Các bác, ta đã nói nhiều về các chặng đua nhưng chưa động đến các chi tiết của môn thể thao này. Iem xin bắt đầu bằng vấn đề khí động học trên xe, tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau, để ta cùng tham khảo. Mong các bác hưởng ứng
Chiếc xe công thức 1 ngày nay có khá nhiều điểm tương đồng với chiếc máy bay phản lực khi mà khí động học đã trở thành 1 phần không thể xem thường và đóng góp phần lớn vào sự thành công của chiếc xe. Các đội đua ngày này đâu tư phần lớn ngân sách của mình năm này qua năm khác vào việc hoàn thiện các thiết kế khí động học.
Hai vấn đề căn bản khi nhác đến khí động học là tạo downforce (lực ép xuống) giúp ép lốp xe xuống mặt đường qua đó giúp chiếc xe có thể vào cua ở vận tốc lớn; và giảm thiểu lực cản của không khí làm giảm tốc độ của xe. Một thực tế là lực cản tăng giảm tỷ lệ thuận với downforce do vậy chiếc xe hoàn hảo là chiếc xe có thể dung hòa được 2 lực đối nghịch nhau này.
Cánh gió là bộ phận giúp sản sinh downforce trên xe đua và cánh gió hoạt động trên cùng 1 nguyên lý với cánh máy bay nhưng theo hướng ngược lại. Cụ thể, downforce được sản sinh bằng cách bắt không khí chuyển động qua mỗi mặt của cánh gió ở vận tốc khác nhau khi di chuyển qua các quãng đường có độ dài khác nhau tạo bởi các mặt cong, tự đó áp xuất tạo nên trên mỗi mặt của cánh gió là khác nhau theo định luật vật lý Bernoulli. Khi hiện tượng mất cân bằng về áp xuất bắt đầu hiện hữu, cánh gió sẽ bị ép về hướng của mặt chịu áp xuất thấp hơn để tái tạo lận sự cân bằng về áp xuất ở 2 mặt. Máy bay dùng cánh gió để tạo lực nâng còn xe đua dùng cánh gió để tạo downforce. Một chiếc xe công thức 1 hiện tại có khả năng tạo downforce bằng 3,5 lần tự trọng của chính chiếc xe, điều đó có nghĩa trên lý thuyết, xe công thức 1 có khả năng chạy trên trần nhà ở vận tốc cao.
Đến giữa những năm 70, một dạng downforce mới gọi là “hiệu ứng mặt đất - ground effect” được khám phá bởi các kỹ sư của đội Lotus khi họ nhận thấy cả chiếc xe có thể biến thành 1 chiếc cánh gió thống nhất để tạo downforce mà không sợ hiệu ứng phụ lực cản và họ cho ra đoiwf chiếc Brabham BT46B, thiết kế bởi Gordon Murray, chiếc xe này sử dụng 1 chiếc quạt làm mát hút gió cuyển động dưới gầm xe qua đó tạo ra 1 lực ép xuống khổng lồ mà không sinh thêm lực cản. Tuy nhiên thiết kế này bị các đội đua khác phản đối và chiếc Brabham BT46B chỉ được dùng ở 1 chặng duy nhất rồi bị xếp xó.
Ngay nay, vai trò của các đường hầm gió và ứng dụng máy tính rong việc tính toán thiết kế tối ưu, lý thuyết căn bản về khí động học vẫn không thay đổi: tạo lực ép xuống tối đa và lực cản tối thiểu. Hai bộ cánh gió phía trước và sau xe về hính dáng không có mấy thay đổi qua từng chặng nhưng lại được chi tiết hóa theo các định dạng khác nhau tùy theo đòi hỏi về downforce trên mỗi chặng đua. Những chặng có cung đường nhỏ, vận tốc thấp như Monaco đòi hỏi cánh gió có định dạng đặc trưng – các xe sẽ có cánh gió sau 2 lớp (2 lớp là số lớp tối đa cho phép); trong khí đó tại các chặng cho phép xe chạy với vận tốc lớn như ở đường đua Monza - Ý cá xe sẽ cso số lớp trên cánh gió giảm đến mức tối thiểu và được đơn giản hóa ở mức tối đa để giảm lực cản, cho phép xe chạy ở những đoạn thẳng tốc độ cao.
Không chỉ có cánh gió, hình dáng của từng chi tiết lộ bên ngoài của chiếc xe cũng được xem xé kỹ lưỡng qua lăng kính khí động học, từ hình dáng của thanh nối ở bộ phận giảm xóc đến chiếc mũ bảo hiểm. Không khí khi chuyển động trên bề mặt của chiếc xe nếu gặp vật cản sẽ tạo sự bất ổn (hay còn được nhắc đến với câu air turbulence) sẽ tạo lực cản làm giảm vận tốc xe – đó là quy luật.
Gần đây, thiết kế chiếc xe có thân thon của Ferrari đã được các đội học tập và tìm ra các thiết kế khác để cạnh tranh. Thiết kế của Ferrari cho phần đuôi xe thon ở mức tối đa, qua đó giảm lực cản tạo bới “air turbulence” đồng thời tăng lượng gió chuyển động qua cánh gió sau nhằm tăng downforce.
Những thay đổi trong các quy định của FIA khiến cho vai trò của downforce càng được nhấn mạnh. Trong nỗ lực giảm tốc độ của xe, FIA yêu cầu năng chiều cao giữa cánh gió trước và mặt đường đồng thời cánh gió sau phải được đưa ra phía trước và thay đổi của thoát gió sau (air diffuser). Thay đổi đó của FIA khiến các xe mất đến gần 25% downforce. Cái khó nảy cái khôn các chuyên viên khí động học lập tức đưa ra các thiết kế mới để bù lại downforce đã mất như thiết kế cặp sừng hươu của chiếc MP4-20 (ảnh).
