"Khí động học chỉ dành cho những người không làm tốt động cơ", Enzo Ferrari - cha đẻ đội đua Italy - từng nói năm 1960. Khi đó, Ferrari thiết kế chiếc 250 TR với kính chắn gió quá cao, vừa hạn chế tầm nhìn người lái vừa gia tăng lực cản gió. Điều này khiến Ferrari bị những tay đua của họ chỉ trích. Nhưng với Enzo Ferrari, nếu có một động cơ tốt, không cần để tâm đến khí động học. "Tôi chỉ cần làm động cơ, rồi gắn bánh xe vào nó", ông nói.
Enzo Ferrari luôn tự hào với sức mạnh động cơ của đội đua của ông. Ảnh: italian-traditions.
Ferrari có lý, khi chiếc 250 TR có công suất mạnh mẽ, mang về chức vô địch năm 1958 và 1961. Nhưng, khi F1 ngày càng thắt chặt quy chuẩn động cơ để hạn chế rủi ro, khí động học dần lên ngôi. Những chiếc xe màu đỏ dần mất ưu thế trong những mùa vừa qua, đỉnh điểm là mùa 2019. Trải qua 12 chặng đầu tiên, Ferrari vẫn chưa một lần chiến thắng. Dù họ vẫn sở hữu động cơ được cho là mạnh nhất làng đua tốc độ.
Ngay ở chặng đầu tiên tại Melbourne, Sebastian Vettel và Charles Leclerc bị người thắng chặng Valtteri Bottas bỏ xa gần một phút. Ferrari thường gặp vấn đề ở những đường đua ít đoạn thẳng dài, nhiều góc cua như Australia, Anh hay Hungary. Ở Bahrain, Canada hay Áo với nhiều đường thẳng dài phù hợp hơn với SF90, Ferrari tự mắc lỗi và đánh rơi chiến thắng dù giành pole. Động cơ gặp vấn đề tại Bahrain khiến Leclerc mất ngôi thắng chặng. Tại Canada, Vettel về nhất nhưng bị phạt xuống P2 vì cản đường Hamilton. Đến Áo, Leclerc ngậm ngùi nhìn Max Verstappen lên ngôi sau khi cả hai va chạm trên đường đua.
Ferrari có thể tự vấn sau những sai lầm về động cơ, hay lỗi tay đua. Nhưng, điều khiến SF90 chưa thể cạnh tranh sòng phẳng với W10, hay gần đây là cả RB15, là khí động học. Dù ít hay nhiều, điểm yếu này tác động đến đội đua Italy ở các chặng đua đã qua mùa 2019.
Sebastian Vettel không có thành tích cao mùa này một phần vì cấu trúc khí động học sai lầm của Ferrari. Ảnh: Motorsport.
Khí động lực học (aerodynamics), gọi tắt là khí động học, là môn nghiên cứu dòng chảy của chất khí. Những chiếc xe F1 được thiết kế dựa trên khí động học vì hai mục đích cơ bản: giảm lực cản không khí (air drag) lên xe và tăng lực ép xuống (downforce) cho xe. Mục đích đầu giúp xe không bị ảnh hưởng nhiều khi di chuyển với tốc độ cao, bởi nếu tốc độ tăng gấp đôi, lực cản không khí tăng gấp bốn lần. Còn lực ép xuống giúp bánh xe luôn bám đường tốt hơn khi vào cua hay thay đổi tốc độ, tránh nguy cơ bị trơn trượt hay khó kiểm soát.
Gần như mọi thiết kế xe F1 đều hướng tới khí động học, ngay cả việc các tay đua phải nằm ngang để lái. Ở nhiều vị trí trên xe, đội đua đó thể lắp một số thiết bị nhỏ để điều khiển dòng khí theo ý muốn. Nhưng về cơ bản, những bộ phận chủ đạo ảnh hưởng đến khí động học là cánh gió trước (front wing), cánh gió sau (rear wing), ván điều khiển gió (bargeboard) và bộ khuếch tán khí ở gầm xe (diffuser).
Vấn đề không phải là tăng lực ép xuống càng mạnh càng tốt, mà phải tạo ra lực ép xuống cân bằng giữa bánh trước và bánh sau. Thiết kế được chiếc xe như vậy đòi hỏi vô vàn phép toán, thống kê, dựa trên nhiều chương trình máy tính phức tạp. Nếu khí động học không tạo ra đủ lực ép xuống cho bánh trước, chúng sẽ không xoay đủ góc khi vào cua (trong khi bánh sau vẫn xoay). Trường hợp này gọi là cua non (understeer). Còn nếu lực ép xuống ở bánh sau không đủ, xe sẽ bị xoay quá đà, và đôi khi xoay tròn. Trường hợp này gọi là cua già (oversteer). Chiếc SF90 của Ferrari thường bị cua non, do vấn đề cánh gió trước. Để hạn chế cua non, Vettel và Leclerc sẽ phải giảm tốc độ khi cua, khiến họ thua Mercedes ở hầu hết góc cua.
