Hoàng Anh - Tổng hợp

Bởi Hoàng Anh 14.12.2022 3:51 pm

Tất tần tật về xe đua F1: Giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh (Phần 1)

(News.oto-hui.com) – Đua xe F1, công thức 1 hay thể thức 1 có thể coi là giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh khi tất cả những công nghệ tinh túy nhất của ngành ô tô thế giới đều được gói gọn trên một chiếc xe đua F1. Vậy thì chiếc xe này có gì đặc biệt, hãy cùng tìm hiểu thông qua bài viết này nhé.

*Xe đua F1 và những điều chưa biết (Phần 1)*

Xem thêm:
– Tất tần tật về xe đua F1: Giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh (Phần 2)
– Tất tần tật về xe đua F1: Giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh (Phần 3)

I. Sơ lược chung về xe đua F1 và giải đua xe F1

1. Những luật lệ trong giải đua công thức F1:

Giải đua xe F1, công thức 1 hay thể thức 1 có thể coi là giải đua xe danh giá và đắt đỏ bậc nhất hành tinh. Giải đua vô địch thế giới đầu tiên được tổ chức vào năm 1950 và diễn ra cho tới ngày nay.

Chữ công thức trong công thức 1 là tên gọi dùng để chỉ một dãy các luật lệ, các quy định mà các đội đua, xe đua và tay đua phải tuân thủ theo. Có khoảng hơn 500 điều luật được áp dụng trong giải đua công thức 1. Một số điều luật về hình dáng và cấu tạo của xe đua F1 như sau:

Một chiếc xe đua F1 có thể có chiều dài không giới hạn nhưng chiều rộng không được quá 200cm và chiều cao không quá 95cm.
Chiếc xe phải có 4 bánh được lắp đặt bên ngoài thân xe, 2 bánh lái nằm ở phía trước.
Khung gầm xe phải bao gồm một khoang an toàn, trong đó có khoang lái của tay đua, được chế tạo và gia cố vững chắc để bảo vệ an toàn cho tay đua.

*Các kích thước giới hạn trên một chiếc xe đua F1*

Công suất cho phép tối đa của động cơ trên xe đua F1 dao động từ 875 đến 1160 mã lực. Mặt khác, mức công suất trung bình của động cơ trong chặng đua sẽ nằm trong khoảng hơn 600 mã lực.
Số vòng tua máy cho phép tối đa mà động cơ có thể đạt tới là 15000 vòng/phút.
Tốc độ cho phép tối đa lớn nhất mà những chiếc xe F1 có thể đạt tới là 370km/h. Con số này sẽ thay đổi tùy thuộc vào địa điểm diễn ra các chặng đua.
Kể từ năm 2010, xe đua sẽ không được cung cấp thêm nhiên liệu trong quá trình diễn ra chặng đua.
Chỉ có nhiên liệu và không khí được đưa vào trong xylanh để động cơ hoạt động. Còn lại tất cả những môi chất hay loại khí khác như N2O đều sẽ bị cấm sử dụng.

Khối lượng tối thiểu mà một chiếc xe đua F1 (bao gồm người lái và chưa tính nhiên liệu) phải đạt được là 728kg.
Số lượng động cơ mà một chiếc xe đua F1 có thể sử dụng trong một mùa giải là 5 động cơ.

Ngoài ra, những chiếc xe đua F1 phải trải qua rất nhiều bài kiểm tra đặc biệt là kiểm tra va chạm trước khi có thể lăn bánh ở trên đường đua.

2. Giải đua đắt đỏ:

Một chiếc xe đua F1 được lắp ráp từ hơn 80 nghìn chi tiết khác nhau và độ chính xác khi lắp ráp trên lí thuyết phải đạt 100%. Vào thời điểm năm 2018, chi phí cho một chiếc xe đua F1 dao động trong khoảng 15,520,000 USD (khoảng 360 tỉ VNĐ). Trong đó bao gồm:

7,7 đến 10 triệu USD cho động cơ xe.
650,000 đến 1,2 triệu USD cho khung gầm.
600,000 USD cho hộp số.
300,000 USD cho các cánh gió phía trước và mũi xe.
80,000 đến 150,000 USD cho cánh gió phía sau.
140,000 USD cho bình xăng.
70,000 USD cho vô lăng.

