F1 2022: Chỉ khi đem xe ra thử nghiệm, các kỹ sư mới phát hiện ra vấn đề nghiêm trọng

Năm 2022 là một mùa giải hứa hẹn đầy sự hấp dẫn đối với những fan của bộ môn đua xe công thức 1. Năm nay luật lệ thay đổi, thiết kế xe cũng thay đổi, và quan trọng nhất là suốt từ thời kỳ 1977 - 1982, bây giờ chúng ta mới được chiêm ngưỡng những cỗ máy tốc độ được tinh chỉnh để tận dụng hiệu ứng gọi là “ground effect”, sau khi 4 thập kỷ trước chúng bị cấm hoàn toàn vì khi đó công nghệ chưa đủ chín, những cỗ xe trở nên quá nguy hiểm cho tính mạng tay đua.

Cứ tưởng là, đến năm 2022, công nghệ đã chín muồi để đem những hệ thống sàn xe tạo ra luồng khí tốc độ cao, áp suất cực thấp để từ đó giúp những cỗ xe tạo ra lực “downforce”, khiến xe bám đường nhất trong mọi khúc cua. Hóa ra không phải. Chỉ đến khi ba ngày thử nghiệm đầu tiên của mùa giải F1 2022 được tổ chức tại Barcelona giữa tuần vừa rồi, các kỹ sư và thợ máy của đủ 10 đội đua F1 đều nhận ra một vấn đề mà những phần mềm mô phỏng khí động học tối tân nhất, những đường hầm quạt gió thử nghiệm xe hiện đại nhất không thể phát hiện ra. Mà chỉ tới lúc, từng tay đua của các đội đem xe ra chạy thử, vấn đề nghiêm trọng mới xuất hiện.



Trước tiên, để hiểu về vấn đề kể trên, phải nói lý thuyết suông về cách cỗ xe F1 năm nay vận hành về mặt khí động học.

Trái ngược với năm ngoái, khi FIA cố gắng giới hạn khả năng khí động học của sàn xe, thì đến năm nay, họ cho phép sàn xe trở thành một chi tiết đầy phức tạp và quan trọng của mỗi chiếc F1. Từ đó, thiết kế cánh gió trước và cánh gió sau sẽ được đơn giản hóa. Cùng lúc, xe vẫn đạt vận tốc lý tưởng khi trang bị lốp kích thước lớn (18 inch), và khả năng bám đuổi giữa các xe cũng sẽ tốt hơn khi không phụ thuộc quá nhiều vào luồng khí đã bị làm hỗn loạn vì chiếc xe phía trước vận hành.

Sàn xe F1 năm nay sẽ được trang bị những cánh khuếch tán tạo ra hiệu ứng venturi, từ đó tạo ra luồng khí áp suất cực thấp, kết hợp với luồng khí áp suất cao di chuyển qua thân xe và hai cánh gió để tạo ra downforce ép xe xuống mặt đường, đủ lớn để vượt qua lực ly tâm lúc đánh lái vào cua. Hệ quả là xe F1 cua rất gắt ở tốc độ rất cao.

Lý thuyết là như vậy. Nhưng chỉ đến khi đem xe ra thử nghiệm ở Barcelona, các kỹ sư mới bàng hoàng nhận ra rằng không thể tin tưởng phần mềm mô phỏng 100%. Trước mắt họ là những chiếc xe nảy tưng tưng như những chú cá heo bơi lội ngoài biển khơi, ấy vậy nên báo giới đưa tin về bộ môn thể thao này mới mô tả tình trạng xe nảy là “porpoising”. Gần như tất cả các đội đua đều gặp phải tình trạng này, chỉ là đội nào bị ít, đội nào bị nhiều mà thôi. Lấy ví dụ chiếc F1-75 của Ferrari tham gia mùa giải năm nay, xe nhún như nhảy hip hop khi vận hành ở tốc độ cao trên đoạn đường thẳng:



Giải thích cho tình trạng này cũng rất đơn giản, hệt như cái cách chúng ta giải thích theo kiểu dễ hiểu rằng làm thế nào xe F1 năm nay sẽ rất khác so với năm ngoái.

Khi xe chạy ở vận tốc cao, luồng khí phía trên và xung quanh thân xe sẽ di chuyển với vận tốc lớn hơn, tạo ra áp suất cao hơn. Kết hợp với luồng khí áp suất thấp tạo ra nhờ hệ thống diffuser dưới sàn xe, lực downforce tạo ra sẽ là rất lớn, ép xe và hệ thống giảm xóc hạ thấp xuống mặt đường. Đó chính là thời điểm vấn đề nảy sinh. Xe chạy quá sát mặt đường, thì luồng khí áp suất thấp dưới sàn xe bỗng nhiên biến mất, không còn giá trị gì tạo ra downforce. Lực này khi ấy bất ngờ giảm mạnh, xe không còn bị ép xuống mặt đường nữa. Giảm xóc của xe nâng thân xe lên, lại cho phép luồng khí tươi đi vào trong sàn, lại tạo ra hiệu ứng venturi như lúc ban đầu. Cứ như vậy, anh em xem clip, mỗi lần xe nhún nhảy là một lần quá trình kể trên diễn ra liên tục.

