Bộ khuếch tán kép, hệ thống xả khuếch tán, F-Duct... là những ví dụ mới
nhất của sự phức tạp ngày càng tăng trong lĩnh vực khí động học của F1.
Hầm gió
Cách đây khoảng 20 năm, khí động học là lĩnh vực đã được các đội đua hiểu rất rõ, tuy nhiên kỹ thuật phát triển và ứng dụng của nó lên xe F1 thiếu chính xác hơn nhiều so với hiện nay. Nhiều mẫu thiết kế đã được thực hiện trong hầm gió, nhưng chúng đều rất cơ bản hoặc đơn giản chỉ là các bộ phận rời rạc được gắn vào xe và thử nghiệm.
Đường hầm gió ngày càng trở nên phổ biến trong những năm 80 của thế kỷ trước, nhưng ngay cả vào giữa những năm 90, nhiều đội đua vẫn mới chỉ thực hiện nghiên cứu và thử nghiệm với những chiếc xe có kích thước thu gọn, thường là bằng khoảng 1/3 xe nguyên bản. Sự giới hạn này khiến các thiết kế khí động học không phát huy được tối đa hiệu quả của chúng.
Vào thời điểm đó, sự phức tạp của các thiết kế thực dụng (có thể được phát triển và thử nghiệm) bị giới hạn bởi kích thước của các mẫu xe mô hình, cũng như bị giới hạn bởi công nghệ chế tạo và kỹ thuật sản xuất. Hầu hết hầu hết các bộ phận khí động học chỉ được thực hiện từ đất sét, chế tác bằng tay bởi các nhà sản xuất mô hình sử dụng công cụ là những cái đục và giấy nhám.
Mục đích của phương pháp này là tạo ra các hình mẫu chính xác nhất có thể của bộ phận cần nghiên cứu, sau đó chúng sẽ được sử dụng để tạo ra các bộ phận bằng sợi carbon để thử nghiệm. Mặc dù phương pháp này hiện nay cũng đang được các nhà sản xuất xe hơi thương mại áp dụng phổ biến, nhưng nó đã tụt hậu rất xa so với những đòi hỏi kỹ thuật cao của F1 hiện đại. Hạn chế lớn nhất của phương pháp này là không thể chế tạo ra các bộ phận có hình dạng phức tạp.
Ngày nay, ngay cả các hầm gió cũng có giới hạn của nó. Với đòi hỏi phải cải thiện tốc độ chiếc xe tới từng phần trăm giây mỗi vòng đua, tính chất tương đối của công tác phát triển trong hầm gió không còn đáp ứng được đầy đủ nhu cầu này.
Điện toán dòng chảy
Xuất phát từ nhu cầu đó, các đường hầm đã được cải tiến nhiều so với trước đây. Chúng lớn hơn nhiều, đầy ắp các trang thiết bị công nghệ cao và tốn kém hàng trăm triệu USD chi phí thiết kế, sản xuất. Ngoài ra, bên cạnh hầm gió, các tiến bộ lớn trong công nghệ đã thay đổi cách thức mọi thứ làm việc với nhau, và một lần nữa lại có sự nhảy vọt: công nghệ điện toán dòng chảy (CFD). Và sự khác biệt mà các công nghệ này đã thực hiện ngày càng trở nên phức tạp.
Công nghệ CFD (sử dụng máy tính để thiết kế và thử nghiệm trong môi trường giả lập) bản thân nó có lẽ chưa đủ sự tin cậy để hoàn toàn thay thế hầm gió. Thế nhưng, nó cho phép các đội đua theo dõi và quan sát dòng chảy không khí rõ ràng hơn bao giờ hết. Nó cho phép họ quan sát rõ ràng từng dòng không khí đã chảy qua từng bộ phận cụ thể ra sao và tác động đến bộ phận đó lẫn chiếc xe như thế nào.
Nếu không có CFD, chắc chắn việc nghiên cứu và phát triển các bộ phận rất phức tạp như hệ thống xả khuếch tán, bộ khuếch tán kép hay F-Duct sẽ trở nên tốn kém thời gian lẫn tiền bạc, và do đó có thể đã không bao giờ xuất hiện trong thực tế.
