Mùa giải F1 2009 mang tới nhiều biến động nhất trong suốt 1 thập kỉ qua, chứng minh rằng kể cả “người giàu cũng khóc” khi suy thoái…leo thang. Tuy vậy, hàng loạt thay đổi về kĩ thuật lại không hề kém thú vị để tìm hiểu.
Trái với sự lo lắng của nhiều người vài tháng trước đây, mùa giải 2009 sẽ là một khu mỏ mới cho những tay cuồng nhiệt yêu máy móc “đào bới”. Cánh gió trước thấp và phẳng hơn, phần mũi xe cao hơn, cùng với việc loại bỏ nhiều chi tiết khí động học trên khắp thân xe cho phép chúng ta dễ dàng nắm bắt được cách những kĩ sư F1 điều khiển những dòng khí lướt dưới khung gầm. Trước hết ta hãy bắt đầu bằng việc mãn nhãn khi mổ xẻ phần mũi xe.
Vào đầu mùa giải, sự khác biệt về thiết kế khí động học giữa các đội đua còn rõ rệt. Tuy nhiên khi mùa giải dần bước vào giai đoạn gay cấn hơn, thiết kế của mỗi đội sẽ dần phải tiến triển đồng qui về một hướng tối ưu. Nhưng dù vậy, chúng ta vẫn có thể yên tâm về khả năng đổi mới luôn gây thán phục của F1.
Cánh gió trước
Phần cánh gió trước của các xe năm nay có vẻ ngoài khác biệt rất nhiều so với mẫu 2008. Trước hết là việc nó thấp hơn 75mm so với cách gió của mùa giải trước, giả thiết cả 2 đều được chỉnh ở mức thấp nhất.
Điều luật mới của FIA đã chỉ rõ yêu cầu về phần mũi trung tâm (hình chữ U) giữa 2 cánh gió, có tác dụng thực tế là tạo lực nâng, và do đó làm giảm độ nhạy khí động (mức độ chịu ảnh hưởng của xe dưới một tác động về khí động học, ở đây nói về việc dòng không khí qua xe sẽ tạo ít lực ép xuống hơn).
Ở những mùa giải trước, phần mũi trung tâm hình U này cho phép sản sinh ra lực ép xuống lớn hơn. Khi hai xe bám đuổi nhau, xe chạy sau sẽ di chuyển trong một vùng không khí loãng hơn và chuyển động hỗn loạn, có độ nhạy khí động cao sẽ làm xe bị ảnh hưởng nhiều bởi dòng khí hỗn loạn, dễ gây giảm tính năng vận hành khi bám đuổi hơn. Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa với việc xe sẽ nhận được càng hiếm hoi hơn nữa lực nén xuống vốn đã giảm do mật độ loãng hơn của dòng khí nói trên.
Mặc dù phần mũi trung tâm dạng phẳng là qui định chung của FIA, các đội đua vẫn có quyền tự do đổi mới với các chi tiết, hình dạng cánh gió.
Mùa giải 2009 cũng qui định cánh gió trước phải rộng hơn, bằng chiều rộng của xe, vào khoảng 1800mm. Ở mùa giải trước thông số này là 1400mm. Điều này tạo cơ hội cho sự phát triển một triết lí thiết kế mới đối với cánh gió ở bánh xe.
Thiết kế của năm 2008 có tác dụng dùng các tấm ở đầu cánh gió (end plate) ép luồng khí chạy ở phía mặt trong các bánh xe (giữa bánh xe và sườn xe), làm giảm lực cản của không khí. Thiết kế mới với cánh gió trước rộng hơn sẽ giúp các tấm ở đầu cánh gió lùa luồng khí chạy vòng phía mặt ngoài các bánh xe, hiển nhiên là làm tăng lực cản. Đó cũng là lí do tại sao cánh gió trước năm nay trông vuông vắn cục mịch như cái hộp còn năm ngoái trông trơn tru đẹp mắt hơn.
Mặc dù những thay đổi nhỏ về hình dáng này nghe có vẻ không mấy quan trọng như sự thay đổi cội rễ về động cơ vài mùa giải trước, nhưng xét trên bối cánh riêng của môn thể thao này, đó lại là những điều quan trọng.
