Ferrari nâng cấp xe của mình tại Monza như thế nào?
Gói “độ xe” lần này của Ferrari trên sân nhà có vẻ như là đã giúp họ lấy lại được phong độ để trở lại cuộc chơi.
Đo lường hiệu suất khí động học của McLaren ở Monza
Về thiết kế, sự kết hợp hệ số cản gió và diện tích trực diện của MCL35M là tối ưu hơn so với Red Bull và Mercedes.
Chặng GP Ý vừa qua đã cho chúng ta thấy được sự thú vị của kỹ thuật cân bằng lực cản (drag) và lực ép mặt đường (downforce) cho xe. Đồng thời, dựa trên kết quả của chặng, chúng ta cũng thấy khá rõ sự chênh lệch đến từ ba chiếc xe nhanh nhất – Mercedes, Red Bull và McLaren – là như thế nào.
Trong các bài viết trước, Otoman đã giới thiệu tới bạn đọc những hiệu chỉnh khí động học đóng góp vào chiến thắng của McLaren ở Monza, cũng như khái niệm về đặc tính hai dạng đường đua công suất và đường đua downforce. Bài viết này giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về hiệu năng của chiếc MCL35M thông qua các thông tin được định lượng hóa.
1. Monza quá nhạy với drag
Những đoạn đường thẳng kéo dài ở Monza là yếu tố cốt lõi bổ trợ cho những chiếc xe tạo ít drag. Người ta tính toán rằng ở mỗi lap của Monza, cứ giảm hệ số cản gió (Cd) đi một điểm thì xe lại chạy nhanh hơn đến 0.09 giây. Nghe thì có vẻ không nhiều nhưng nếu chúng ta so với GP Hungary thì mức cải thiện này cũng chỉ là 0.038 giây cho mỗi lap ở Hungaroring. Nói cách khác, Monza nhạy drag hơn gấp 2.4 lần so với Hungaroring. Tương tự, so với đường đua Circuit of Barcelona-Catalunya (GP Tây Ban Nha), Monza nhạy drag hơn khoảng 1.6 lần.
Trong động học lưu chất, hệ số cản (Cd) là đại lượng không đơn vị được dùng để đo lường mức độ cản trở của một vật thể trong một môi trường có dòng chảy lưu chất, ví dụ như nước hoặc không khí. Trong thiết kế xe hơi, dòng chảy lưu chất được hiểu là dòng không khí chảy qua xe. Cd được gọi là hệ số cản gió. Xe có giá trị Cd càng thấp thì càng được tối ưu khí động lực học.
Chính vì lý do trên, Monza yêu cầu các đội đua phải trang bị cho chiếc xe những giải pháp khí động và cánh gió đặc biệt mà chúng ta sẽ khó bắt gặp ở các chặng khác.
2. Khác biệt về hiệu suất của McLaren so với Mercedes và Red Bull
Ở vòng loại, tất cả các đội đều có thể sử dụng hệ thống giảm thiểu lực cản (DRS) một cách tự do. Có thể thấy rằng ở vòng này, Khu vực 2 là đoạn mà những chiếc W12 của Mercedes tỏ ra vượt trội khi dẫn trước Red Bull và McLaren nhờ khả năng sản sinh downforce của mình.
Tuy nhiên ở Khu vực 1 (đoạn đường thẳng rất nhạy với drag), Mercedes và McLaren đạt thời gian sát nút, trong khi Verstappen (VER) tụt xuống vị trí thứ 12. Tương tự ở Khu vực 3 cũng rất nhạy drag, những chiếc MCL35M cũng lần lượt xếp thứ nhất và thứ hai về thời gian, trong khí Bottas của Mercedes chỉ về thứ ba và VER xuống vị trí thứ 14. Điều này cho thấy dường như những chiếc McLaren đang tạo ít drag nhất trong ba chiếc xe.
Để hình dung rõ hơn chênh lệch này, chúng ta sẽ so sánh tốc độ của cả ba chiếc xe. Cụ thể, tốc độ được đem ra để so sánh là tốc độ đo được từ các bẫy tốc độ (speed trap) khác nhau trên đường đua.
Bẫy tốc độ (speed trap) là một trong những cơ chế đo lường dữ liệu quan trọng nhất trong F1. Bẫy tốc độ thường nằm ở một (hoặc một vài) vị trí trên đường đua mà ở đó tốc độ xe chạy qua là cao nhất. Bẫy thường được đặt giữa đoạn đường thẳng dài nhất của đường đua, với dữ liệu thu được được dùng để quyết định thành tích thời gian chạy lap nhanh nhất (fastest lap) của chặng.
Đối với Monza, bẫy tốc độ nằm ở vị trí vài trăm mét cách dải góc cua (chicane) thứ nhất. Nhìn vào bản đồ trên, ta thấy đoạn đường thẳng từ vị trí xuất phát đến bẫy tốc độ (đoạn AB) chính là đoạn mà drag đóng vai trò quyết định đến tốc độ của xe. Vậy để so sánh hiệu suất của các giải pháp giảm drag, chúng ta sẽ so sánh khả năng tăng tốc của ba chiếc xe ở trong khu vực này.
formula1
Biểu đồ trên cho thấy tốc độ của cả Mercedes và McLaren đều tăng thêm 23 km/h giữa hai điểm A-B, còn Red Bull chỉ tăng 18 km/h. Điều thú vị là, mặc dù Red Bull nhanh hơn Mercedes ở vạch xuất phát A (316 so với 315 km/h) nhưng khi qua bẫy B lại chậm hơn 4 km/h. Trong khi đó, McLaren cho thấy hiệu suất ổn định của mình khi đạt được tốc độ cao 318 km/h ở đầu A, đồng thời cũng tăng đến 23 km/h khi kết thúc đoạn và đạt tốc độ khủng khiếp 341 km/h.
3. Kết luận
Vậy cả McLaren và Mercedes đều có mức tăng tốc độ như nhau là 23 km/h, có nghĩa là hai xe này tạo ra cùng mức drag đúng chứ?!
Xin thưa là không! Tuy cùng đạt khả năng tăng tốc như nhau, do tốc độ tại điểm A của McLaren là cao hơn rõ rệt, chúng ta có thể kết luận rằng MCL35M đã tạo ra ít drag hơn đáng kể so với W12. Lý do vì sao thì chúng ta sẽ cùng đề cập lại công thức tính lực cản:
Trong đó
Do McLaren sử dụng đơn vị năng lượng của Mercedes, ta giả sử lực kéo đến từ động cơ của hai chiếc xe là như nhau. Vì gia tốc (hay khả năng tăng tốc) trong đoạn A-B là như nhau (cùng tăng 23 km/h), ta có thể tạm cho rằng lực cản Fd do không khí tạo ra trên hai chiếc xe là như nhau, trong khi vận tốc v của McLaren là lớn hơn.
Như vậy theo (1), ta suy ra giá trị tích số Cd.A của MCL35M chắc chắn nhỏ hơn của W12, tức về khía cạnh thiết kế, sự kết hợp của hệ số cản gió và diện tích trực diện của MCL35M là tối ưu hơn.
Hay nói cách khác, McLaren đã tạo ra ít drag hơn trên đường thẳng so với cả Red Bull và Mercedes. Đây chính là hiệu suất của những hiệu chỉnh cánh gió mà McLaren đã trang bị, và cũng là chìa khóa cho thành công của họ ở Monza.