Hiệu suất khó lường của W12 và RB16 từ lựa chọn thiết lập cánh gió

Mặc dù Grand Prix Bỉ bị ảnh hưởng nặng nề bởi trời mưa, vẫn còn rất nhiều yếu tố kỹ thuật mà ta có thể khai thác được từ Mercedes và Red Bull cho đến hết vòng loại 3. Dưới đây là bài phân tích về những hiệu chỉnh của hai đội đua cuối tuần vừa rồi nhằm thích ứng với đường đua Spa-Francorchamps (Spa). Bài phân tích được thực hiện bởi Mark Hughes và minh họa bởi Giorgio Piola (từ Formula 1).

1. Lý thuyết lựa chọn các thiết lập cánh gió

Trước hết, do thời tiết mưa lớn, các lựa chọn cánh gió đuôi xe của hai đội trở nên khó xác định hơn. Spa là một đường đua đặc biệt, vì nó cho phép các đội khai thác nhiều mức downforce khác nhau, ở các điều kiện khác nhau. Do đó, độ hiệu quả của cánh gió gần như khác biệt hoàn toàn giữa vòng loại và vòng đua chính, giữa trạng thái tấn công và phòng thủ, và tất nhiên, giữa tình trạng đường ướt và đường khô.

Trong trận chiến giữa hai ứng cử viên vô địch là Mercedes và Red Bull, dường như một trò mèo vờn chuột đã diễn ra trong vòng luyện tập và vòng loại. Trong quá trình chạy track, mỗi đội đều tìm ra được cho mình một chiến thuật dẫn đến chiến thắng, nhưng quan trọng hơn là dò đoán xem phía còn lại lựa chọn chiến thuật gì.

Có thể nhận thấy từ bản đồ dưới đây, các đoạn đường phẳng tương đối dài ở khu vực (sector) 1 và 3 chính là cơ hội của Mercedes. Một chiếc xe cào thấp (low-rake) như W12 đương nhiên tạo ít drag hơn một chiếc xe cào cao (high-rake) như RB16. Vì vậy, với cùng thiết lập cánh gió, Mercedes sẽ tạo ra ít drag hơn và tốc độ cao hơn ở cuối đoạn thẳng so với Red Bull. Tuy nhiên, cào cao lại đồng nghĩa với góc gầm (underfloor angle) lớn hơn, hay downforce tạo ra lớn hơn. Như vậy, Red Bull lại có lợi thế nhỉnh hơn ở những đường cong của khu vực 2.

Tất nhiên, trên đây chỉ là lý thuyết nếu ta coi thiết lập cánh gió của hai đội là tương đương. Trên thực tế, việc xác định mức độ tương đương giữa hai thiết kế cánh rất khác nhau (và với góc nghiêng khác nhau) không phải là một vấn đề đơn giản. Ta chắc chắn không thể đánh giá chính xác chỉ bằng so sánh trực quan.

2. Hai trường phái thiết kế cánh gió

Thiết kế của RB16 đương nhiên gặp nhiều bất lợi tại một đường đua như Spa, nơi drag có tính chất quan trọng hơn so với downforce. Thậm chí ngay cả khi hạ thấp cánh gió, RB16 vẫn còn cản gió quá nhiều. Nói cách khác, Red Bull thực sự không thể hạn chế drag một cách tối ưu nhất ở Spa, ngay cả khi họ sử dụng bộ cánh nhỏ nhất (ít nhất thì không bằng Mercedes).

Nếu so với thiết kế hình thìa (spoon-shaped) của Red Bull thì cánh của Mercedes lại có thiết kế khá bình thường, với nhiều diện tích mặt phẳng chính (main plane) hơn.

Với tính chất cào thấp của xe, Mercedes cho rằng chỉ việc thay đổi góc nghiêng (flap angle) của cánh này là đủ để tạo ra một thiết lập cánh cần thiết. Với lựa chọn trang bị này, cánh của W12 vẫn tạo ra một mức downforce chấp nhận được.

Red Bull với chiến thuật của mình đã sử dụng luân phiên hai cấu hình thìa khác nhau cho mặt phẳng chính. Như chính cái tên của nó, cánh hình thìa trũng sâu ở giữa nhưng rất nông ở hai đầu phía ngoài. Trong các lựa chọn cánh cho RB16, cánh chính có diện tích thìa lớn hơn thì cho downforce cao hơn, đồng thời phần cánh trên (flap) nghiêng góc lớn hơn thì cũng cho downforce cao hơn.

Thực tế thì bộ cánh phụ của Merc thậm chí còn có nhiều diện tích mặt phẳng chính (và về lý thuyết thì nhiều downforce) hơn so với cánh chính của Red Bull. Thế nhưng, điều này thực ra lại không đáng lo ngại đối với Red Bull vì tính chất cào cao đã tạo ra quá đủ downforce và bù lại cho cho cánh gió rồi.