Thế nhưng, CFD không phải lúc nào cũng hoàn hảo. Và đây chính là nơi mà các khuôn mẫu chính xác hệt như thật sẽ nhanh chóng giúp biến các bản thiết kế ý tưởng phức tạp thành hiện thực. Đương nhiên là với sự trợ giúp của hầm gió thế hệ mới.
Bây giờ, nhà thiết kế có thể tạo ra các hình dạng phức tạp trên các chương trình thiết kế máy tính và gửi các tập tin trực tiếp đến một máy tạo mẫu theo mô hình CAD/CAM. Máy này sẽ sử dụng bản thiết kế 3D để tạo ra một khuôn mẫu chính xác bằng nhựa tổng hợp. Quá trình này diễn ra rất chi tiết và chính xác, với mỗi lần điều chỉnh chỉ thay đổi độ dày của lớp nhựa không quá một milimet.
Cách làm việc này đã mang lại hiệu quả cao tới mức khó tin. Chẳng hạn, nó đã giúp ngành khí động học (không chỉ riêng F1) tiến vào một lĩnh vực mới mẻ: điều chỉnh dòng chảy. Phương pháp này cho phép điều hướng dòng chảy không khí từ một bộ phận của chiếc xe, để hướng nó tới một bộ phận khác, nhằm thay đổi tính chất và do đó cải thiện hiệu quả của dòng khí lên toàn bộ chiếc xe.
Một số thông tin tiết lộ rằng Ferrari thậm chí đã bắt tay vào một ý tưởng mới: cho phép thay đổi tính chất dòng khí trên các cạnh khác nhau của cánh gió trước mỗi khi ôm cua, qua đó giúp chiếc xe tìm được sự cân bằng và độ bám lý tưởng.
Ngày nay, các kỹ sư có trong tay những công nghệ tối tân để phát triển mọi chi tiết, cũng như có đủ tài chính để làm điều đó. Nhờ vậy, họ có thể suy nghĩ theo những cách phức tạp hơn, hay nói cách khác, đột phá hơn. Và điều đó sẽ làm cho công việc lập chính sách của FIA trở nên khó khăn hơn hơn bao giờ hết.
Hầm gió
Cách đây khoảng 20 năm, khí động học là lĩnh vực đã được các đội đua hiểu rất rõ, tuy nhiên kỹ thuật phát triển và ứng dụng của nó lên xe F1 thiếu chính xác hơn nhiều so với hiện nay. Nhiều mẫu thiết kế đã được thực hiện trong hầm gió, nhưng chúng đều rất cơ bản hoặc đơn giản chỉ là các bộ phận rời rạc được gắn vào xe và thử nghiệm.
 |
Đường hầm gió ngày càng trở nên phổ biến trong những năm 80 của thế kỷ trước, nhưng ngay cả vào giữa những năm 90, nhiều đội đua vẫn mới chỉ thực hiện nghiên cứu và thử nghiệm với những chiếc xe có kích thước thu gọn, thường là bằng khoảng 1/3 xe nguyên bản. Sự giới hạn này khiến các thiết kế khí động học không phát huy được tối đa hiệu quả của chúng.
Vào thời điểm đó, sự phức tạp của các thiết kế thực dụng (có thể được phát triển và thử nghiệm) bị giới hạn bởi kích thước của các mẫu xe mô hình, cũng như bị giới hạn bởi công nghệ chế tạo và kỹ thuật sản xuất. Hầu hết hầu hết các bộ phận khí động học chỉ được thực hiện từ đất sét, chế tác bằng tay bởi các nhà sản xuất mô hình sử dụng công cụ là những cái đục và giấy nhám.
Mục đích của phương pháp này là tạo ra các hình mẫu chính xác nhất có thể của bộ phận cần nghiên cứu, sau đó chúng sẽ được sử dụng để tạo ra các bộ phận bằng sợi carbon để thử nghiệm. Mặc dù phương pháp này hiện nay cũng đang được các nhà sản xuất xe hơi thương mại áp dụng phổ biến, nhưng nó đã tụt hậu rất xa so với những đòi hỏi kỹ thuật cao của F1 hiện đại. Hạn chế lớn nhất của phương pháp này là không thể chế tạo ra các bộ phận có hình dạng phức tạp.