Ở thời điểm hiện tại, nhận định chung là Ferrari bị ảnh hưởng vì tình trạng này nghiêm trọng nhất, còn McLaren thì bị ảnh hưởng ít nhất.

Hệ quả của điều này là, chỉ vài tuần trước thềm mùa giải mới, toàn bộ 10 đội đua đều đang phải làm việc hết công suất để một, hiểu được lý do vì sao tình trạng này xảy ra trên xe của đội mình, và hai là làm cách nào để giới hạn hậu quả của tình trạng xe nảy khi mùa giải chính thức bắt đầu vào ngày 20/3 tới, với chặng đua đầu tiên tại Sakhir, Bahrain.

Không chỉ ảnh hưởng tới khả năng vận hành của xe, mà vấn đề không một phần mềm giả lập hay wind tunnel nào có thể phát hiện ra, cho dù chúng được các đội cho vận hành cả nghìn lần, cũng là một nguy cơ rất lớn về mặt an toàn trong các chặng đua. Sẽ ra sao nếu như những tay đua đang bám đuổi nhau ở tốc độ hơn 300 km/h, xe đột ngột mất lực downforce giữ cho chúng ổn định trên mặt đường?



Trước kia cũng đã có rất nhiều giải pháp để điều chỉnh độ cao của sàn xe và thân xe so với mặt đường, và hầu hết chúng cũng có thể trở thành giải pháp chống lại tình trạng “porpoising” mà những cỗ xe F1 năm nay gặp phải. Nhưng điều đó chỉ có thể trở thành hiện thực nếu như FIA cho phép các đội đua ứng dụng những giải pháp ấy, vì đơn giản chúng đều đã bị chính FIA cấm dựa trên lý lẽ bảo vệ sự công bằng cho bộ môn thể thao nhanh nhất hành tinh.



Một trong số đó là giảm xóc chủ động, thứ được những cái đầu thuộc tầm cỡ thiên tài ở Williams nghĩ ra vào đầu thập niên 90. Nhờ hệ thống máy tính, giảm xóc có thể tự động điều chỉnh linh hoạt độ cao để tối ưu khoảng cách giữa sàn xe và mặt đường trong mọi tình huống. Thế nhưng giải pháp trong chiếc xe mang tính cách mạng FW15C đã bị cấm vào năm 1994, khi bên cạnh “active suspension”, FW15C còn trang bị những công nghệ quá tối tân vào thời điểm đó, những thứ bây giờ mới trở thành tiêu chuẩn trong những cỗ xe thương mại như TCS hay ABS.

Một giải pháp khác từng góp phần giúp Fernando Alonso giành chức vô địch vào năm 2005 là một thiết bị gọi là “mass damper,” và nó cũng bị cấm vào mùa giải 2006. Thiết bị cũng thiên tài không kém gì active suspension trong chiếc FW15C của Williams này đôi khi còn được gọi bằng cái tên bộ hấp thụ sóng điều hòa. Trong nhiều tòa nhà chọc trời, những dạng “mass damper” cũng được ứng dụng để triệt tiêu sóng rung động của tòa nhà, giúp những nhà trên tầng cao không bị cảm giác động đất.

Còn trong giới hạn của bộ môn F1, sau khi điều luật mùa giải 2005 được sửa đổi, bắt mũi xe phải nâng thêm 50mm so với mặt đường để giới hạn downforce và tốc độ vào cua, những chiếc xe cũng gặp phải tình trạng mũi nhấp nhô hệt như xe của năm 2022, nhưng vì lý do khác. Đó là lúc nhóm kỹ sư dẫn đầu bởi tiến sĩ Robin Tuluie của Renault nghĩ ra cách tạo ra một bộ phận rời có thể vận hành độc lập để triệt tiêu tần số dao động của mũi xe, giúp đầu xe ổn định hơn khi vào cua. Mass damper khét tiếng được thành hình. Nhờ mũi xe ổn định hơn, tay đua có thể vào cua tốc độ cao hơn, cùng lúc chạy lấn vỉa mạnh tay hơn mà không sợ xe mất lái. Và đến giữa năm 2006, công nghệ này bị FIA cấm.

Đó là hai ví dụ cụ thể đã tồn tại trong quá khứ của lịch sử F1, còn ở thời điểm hiện tại, hầu hết các đội đều đang nghiên cứu cách ứng dụng sàn xe mới để cân bằng hai luồng khí áp suất cao phía trên và áp suất thấp phía dưới, vừa tận dụng được tối đa khả năng của hiệu ứng venturi trên đường đua, vừa không khiến chiếc xe nhảy loi choi như trong hình cover anh em xem.