3. Lựa chọn cho vòng luyện tập

Trong vòng luyện tập 1, Mercedes đã phân chia các lựa chọn cánh của họ: Valtteri Bottas (BOT) dùng cánh phụ (ít downforce hơn) và Lewis Hamilton (HAM) dùng cánh chính (nhiều downforce hơn). Kết quả là, HAM cảm thấy cánh lớn hơn khiến xe anh ta quá chậm trên đường thẳng. Nên nhớ rằng, FP1 được tổ chức trong điều kiện hoàn toàn khô ráo.

Bước sang FP2 (phần lớn đường khô ráo), cả hai chiếc Merc đều chạy với cánh phụ. Với lựa chọn này, những chiếc W12 đạt tốc độ 327 km/h ở cuối đường thẳng Les Combes (đạt 332 km/h khi động cơ hoạt động ở thiết lập cao hơn). Ngược lại, Red Bull chọn cánh chính cho cả hai buổi luyện tập. Với cánh này được trang bị, RB16 đạt tốc độ 322 km/h khi kết thúc đường thẳng nói trên, tức là chậm hơn khoảng 5 km/h so với Mercedes.

Ở FP3, đường ướt và các đội chạy chủ yếu bằng lốp trung bình (intermediate). Lúc này, Mercedes đổi lại sử dụng cánh cho cả hai chiếc xe, còn Red Bull thì bất ngờ thử nghiệm cánh phụ với góc nghiêng cánh cực thấp, đồng thời với mặt phẳng chính nhỏ hơn. Đây là hai thái cực hoàn toàn đối lập: Merc dùng thiết lập cao của một thiết kế cánh đã cao (downforce lớn) sẵn, còn Red Bull lại dùng thiết lập thấp của một cánh có bản chất tạo downforce thấp hơn. Kết quả, tốc độ ở cuối Les Combes là 319 km/h cho Merc, và 318 km/h cho Red Bull!

Như chúng ta có thể thấy, tới đây bức tranh hiệu năng của các thiết lập cánh vẫn còn rất mù mờ. Thú vị là, vì mù mờ như thế nên hai đội theo dõi nhau rất chặt chẽ, vì sự lựa chọn của một phía có khả năng ảnh hưởng đến phía còn lại.

4. Quyết định bất ngờ

Với dự báo mưa lớn vào Chủ Nhật và quyết định chọn cánh gió phải được thực hiện trước vòng loại, cả hai đội cuối cùng đều đã chọn thiết lập cánh chính. Ngoài ra, Mercedes đã chạy thêm một cánh lưỡi (gurney flap) ở mép sau để tạo thêm downforce. Trong khi đó, Red Bull giữ nguyên cánh mà họ đã sử dụng ở FP1.

Tình hình thời tiết ở Spa tiếp tục không ngừng thay đổi. Trong khoảng thời gian từ vòng loại 1 đến vòng đua chính, vòng loại 2 là giai đoạn đường đua ở tình trạng tốt nhất. BOT thiết lập tốc độ nhanh nhất ở cuối Les Combes, với thành tích 320 km/h. Để so sánh chính xác hơn, ta lấy thành tích của HAM là 313.5 km/h và của Verstappen (VER) là 310.7 km/h. Tốc độ này thấp hơn so với ở Q1 đơn giản vì xe vào đường thẳng chậm hơn trong điều kiện ẩm ướt. Nên nhớ rằng, đường ướt làm tăng lực nâng của xe khi qua khu Eau Rouge.

Okay, chúng ta sẽ so sánh khả năng tăng tốc của hai tay đua này. Ta thấy rằng, Red Bull đạt chênh lệch vận tốc ở hai đầu đường thẳng là 9.6 km/h, trong khi HAM của Mercedes chỉ là 5.9 km/h. Điều này ngụ ý rằng, với cùng thiết lập cánh chính, Red Bull thực tế tạo ra ít drag hơn so với Mercedes (mặc dù về bản chất, RB16 là một chiếc xe tạo drag). Lý do là bởi vì diện tích mặt phẳng chính của RB16 nhỏ hơn W12 rất nhiều. Khi ra khỏi khu Eug Rouge/Raidillon, VER chậm hơn HAM 6.5 km/h, nhưng khi kết thúc đường thẳng Les Combes, cách biệt chỉ còn 2.8 km/h.

Ở vòng loại, VER gần như thống trị các đường cong ở khu vực 2 (nhanh hơn Merc 0.3 giây và tạo lợi thế để giành pole). Điều này nói lên hiệu suất của chính anh ta và mức downfornce khủng khiếp của gầm xe RB16.