Ngày nay, ngay cả các hầm gió cũng có giới hạn của nó. Với đòi hỏi phải cải thiện tốc độ chiếc xe tới từng phần trăm giây mỗi vòng đua, tính chất tương đối của công tác phát triển trong hầm gió không còn đáp ứng được đầy đủ nhu cầu này.
Điện toán dòng chảy
Xuất phát từ nhu cầu đó, các đường hầm đã được cải tiến nhiều so với trước đây. Chúng lớn hơn nhiều, đầy ắp các trang thiết bị công nghệ cao và tốn kém hàng trăm triệu USD chi phí thiết kế, sản xuất. Ngoài ra, bên cạnh hầm gió, các tiến bộ lớn trong công nghệ đã thay đổi cách thức mọi thứ làm việc với nhau, và một lần nữa lại có sự nhảy vọt: công nghệ điện toán dòng chảy (CFD). Và sự khác biệt mà các công nghệ này đã thực hiện ngày càng trở nên phức tạp.
Công nghệ CFD (sử dụng máy tính để thiết kế và thử nghiệm trong môi trường giả lập) bản thân nó có lẽ chưa đủ sự tin cậy để hoàn toàn thay thế hầm gió. Thế nhưng, nó cho phép các đội đua theo dõi và quan sát dòng chảy không khí rõ ràng hơn bao giờ hết. Nó cho phép họ quan sát rõ ràng từng dòng không khí đã chảy qua từng bộ phận cụ thể ra sao và tác động đến bộ phận đó lẫn chiếc xe như thế nào.
Nếu không có CFD, chắc chắn việc nghiên cứu và phát triển các bộ phận rất phức tạp như hệ thống xả khuếch tán, bộ khuếch tán kép hay F-Duct sẽ trở nên tốn kém thời gian lẫn tiền bạc, và do đó có thể đã không bao giờ xuất hiện trong thực tế.
Thế nhưng, CFD không phải lúc nào cũng hoàn hảo. Và đây chính là nơi mà các khuôn mẫu chính xác hệt như thật sẽ nhanh chóng giúp biến các bản thiết kế ý tưởng phức tạp thành hiện thực. Đương nhiên là với sự trợ giúp của hầm gió thế hệ mới.
Bây giờ, nhà thiết kế có thể tạo ra các hình dạng phức tạp trên các chương trình thiết kế máy tính và gửi các tập tin trực tiếp đến một máy tạo mẫu theo mô hình CAD/CAM. Máy này sẽ sử dụng bản thiết kế 3D để tạo ra một khuôn mẫu chính xác bằng nhựa tổng hợp. Quá trình này diễn ra rất chi tiết và chính xác, với mỗi lần điều chỉnh chỉ thay đổi độ dày của lớp nhựa không quá một milimet.
Cách làm việc này đã mang lại hiệu quả cao tới mức khó tin. Chẳng hạn, nó đã giúp ngành khí động học (không chỉ riêng F1) tiến vào một lĩnh vực mới mẻ: điều chỉnh dòng chảy. Phương pháp này cho phép điều hướng dòng chảy không khí từ một bộ phận của chiếc xe, để hướng nó tới một bộ phận khác, nhằm thay đổi tính chất và do đó cải thiện hiệu quả của dòng khí lên toàn bộ chiếc xe.
Một số thông tin tiết lộ rằng Ferrari thậm chí đã bắt tay vào một ý tưởng mới: cho phép thay đổi tính chất dòng khí trên các cạnh khác nhau của cánh gió trước mỗi khi ôm cua, qua đó giúp chiếc xe tìm được sự cân bằng và độ bám lý tưởng.
Ngày nay, các kỹ sư có trong tay những công nghệ tối tân để phát triển mọi chi tiết, cũng như có đủ tài chính để làm điều đó. Nhờ vậy, họ có thể suy nghĩ theo những cách phức tạp hơn, hay nói cách khác, đột phá hơn. Và điều đó sẽ làm cho công việc lập chính sách của FIA trở nên khó khăn hơn hơn bao giờ hết.
Đăng nhận xét