Gary Anderson: Rào cản mà mọi đội đua F1 phải đối mặt

Ngay cả khi các đội Công thức 1 chuyển một số bộ phận từ chiếc xe năm ngoái của họ vào thiết kế cho mùa giải 2024, điều thực sự cần thiết là biến đổi kiến ​​trúc tổng thể của xe.

Những thứ này bao gồm khung gầm, cấu trúc thanh chống lật, cấu trúc tác động hai bên hông xe, mũi xe, vị trí và hình dạng thùng nhiên liệu, vỏ hộp số và cấu trúc va chạm phía sau.

Tất cả những thứ này yêu cầu các bài kiểm tra va chạm hoặc kiểm tra cấu trúc liên quan tải trọng mới để đáp ứng các điều kiện an toàn của FIA – đây sẽ là một trải nghiệm vô cùng khó khăn.

Việc giảm giới hạn trọng lượng tối thiểu xuống 798kg không dễ, vậy nên các đội phải giảm trọng lượng trên từng bộ phận riêng lẻ của chiếc xe, cho dù là kết cấu vật liệu, bu lông, đai ốc hay vòng đệm, mọi thứ đều cần được xem xét một cách chi tiết.

Có hơn 4.000 bộ phận trải khắp xe, do đó, rút bớt 1% cho mỗi bộ phận sẽ giúp giảm trọng lượng xe đi 7,9kg.

Nếu vượt qua các bài kiểm tra về cấu trúc đó, các đội sẽ có thêm sự tin cậy và tự tin. Mọi thứ sẽ thuận tiện hơn nếu có một bộ phận cụ thể để tập trung giảm trọng lượng, hoặc là khám phá ra một thành phần nào đó trên xe không thật sự cần thiết.

Tuy nhiên việc này khá hi hữu, vậy nên việc giảm trọng lượng thường phải thực hiện trên mỗi bộ phận. Nếu không quyết tâm thì thành công lại càng xa vời, vì thế hầu hết các đội sẽ cố gắng phá vỡ giới hạn trong tất cả các khu vực của xe.

Nguồn nhân lực dồi dào mà các đội F1 hiện có cho phép họ xem xét các thiết kế một cách chi tiết đến mức nhỏ nhất. Mọi thứ đều phải trải qua quá trình Phân tích phần tử hữu hạn (FEA), và nếu chúng đi chệch hướng, các đội sẽ xây dựng một số bộ phận thử nghiệm ban đầu.

Trong quá trình phá vỡ các giới hạn để tiết kiệm trọng lượng, chỉ cần một sơ suất nhỏ trong quá trình lắp ráp cũng có thể khiến các đội mang khung xe trở lại nhà máy và cho vào túi rác.

Các bài kiểm tra rủi ro là các thử nghiệm về tác động. Khi bạn nhìn thấy chiếc xe đẩy với khung gầm phía trên hướng về phía thứ trông giống như một bức tường vững chắc, chắc chắn tim bạn sẽ đập loạn nhịp.

Nhưng qua nhiều năm, vốn hiểu biết đã tăng lên đáng kể. Bây giờ bức tường không còn chắc chắn nữa, bản thân nó sẽ có tác dụng như một tấm hấp thụ lực tác động giữa tấm mà mũi va chạm và bức tường.

Điều này không có tác dụng gì cho đến khi khung gầm vượt quá mức “g” tối đa mà bài kiểm tra yêu cầu phải chịu được. Nếu nó vượt qua mức đó, tấm ốp này sẽ bị nghiền nát và phần nào bảo vệ cho khung gầm không bị phá hủy.

Đối với các bài kiểm tra tải trọng, bạn có thể kiểm soát chúng một cách hợp lý. Chúng thường là tải trọng so với độ võng xuống, vì vậy FEA của bạn sẽ cung cấp một bộ số liệu để làm việc.

Nếu độ võng tăng so với tải trọng tác dụng không khớp với dự đoán ban đầu của bạn thì bạn chỉ cần dừng thử nghiệm và thử lại vào một ngày sau đó. Bạn cần cẩn thận để tránh lãng phí những ngày sau đó.

Với các bàn cắt vật liệu được vi tính hóa mà các đội hoặc nhà cung cấp của họ có, đồng nghĩa việc nhập dữ liệu thủ công vào thành phần hỗn hợp carbon sẽ giảm đi nhiều. Tuy nhiên, rủi ro vẫn còn đó khi tất cả các đoạn carbon dẻo riêng lẻ vẫn được lắp ráp thủ công.

Nếu bạn đang cố gắng giảm trọng lượng tổng thể, một khu vực bạn cần tập trung vào đó là lớp phủ chồng chéo bằng carbon. Bạn cần một lớp phủ nhất định để truyền tải trọng từ lớp này sang lớp khác.