Trong 5 năm vừa qua, các đội đua đã phải đầu tư phát triển các phần mềm thiết kế, thử nghiệm lốp, để dành cho việc xử lí triết lí thiết kế mới này. Thiết kế lốp xe ảnh hưởng tới khoảng 30-40 % lực cản tác động lên xe, vì thế căn chỉnh sao cho cánh gió ở bánh xe có sự tương tác phù hợp là rất quan trọng.
Mặc cho tình trạng đáng đau khổ về tính năng vận hành hiện thời, McLaren tỏ ra quyết liệt với việc chăm sóc phần đầu xe. Chiếc MP4-24 là chiếc đầu tiên áp dụng cánh gió gồm 4 phần nhằm tạo lực ép xuống tối đa. Các tấm (flap) có dạng cong, gồm 2 lớp xếp lên nhau tạo nên cánh gió, kết nối với các tấm endplate không chỉ có tác dụng dẫn luồng khí đi vòng qua phía ngoài bánh xe, mà còn để bịt kín mặt dưới cánh gió trước.
Việc “hàn kín” này được thực hiện bằng một số cách. Trước hết, “kênh Venturi” – thiết bị hình ống cắt dọc tạo theo hiệu ứng Venturi – hút và dẫn hướng luồng khí hỗn độn dưới tấm footplate nằm song song với mặt đất, bên dưới end-plate. Thiết kế này nhằm ngăn các dòng khí áp suất cao lọt xuống bên dưới cánh. Hiệu ứng Venturi là hiện tượng dòng chất lỏng hoặc khí giảm áp suất khi đi qua ống dẫn có tiết diện nhỏ đi, và do đó vận tốc của dòng chất lỏng hoặc khí này tăng lên.
Phương pháp thứ hai là lắp một số những tấm chắn (fence). Những tấm này đặt ở phía trong của endplate, ngay phía trước lốp. Những tấm chắn này kiểm soát dòng khí bên dưới cánh gió, ngăn không cho những dòng khí này bị ảnh hưởng bởi không khí đẩy ra từ mặt trước lốp.
Dòng khí này có áp suất cao và có xu hướng “thoát” xuống dưới tấm chính (main plane – nơi các flap gắn vào) của cánh gió, gây giảm lực ép xuống. Sử dụng những tấm chắn này sẽ tăng độ nhạy khí động tại các góc cua. Những dòng khí được dẫn hướng sẽ chuyển động theo tính toán hơn, và chuyển hướng dễ dàng hơn, giúp xe có độ ổn định tốt hơn khi vào cua.
Phần vỏ ở bánh xe được thiết kế mới của McLaren, với ống dẫn hướng thẳng về trước, cũng là hệ quả của qui định mới, “lái” dòng khí ra phía ngoài bánh xe. Để đảm bảo chiếc xe hợp lệ, chiều rộng phải giảm đi đôi chút để cho phép phần vỏ này nhô được ra ngoài.
Đội Brawn GP đã chọn một lối thiết kế mới lạ, rất “phiêu” với phần cánh gió trước: họ rời bỏ phần endplate kiểu truyền thống. Một tấm cản (fence) quả thực nhô ra khỏi footplate, nhưng không nối với bất kì tấm flap nào. Những tấm flap lắp xếp thành tầng, nhô ra từ tấm mainplane, vuốt xiên về phía sau theo hướng lên trên, nhằm ngăn nó đổ trượt (spilling) xuống tấm main plane.
Những tấm flap chính được chống đỡ bởi một phần hình tam giác nhô lên từ footplate – thông thường phần này sẽ thuôn hình chữ nhật để tạo nên tấm endplate. Thiết kế này cho phép dòng khí có áp suất cao “chảy” tới đỉnh các tấm flap, và tại đó nó được lái ra mặt ngoài các bánh trước. Điều này làm giảm lực cản lên xe – đồng nghĩa với tăng cường cả gia tốc và tốc độ. Sẽ thật thú vị nếu mùa giải này ta được nhìn những đội khác theo đuôi Brawn.
Phần mũi
Sự khác biệt đáng kinh ngạc về thiết kế giữa các đội nằm trong hình dạng, kích cỡ, và vị trí của phần chóp ở mũi xe – từ kiểu nâng cao được Toyota ưa dùng cho tới dạng…củ hành rủ xuống như đội Brawn GP.
