Loại bỏ dirty air: F1 có thể học được gì từ năm 2019?

Những chi tiết khí động học tinh xảo hiện diện trên những chiếc xe đua Công thức 1 đã cho ta thấy thành tựu công nghệ và tài năng của các kỹ sư lành nghề. Tuy nhiên, đối với tay đua thì nó lại là con dao hai lưỡi.

Điển hình là thiết kế của những chiếc xe F1 thời kì 2007-2008, hoặc thậm chí là từ 2017-2021. Chi tiết khí động học trên những chiếc xe lúc bấy giờ có khả năng điều tiết luồng gió cũng như tạo ra một lượng downforce đáng kể, song lại dẫn hệ quả là dirty air.

Kết quả là ta có những chiếc xe với cảm giác lái được cho là “tuyệt vời” trong phân hạng, nhưng lại rất khó để bắt kịp trong khi đua.

Dirty air là luồng khí bị xáo trộn bởi xe đi trước. Nó không chỉ làm giảm hiệu quả sản sinh downforce hay giảm khả năng mát động cơ của những xe theo sau, mà còn làm lốp của họ mòn đi nhanh hơn so với bình thường.

Vì lí do này mà các tay đua khó có thể tiếp cận nhau chứ đừng nói gì đến chuyện là vượt được đối thủ.

Khác với bộ luật đua hoàn toàn mới của 10 năm trở về trước, năm 2019 chứng kiến một số thay đổi nhỏ trong luật đua lúc bấy giờ. Từ việc nới rộng cánh gió trước và sau cho đến loại bỏ những tiểu tiết rườm rà gây nhiễu luồng khí, tất cả đều hướng tới một mục đích chung là loại bỏ dirty air, tương tự như câu chuyện của mùa giải 2025.

Tuy được dựa trên nền tảng thông số của các mùa giải trước, người ta phải dành đúng 6 tuần để có thể đưa ra những giải pháp tức thời này. Đó là vì đề xuất chỉnh sửa luật đua chỉ được đưa ra ngay sau chặng GP Úc năm 2018 – một chặng đua (thật lòng mà nói thì) không có gì quá là đặc sắc.

FIA đã lấy căn cứ dựa trên các dự án nghiên cứu trước đây của F1, đặc biệt là những mảng chú trọng vào hiện tượng gây nhiễu luồng khí của những chiếc xe F1 hiện đại. Một trong số những tác nhân cho hiện tượng này là outwash.

Outwash – một hiện tượng xảy ra khi mà cánh gió trước rẽ luồng khí phía trước sang hai bên nhằm làm giảm lực cản của hai lốp hở phía trước – từ lâu đã là thiết kế mấu chốt của các thế hệ xe F1 với xu thế “nhỏ gọn” hơn từ 2009.

Thế hệ xe F1 rộng hơn, nhanh hơn với nhiều downforce hơn, tuy đã nâng F1 lên một tầm cao mới về mặt công nghệ và hiệu suất, vô tình đã lại làm cho vấn đề càng trở nên phức tạp hơn bao giờ hết.

Cũng vì thế mà khả năng theo sát và tấn công luôn là trọng tâm của những thay đổi luật đua, và năm 2019 cũng không phải là ngoại lệ.

“Những chi tiết quan trọng nhất là cánh gió trước và hệ thống ống phanh. Những thay đổi được đưa ra vốn là để giảm khả năng điều khiển luồng gió thổi vào bánh trước của các đội đua – một trong những nguyên nhân làm đẩy luồng không khí bị xáo trộn ra phía sau.”

“Điều này ảnh hưởng đáng kể đến sự cân bằng về mặt khí động học đối với những xe theo sau. Ý tưởng ở đây là đưa những luồng khí này vào gần phía bên trong hơn, từ đó giúp cho các tay đua có thể bám sát nhau dễ dàng hơn.”

“Cũng vì mục tiêu này mà cánh sau cũng đã được làm cho sâu hơn là rộng hơn. Đây thực sự là một giải pháp an toàn bởi nó chắc chắn sẽ làm tăng đáng kể hiệu quả của DRS (hệ thống làm giảm lực cản – drag reduction system).”

Kể cả khi nhìn thoáng qua thì ta cũng có thể thấy được kha khá những thay đổi trên những chiếc xe của năm 2019. Cánh trước đã được nới rộng từ 1800 mm lên đến 2000 mm, đúng bằng với chiều rộng của xe.

Bên cạnh đó, độ cao của cánh cũng đã được nâng lên 20 mm, chiều sâu tăng lên 25 mm và đuôi cánh với kích thước tương tự. Một số giới hạn về cấu trúc cũng đã được đưa ra để ngăn không cho đuôi cánh đẩy luồng khí sang hai bên quá nhiều.

Số lượng những thanh ván nhỏ (strakes) phía dưới cánh cũng bị giới hạn xuống còn 2 chiếc mỗi bên, trog khi bề mặt cánh trước chỉ được có đúng 5 chi tiết mỗi bên.

Với sự ra đi của hàng loạt những chi tiết phức tạp trên bề mặt, cánh gió cần phải được nới rộng để đảm bảo đủ lượng downforce ở phía trước của xe.

Cánh trước rộng khiến nhiều người lo ngại về khả năng dẫn tới nhiều va chạm, khiến các tay đua ngần ngại khi vượt nhau trên trường đua. Tuy nhiên, như có thể thấy trong mùa giải 2019-2021, họ dường như không gặp phải bất cứ vấn đề gì như thế cả.

