklar vardır. Araç bir tümsekten geçtiği durumda, yağ bu deliklerden piston silindirin içinde aşağı inerken hızlı geçer, yukarı geçerken de yavaş geçer. Bu sayede yay hızlı sıkışır fakat yavaş uzar ve böylece yaylanma engellenmiş olur. Amortisörün sağladığı bu avantajlardan dolayı, araç süspansiyon sistemlerinde yaylarla birlikte kullanılarak yoldan tekerleklere gelen sarsıntı ve titreşimlerin araba şasisine iletmeden emilmesini veya en aza indirilmesini sağlar.

** Şasi – otomobilin motoru ve ayrıca başka parçalarını üstünde içeren ana kafes yapıdır.