Chiếc xe công thức 1 ngày nay có khá nhiều điểm tương đồng với chiếc máy bay phản lực khi mà khí động học đã trở thành 1 phần không thể xem thường và đóng góp phần lớn vào sự thành công của chiếc xe. Các đội đua ngày này đâu tư phần lớn ngân sách của mình năm này qua năm khác vào việc hoàn thiện các thiết kế khí động học.
Hai vấn đề căn bản khi nhác đến khí động học là tạo downforce (lực ép xuống) giúp ép lốp xe xuống mặt đường qua đó giúp chiếc xe có thể vào cua ở vận tốc lớn; và giảm thiểu lực cản của không khí làm giảm tốc độ của xe. Một thực tế là lực cản tăng giảm tỷ lệ thuận với downforce do vậy chiếc xe hoàn hảo là chiếc xe có thể dung hòa được 2 lực đối nghịch nhau này.
Cánh gió là bộ phận giúp sản sinh downforce trên xe đua và cánh gió hoạt động trên cùng 1 nguyên lý với cánh máy bay nhưng theo hướng ngược lại. Cụ thể, downforce được sản sinh bằng cách bắt không khí chuyển động qua mỗi mặt của cánh gió ở vận tốc khác nhau khi di chuyển qua các quãng đường có độ dài khác nhau tạo bởi các mặt cong, tự đó áp xuất tạo nên trên mỗi mặt của cánh gió là khác nhau theo định luật vật lý Bernoulli. Khi hiện tượng mất cân bằng về áp xuất bắt đầu hiện hữu, cánh gió sẽ bị ép về hướng của mặt chịu áp xuất thấp hơn để tái tạo lận sự cân bằng về áp xuất ở 2 mặt. Máy bay dùng cánh gió để tạo lực nâng còn xe đua dùng cánh gió để tạo downforce. Một chiếc xe công thức 1 hiện tại có khả năng tạo downforce bằng 3,5 lần tự trọng của chính chiếc xe, điều đó có nghĩa trên lý thuyết, xe công thức 1 có khả năng chạy trên trần nhà ở vận tốc cao.
Đến giữa những năm 70, một dạng downforce mới gọi là “hiệu ứng mặt đất - ground effect” được khám phá bởi các kỹ sư của đội Lotus khi họ nhận thấy cả chiếc xe có thể biến thành 1 chiếc cánh gió thống nhất để tạo downforce mà không sợ hiệu ứng phụ lực cản và họ cho ra đoiwf chiếc Brabham BT46B, thiết kế bởi Gordon Murray, chiếc xe này sử dụng 1 chiếc quạt làm mát hút gió cuyển động dưới gầm xe qua đó tạo ra 1 lực ép xuống khổng lồ mà không sinh thêm lực cản. Tuy nhiên thiết kế này bị các đội đua khác phản đối và chiếc Brabham BT46B chỉ được dùng ở 1 chặng duy nhất rồi bị xếp xó.
Ngay nay, vai trò của các đường hầm gió và ứng dụng máy tính rong việc tính toán thiết kế tối ưu, lý thuyết căn bản về khí động học vẫn không thay đổi: tạo lực ép xuống tối đa và lực cản tối thiểu. Hai bộ cánh gió phía trước và sau xe về hính dáng không có mấy thay đổi qua từng chặng nhưng lại được chi tiết hóa theo các định dạng khác nhau tùy theo đòi hỏi về downforce trên mỗi chặng đua. Những chặng có cung đường nhỏ, vận tốc thấp như Monaco đòi hỏi cánh gió có định dạng đặc trưng – các xe sẽ có cánh gió sau 2 lớp (2 lớp là số lớp tối đa cho phép); trong khí đó tại các chặng cho phép xe chạy với vận tốc lớn như ở đường đua Monza - Ý cá xe sẽ cso số lớp trên cánh gió giảm đến mức tối thiểu và được đơn giản hóa ở mức tối đa để giảm lực cản, cho phép xe chạy ở những đoạn thẳng tốc độ cao.
Không chỉ có cánh gió, hình dáng của từng chi tiết lộ bên ngoài của chiếc xe cũng được xem xé kỹ lưỡng qua lăng kính khí động học, từ hình dáng của thanh nối ở bộ phận giảm xóc đến chiếc mũ bảo hiểm. Không khí khi chuyển động trên bề mặt của chiếc xe nếu gặp vật cản sẽ tạo sự bất ổn (hay còn được nhắc đến với câu air turbulence) sẽ tạo lực cản làm giảm vận tốc xe – đó là quy luật.
Gần đây, thiết kế chiếc xe có thân thon của Ferrari đã được các đội học tập và tìm ra các thiết kế khác để cạnh tranh. Thiết kế của Ferrari cho phần đuôi xe thon ở mức tối đa, qua đó giảm lực cản tạo bới “air turbulence” đồng thời tăng lượng gió chuyển động qua cánh gió sau nhằm tăng downforce.
Những thay đổi trong các quy định của FIA khiến cho vai trò của downforce càng được nhấn mạnh. Trong nỗ lực giảm tốc độ của xe, FIA yêu cầu năng chiều cao giữa cánh gió trước và mặt đường đồng thời cánh gió sau phải được đưa ra phía trước và thay đổi của thoát gió sau (air diffuser). Thay đổi đó của FIA khiến các xe mất đến gần 25% downforce. Cái khó nảy cái khôn các chuyên viên khí động học lập tức đưa ra các thiết kế mới để bù lại downforce đã mất như thiết kế cặp sừng hươu của chiếc MP4-20 (ảnh).
Last edited by a moderator:
Chủ đề tương tự