Đường chấm đỏ thể hiện cua non (trái) và cua già (phải). Ảnh: Motorsport.
Trước mùa 2019, F1 thay đổi quy chuẩn cánh gió trước. Cánh gió trước của mùa 2018 khá phức tạp, tạo ra nhiều luồng khí nhiễu ra phía sau xe, ảnh hưởng đến xe đằng sau nếu có ý định vượt mặt (overtake). F1 muốn cuộc đua hấp dẫn hơn bằng cách tăng khả năng vượt mặt, quyết định đơn giản hóa cánh gió trước. Để bù đắp cho lực ép xuống bị mất đi khi lược bỏ nhiều chi tiết, F1 yêu cầu các đội thiết kế cánh gió trước rộng hơn 20 cm.
Quy chuẩn mới của F1 khiến các đội đối mặt với bài toán thiết kế lại cánh gió trước. Vấn đề đặt ra là điều khiển luồng khí tác dụng vào bánh xe, bằng cách loại bỏ khí nhiễu và dùng dòng khí thường tạo ra lực ép xuống. Năm ngoái, những chi tiết phức tạp của cánh gió trước giúp các đội giải tốt bài toán này. Chúng tách được khí nhiễu ra khỏi xe. Nhưng sau khi thay đổi, không đội nào đảm bảo sẽ tìm được lời giải chính xác.
Mercedes và Red Bull có lời giải đối lập với Ferrari. Mercedes và Red Bull thiết kế cánh gió trước hướng về bên ngoài (outboard). Điều này không thay đổi nhiều so với năm 2018. Dòng khí tác động vào cánh gió trước sẽ được đẩy ra hai bên sườn xe, giúp họ kiểm soát tốt hơn khí tác dụng lên bánh trước, tăng lực ép xuống. Ferrari lại thiết kế cánh gió trước hướng vào trong, điều khiển luồng khí về ván điều khiển gió. Họ từ bỏ việc tạo lực ép xuống lên bánh xe, khi đó không phải nhiệm vụ đơn giản. Hướng tiếp cận an toàn hơn giúp đội đua Italy kiểm soát chiếc SF90 tốt hơn, tăng sự tự tin cho tay lái. Nhưng, đấy mới là trên lý thuyết.
Cấu tạo cánh gió trước của Mercedes (trên) và Ferrari (dưới). Ảnh: Motorsport.
Để cân bằng lực ép xuống giữa bánh trước và bánh sau, vấn đề không chỉ nằm ở cánh gió trước. Ferrari tăng lực ép xuống phía trước bằng cách thiết kế ván điều khiển to hơn. Một phần luồng khí đi qua ván điều khiển sẽ được hướng xuống gầm xe, đến bộ khuếch tán. Luồng khí đi qua gầm xe càng nhanh, áp suất càng giảm và lực ép xuống càng tăng khiến chiếc xe bám chặt đường đua hơn. Nhưng, do năng lượng luồng khí mất đi nhiều ở ván điều khiển, khiến chúng không còn tạo ra nhiều lực ép xuống ở gầm xe. Trái lại, ván điều khiển của Mercedes nhỏ hơn, giúp lực ép xuống ở bộ khuếch tán lớn hơn.
Ferrari không chỉ làm mất cân bằng lực ép xuống giữa bánh trước và sau, còn giảm tổng lực ép xuống trên chiếc SF90. Tại chặng đua Hungary, Vettel và Leclerc đều về sau Lewis Hamilton hơn một phút, dù họ không trục trặc động cơ hay va chạm đáng kể. Xuyên suốt mùa giải, Ferrari liên tục điều chỉnh từ cánh gió trước, ván điều khiển đến bộ khuếch tán và cánh gió sau nhưng chưa tìm ra đáp án đúng.
"Nếu được quay lại một năm trước, tôi sẽ tập trung nhiều hơn vào nghiên cứu lực ép xuống", lãnh đội Ferrari - ông Mattia Binotto nói với Motorsport hôm 19/8. "Khi đó, chúng tôi không dành nhiều thời gian cho nó. Thậm chí để cải thiện lực ép xuống, chúng tôi sẵn sàng tăng lực cản gió tác động lên xe".
Cũng với chữ nếu, Enzo Ferrari đã có thể giúp đội đua Italy thống trị F1,bằng cách chú tâm đến khí động học.
Xuân Bình tổng hợp