Cánh trước rộng hơn cũng là để giảm outwash (luồng khí được đẩy sang hai bên thân xe) cũng như là vòng xoáy Y250 (một vòng xoáy được tạo ra cách 250 mm so với phần tâm mũi xe, nơi mà phần cánh trước bị giới hạn giao thoa với phần hai bên) với cùng chức năng như trên.

Kết cấu ống phanh đã được giới hạn thêm sau khi người ta nhận thấy rằng các đội đã và đang tận dụng chi tiết vốn là để làm mát đĩa phanh này nhằm tạo ra outwash.

Tấm khí động ở hai bên cũng đã được thay đổi (nhưng thực chất lại là để cho các nhà tài trợ trên xe được nhìn thấy rõ hơn). Chiều cao của chi tiết này đi xuống chỉ còn 150 mm và được nới tài về phía trước 100 mm.

Và cuối cùng thì cánh gió sau đã được đẩy lên cao hơn 50 mm so với trước, vị trí lắp đặt cao hơn 100 mm và phần bề mặt sâu hơn 20 mm. Năm 2019 cũng là năm mà F1 thử nghiệm với 2 chi tiết đèn hậu bổ sung ở phía sau đuôi cánh giúp làm tăng tầm nhìn trong những điều kiện thời tiết xấu.

Sự tương tác giữa 2 cánh gió trước và sau là trọng tâm của những thay đổi này. Bằng cách giảm thiểu lượng outwash trên mỗi xe, nó làm tăng khả năng luồng gió trên bề mặt thân xe sẽ kết hợp với luồng gió phía sau xe, dẫn tới một luồng gió với hình dạng “cây nấm” ở phía cánh gió sau giúp làm đẩy dirty air lên cao hết mức có thể.

Từ đó, không khí sạch, ổn định và ít bị xáo trộn hơn sẽ lấp đầy khoảng trống được tạo ra, giúp bảo toàn tối đa lượng downforce mà những chiếc xe theo sau có được.

Một lưu ý là những thay đổi này không phải là giải pháp thần kỳ có thể giải quyết tất cả những vấn đề tồn tại lúc bấy giờ. Thay vào đó, mục đích của nó là để ngăn không cho những vấn đề này trở nên trầm trọng đến mức mất kiểm soát nhờ vào nền tảng của hiệu ứng mặt đất (ground effect).

Vào năm 2019, Tombazis nhận định rằng số lần vượt có thể tăng từ 10 đến 50% tùy vào kết cấu trường đua. Những con số này nhìn thì có vẻ hơi quá hào phóng khi mà kết quả thực tế lại tích cực hơn những gì mà Symond đã phỏng đoán khi - “Nếu như có thể cải thiện được luồng gió dù chỉ một chút thôi thì chúng ta cũng đã đi đúng hướng rồi.”

Tính hiệu quả của những thay đổi cũng trở thành một chủ đề thảo luận. Tuy nhiên, thực tế thì những thay đổi đó không được tạo ra để đánh dấu một bước ngoặt hay thay đổi bản chất của F1.

Mà như ông Symonds nói, nó được đưa ra để ngăn không cho những vấn đề đang tồn tại trở nên trầm trọng hơn. Đến cả chính các tay đua cũng không hoàn toàn chắc chắn về điều đó. Một vài người trong số họ cho rằng những thay đổi là có hiệu quả, trong khi số còn lại thì phủ nhận điều này.

Việc những quy định mới này được nới dài thêm 1 năm nữa cho thấy tính hiệu quả của nó là không thể phủ nhận, cho dù quy mô có nhỏ đến mức nào đi chăng nữa. Hơn nữa, chúng cũng là những công cụ đắc lực trong việc tìm hiểu và nghiên cứu những nguyên lí đằng sau bộ luật đua mới của năm 2022.

Khả năng cao là kế hoạch của năm 2025 cũng sẽ có những kết quả ít nhất là tương tự như vậy. Tuy thời gian nghiên cứu đúng là có dài hơn so với năm 2019, những thay đổi cốt lõi vẫn sẽ đòi hỏi một bộ luật đua khác hẳn so với hiện tại. Và một bộ luật đua như thế sẽ được tiến hành vào năm 2026.

Tuy nhiên, độc giả cũng đừng vì thế mà cho rằng những bộ luật đua này sẽ không có hiệu quả gì đáng kể. Khả năng cao là lượng downforce mất đi sẽ chỉ nhỉnh hơn một chút so với con số 35% mà FIA đã ước lượng ra trước khi mùa giải 2025 bắt đầu. Nếu như họ có thể ngăn không cho con số này tăng thêm nữa hoặc thậm chí là giảm đi chút đỉnh thì đó cũng là một thành công lớn rồi.

Điều mà ta không thể mong đợi ở đây chính là một phép màu biến 2025 thành một mùa giải 2021 thứ 2. FIA không bao giờ có thể ngăn cản 10 đội đua mạnh nhất hành tinh tìm cách lách luật của mình được.

Điều mà ta có thể mong đợi là tính hiệu quả của những thay đổi mới trong luật đua. Nếu nó đã có hiệu quả trong năm 2019, dù chỉ là rất nhỏ, thì không có lí do gì mà lịch sử không thể tái diễn ở năm 2025.