Phần mũi cao hơn sẽ dồn nhiều khí xuống dưới chassis, tới tấm splitter. Điều khiển dòng khí ở phu vực này là quan trọng với việc điều khiển dòng khí chạy dưới gầm cũng như tăng cường khản năng hoạt động hòa hợp với bộ khuếch tán ở gầm sau xe (diffuser). Ngược lại, phần mũi thấp sẽ ngăn dòng khí nhưng lại có thể tạo ra một “kênh Venturi” giữa các bánh và tăng lực ép xuống – đó là điều mà Brawn đã làm.
- Splitter: Thường lắp song song với phương chuyển động của dòng khí. Nó có tên như vậy (split: chia, tách) vì công dụng để chia tách các luồng khí, nhằm dẫn hướng theo chủ đích. Splitter của xe F1 có nhiều hình dạng và vị trí lắp. Ở các xe thể thao hay xe đua dạng GT, nó là tấm nằm ở vị trí trước nhất và thấp nhất, song song với mặt đất, dọc thaeo chiều ngang xe.
Không khí bị ép qua khoảng hở giữa phần mũi và cánh gió trước tiêu chuẩn, sau đó tỏa rộng trong khoảng không phía sau tạo thành một vùng áp suất thấp. Với điều kiện này, sẽ tốn công sức hơn để có thể phân bổ khí một cách cân bằng dưới gầm xe, với minh chứng rõ ràng ở phần gầm phức tạp của xe 2 đội Williams và Brawns.
Một cái nhìn cận cảnh với xe của Williams sẽ cho thấy một “cái cào tuyết” bên trên splitter để “lái” dòng khí chuyển động nhanh bên dưới chassis và hướng nó về gầm xe. Những dòng khí xoáy hỗn độn sau khi thoát từ “cái cào tuyết” dưới gầm xe này dẫn tới diffuser, tăng được lực ép xuống đáng kể.
Một vài đội đua áp dụng thiết kế mũi cao để tạo ra những lỗ hổng trong đó những cơ cấu dạng cánh chuyển hướng dòng khí (turning vane) hay bargeboard có thể được lắp vào. Thí dụ như BMW sử dụng một cặp vane nối với phần dưới thấp, bên ngoài của mũi xe, thấp hơn 10cm với phần khung liền khối monocoque. Những chi tiết này hoạt động tương tự các cánh chuyển hướng dòng khí được lắp khắp nơi trên xe của Williams năm ngoái – hỗ trợ dòng khí lưu chảy trên mặt ngoài của vane hướng về phía dưới sidepod.
- Bargeboard: một phần của thân xe, được đặt thẳng đứng giữa bánh trước và ống hút gió bên. Nó là một chi tiết khí động học, giúp đảm bảo luồng khí “mượt” chạy trên thân xe và hướng vào ống hút gió 2 bên thân xe (sidepod)
- Turning Vane: theo mũi tên vàng, phần màu đen nhỏ, dài dọc theo thân xe
- Splitter: tấm lớn màu đen mà Vane gắn vào
Hầu hết các đội chọn việc giữ phần vòm mũi xe dưới mức tối đa mà luật mới cho phép, nhờ đó có thể gắn thêm các chi tiết khác dạng ván vào phần mũi. Những chi tiết này dẫn các dòng khí xoáy qua phần giữa của xe, tới các cánh sau.
Một lí do giải thích tại sao một số đội có thể chọn kiểu mũi “béo” là nhằm chứa pin cho hệ thống KERS. Số pin này rất nặng, vì vậy đặt chúng ở phía sau sẽ ảnh hưởng tới phân bố trọng lượng của chiếc xe động cơ đặt giữa này. Mặc dù đặt pin ở phía mũi sẽ nâng cao trọng tâm, nhưng phần trọng lượng tăng thêm sẽ có thể bù đắp dư dả cho việc này.
Kết luận
Những phát triển cho các bộ phận khí động ở phần đầu xe nhiều tới đáng ngạc nhiên. Khi mùa giải tiến xa hơn, những thiết kế đồng qui về một mối sẽ xuất hiện một cách chắc chắn. Tuy vậy, điểm hay của điều luật mới là tất cả các đọi sẽ xuất phát từ cùng vạch ranh giới và nhịp độ thay đổi trong những cuộc đua đầu sẽ rất cao. Với chúng ta, những tay mê “vọc” máy móc, đó không phải một tin tốt lành sao?
- Autonet
No comments:
Post a Comment