Công thức 1: Nhà khí động học tiết lộ các khái niệm thiết kế

Để thấy rõ hơn, thời gian vị trí giành pole của Lewis Hamilton ở giải Grand Prix Anh năm ngoái tại Silverstone - một phút 25,892 giây - nhanh hơn 34 giây so với kỷ lục vòng đua cho một chiếc mô tô lớn. Một chiếc xe đường trường thực sự nhanh, chẳng hạn như siêu xe Ferrari hoặc McLaren, cũng sẽ kết thúc vòng theo tốc độ đó.

Làm thế nào để chiếc xe F1 làm được điều này? Một phần của nó là một động cơ tạo ra gần 1.000bhp (công suất động cư). Nhưng sự khác biệt về thời gian vòng đua chủ yếu được tạo nên từ khả năng vào cua của xe F1. Và lý do chính cho chúng là khí động học.

Khí động học để làm gì?

Mục đích chính của khí động học là tạo ra lực nén xuống để đẩy các bánh xe mạnh hơn vào đường, do đó lốp xe có độ bám cao hơn. Độ bám nhiều hơn có nghĩa là tốc độ vào cua nhanh hơn, tăng tốc và phanh mạnh hơn - và thời gian vòng đua nhanh hơn.

Để thấy rõ hơn, ở tốc độ 160km/giờ, một chiếc xe F1 hiện đại sẽ tạo ra khoảng 750kg lực nén xuống. Con số này lớn hơn giới hạn trọng lượng tối thiểu của chiếc xe, năm nay 743kg, điều đó nghĩa là trên lý thuyết có thể lái xe lộn ngược trên trần nhà.

Tuy nhiên, nó không chỉ là về việc tích lũy càng nhiều lực nén xuống càng tốt. Một chiếc xe F1 phải làm việc trong một số điều kiện khác nhau, và nó không bao giờ có một kịch bản hoàn hảo.

Một chiếc xe F1 nghiêng sang một bên khi nó vào cua, đầu chũi ở phía trước khi nó phanh và ở phía đuôi khi tăng tốc - và thường làm hai trong ba hành động đó diễn ra cùng một lúc. Và đó chỉ là khởi đầu của những gì sẽ diễn ra khi nó được đẩy đến giới hạn trên đường đua.

Khí động lực học phải cung cấp một khối lực nến xuống nhất quán và có thể dự đoán được ở mọi thời điểm và trong tất cả các điều kiện này, mà không thay đổi đột ngột theo cách này hay cách khác. Điều này cần rất nhiều phân tích và thí nghiệm bằng cách sử dụng các chương trình máy tính và mô phỏng phức tạp trong các hầm gió.

Để chiếc xe hoạt động ở mức tối ưu, điều quan trọng là phải có sự cân bằng tốt giữa mức độ xe đẩy xuống bánh trước và mức độ đẩy xuống ở phía sau.

Nếu khí động học không đẩy đủ xuống ở phía trước, chiếc xe sẽ không rẽ vào cua. Điều này được gọi là understeer, nghĩa là hai bánh trước bị trượt khi vào cua. Nếu chúng ta bỏ bê phía sau xe, thì phía đuôi sẽ trượt và tay đua sẽ sớm thấy mình đi sai hướng. Đây gọi là oversteer, nghĩa là hai bánh sau bị trượt khi vào.

Tại sao những chiếc xe trông khác nhau trong năm nay?

Chúng ta thường nghe thấy những lời phàn nàn rằng tất cả các xe F1 đều giống nhau. Đó là bởi các quy định, còn dưới con mắt của các chuyên gia, các xe vẫn có những điểm khác biệt chính - và thường là cơ bản - giữa những chiếc xe. Những điều này giải thích tại sao một chiếc xe nhanh hơn một chiếc khác.

Trong năm nay, Liên đoàn ô-tô quốc tế (FIA) đã thay đổi các quy tắc ở phần cánh trước. Ý tưởng đằng sau động thái này là cho phép các xe theo sát nhau hơn để tăng khả năng vượt nhau.

Cách họ đã làm điều này là giảm quyền thiết kế các bộ phận điều khiển luồng khí. Điều này sẽ ảnh hưởng đến lực nén xuống ở phía trước của chiếc xe, vì vậy họ cũng làm cho cánh trước rộng hơn 20 cm để bù đắp cho điều đó.

Những thay đổi có nghĩa là các đội đã mất nhiều khả năng kiểm soát một trong những vấn đề lớn nhất đối với một nhà thiết kế F1 - không khí thoát ra khỏi lốp trước.

Làm thế nào để các đội giải quyết vấn đề này?

Nhìn vào những chiếc xe trong mùa này, chúng ta có thể thấy rằng các phương pháp tiếp cận vấn đề này phần lớn rơi vào hai phe. Chúng ta gọi đây là 'tải ngoài' và 'tải trong'.

Những cái tên đó đề cập đến điểm trên cánh trước mà lực tác nén xuống được tác động nhiều nhất, và do đó, luồng không khí được hướng vào.

'Tải ngoài' có nghĩa là ở rìa bên ngoài; 'tải trong' có nghĩa hướng về giữa. Điều khiến mọi chuyện trở nên đặc biệt thú vị là hai đội đua Mercedes và Ferrari có phong cách trái ngược nhau.

Lí thuyết là vậy, còn thực tế vẫn phải chờ thành tích của các đội đua ở mùa giải năm nay, bắt đầu từ chặng Australian Grand Prix vào ngày mai.