Chúng ta có thể giảm bớt những bước này, nhưng khi làm vậy thì mức độ rủi ro sẽ tăng lên.

Thực tế thì không chỉ môn đua xe thể thao mới phát triển với loại công nghệ này, và việc viết chuyên mục này khiến tôi nhớ lại công việc đầu tiên của mình khi tôi rời trường năm 15 tuổi.

Đó là ở một nhà máy sản xuất áo sơ mi và tôi đang làm công việc bảo trì máy móc. Chúng tôi có bố trí một chiếc bàn khổng lồ để đặt các cuộn vật liệu lên đó, sau đó những người phụ nữ làm việc ở đó sẽ đặt tất cả các mẫu giấy có kích thước khác nhau lên vật liệu để giảm thiểu lãng phí. Họ đánh dấu vật liệu xung quanh mép của mẫu bằng phấn và sau đó cắt nó ra bằng một chiếc kéo.

Sau đó, tất cả những thứ đó sẽ đi đến một khu vực khác để khâu tất cả các mép lại với nhau và thế là bạn đã có một chiếc áo sơ mi. Bây giờ, tất cả điều đó sẽ được thực hiện trên bàn cắt vi tính và tôi cá rằng những cái được sử dụng trong xưởng sản xuất áo sơ mi đã xuất hiện rất lâu trước những cái được sử dụng ở F1.

Trong những ngày đầu sự nghiệp F1 của tôi vào những năm 70 và đầu những năm 80, chúng tôi thực sự không có bất kỳ cuộc thử nghiệm cấu trúc nào từ FIA, tất cả đều tùy thuộc vào cách mỗi đội để chế tạo thứ mà họ cho là một chiếc xe đủ an toàn. Một số thì an toàn và một số thì không.

Cuộc thử nghiệm va chạm trực diện đầu tiên được giới thiệu vào năm 1985 và FIA bắt đầu đẩy mạnh các mức độ thử nghiệm cần thiết trước khi một chiếc xe có thể đua trên đường đua.

Trong nhiều trường hợp, các đội vẫn có mặt tại chặng đua đầu tiên để chờ đợi tin tức về kết quả của một số bài kiểm tra cuối cùng từ căn cứ của đội. Một số đội thậm chí còn cố gắng xin phép để được đua nếu họ không đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của các bài kiểm tra này. Hồi đó là đã khác lắm rồi, không còn là thời “đưa ngón tay lên trời để xem gió thổi hướng nào nữa”.

Đối với các thử nghiệm về mặt kết cấu, số lượng thử nghiệm và khối lượng xe có lẽ đã tăng gấp bốn lần kể từ giữa những năm 90. Kể từ năm 2012, các đội cần đạt chuẩn sơ lược trước khi xe thực sự có thể được sử dụng trong cuộc thử nghiệm trước mùa giải. Điều đó có nghĩa là khi xe chạy lần đầu tiên, nó đã đáp ứng tất cả các yêu cầu an toàn của FIA và bạn được vận hành chiếc xe.

Đối với độ võng của cánh và thân xe, ngoài việc cánh gió thường bị rơi ra, các bài kiểm tra này không phải là mối lo ngại lớn về an toàn. Thay vào đó, chúng thường liên quan đến hiệu suất nhiều hơn hoặc do các quy định về thân xe linh hoạt.

Đây vẫn còn là một “vùng xám’’. Nhưng miễn là bạn vượt qua các bài kiểm tra tải trọng so với độ võng trong các khu vực được chỉ định thì bạn sẽ đáp ứng các yêu cầu của FIA. Một đội đua nào đó có thể tận dụng “vùng xám” này nếu nó giúp ích cho hiệu suất tổng thể của chiếc xe.

Sau cùng, câu hỏi là bạn đang ở đâu, trên hay dưới mức giới hạn trọng lượng tối thiểu?

Hãy nhớ rằng, trung bình trên một đường đua, 10kg tương đương với khoảng 3/10 giây mỗi lap. Đó có thể là sự khác biệt giữa vị trí pole và vị trí thứ 5 hoặc thứ 6 trên đường đua. Nhưng câu hỏi quan trọng hơn là liệu chiếc xe có đủ nhanh hay không?

Nếu câu trả lời cho một trong những câu hỏi đó là “không” thì hãy bắt đầu lại quá trình biến đổi cấu trúc xe với các ưu tiên phát triển của riêng mình.

Với 24 chặng đua vào năm nay, thành tích của các đội sẽ được đánh giá khoảng 2 tuần một lần. Các chặng đua không thể chờ đợi một ai!