Với khoản tiền khổng lồ trên, bạn có thể mua được khoảng 37 chiếc Lamborghini Aventador S hoặc 5 chiếc Bugatti Chiron. Đấy chỉ là số tiền phải bỏ ra cho một chiếc xe và chưa tính đến các khoản khác như chi phí nghiên cứu, bảo dưỡng,… Nếu tính tất cả các khoản chi phí lại thì trong một năm, một đội đua trung bình phải bỏ ra số tiền khoảng 400 triệu USD (khoảng hơn 9000 tỉ VNĐ).

3. Không phải ai cũng có thể trở thành tay đua F1:

Sau mỗi một chặng đua, các tay đua sẽ bị sụt khoảng từ 2 đến 3,6kg khối lượng cơ thể, chủ yếu là nước. Mỗi tay đua luôn phải gồng hết sức mình trong suốt quãng thời gian diễn ra chặng đua (khoảng 2 giờ đồng hồ). Ngoài ra, các tay đua còn bị mất nhiều sức hơn trong lúc tăng tốc hay đạp phanh để vào cua khi mà lúc này lực G tác dụng lên người của tay đua là rất lớn. Người ta tính toán được rằng các tay đua sẽ phải chịu một áp lực 3G khi tăng tốc và tận 5G khi đạp phanh.

Định nghĩa lực G là gì? Tìm hiểu: TẠI ĐÂY!

Cộng với điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh nóng khủng khiếp khi các tay đua phải khoác lên người một bộ đồ kín toàn thân để đảm bảo an toàn thì việc mất nhiều nước như vậy cũng là điều không quá khó hiểu. Tuy nhiên, các tay đua sẽ luôn có một chế độ chăm sóc sức khỏe đặc biệt để có thể làm việc trong các điều kiện đã nêu trên.

4. Khối động cơ và bộ phanh siêu khủng:

Một chiếc xe đua F1 có thể tăng tốc từ 0 lên 160km/h và phanh đến khi dừng lại trong chưa đầy 5s. Tất cả là nhờ vào khối động cơ cực kì mạnh mẽ và một bộ phanh siêu bền.

Những điều cần biết về: Sự phát triển của động cơ xe đua F1

Động cơ của xe đua F1 có thể nạp vào xylanh một lượng không khí lên đến hơn 400L mỗi giây và tiêu hao hơn 70L xăng cho mỗi quãng đường dài 100km (gấp gần 10 lần so với một chiếc xe ô tô thương mại). Sở hữu sức mạnh đáng kinh ngạc nhưng mỗi động cơ của xe đua F1 đều không thể hoạt động quá 7 chặng đua. Chính vì thế nên trong suốt một mùa giải, mỗi đội đua đều phải sử dụng nhiều động cơ cho chiếc xe của mình.

Đĩa phanh của xe đua F1 được chế tạo từ vật liệu tổng hợp và gia cố bằng sợi cacbon. Điều này giúp cho đĩa phanh có được độ cứng vững và bền bỉ đáng kinh ngạc. Nhiệt độ làm việc của đĩa phanh dao động từ 400 đến 1200^oC (gần bằng nhiệt độ dung nham).

II. Thiết kế, cấu tạo và hoạt động của xe đua F1:

1. Thiết kế khí động học của xe đua F1:

Khí động học trên xe đua F1 là cực kì quan trọng vì nó có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình di chuyển của chiếc xe. Một chiếc xe có thiết kế khí động học tốt sẽ giúp cho chiếc xe đó tiết kiệm nhiên liệu và vận hành ổn định hơn.

Hãy bắt đầu với phần mui xe trước. Cánh gió trước được thiết kế uốn cong dần lên về phía sau và độ cong giảm dần về hai mép của cánh gió (phần mép cánh gió trong gần với thân xe có độ cong giảm gắt hơn so với mép cánh gió còn lại). Mục đích là để tạo một lực ép phần đầu xe xuống dưới mặt đường, từ đó làm tăng độ bám của bánh xe trước với mặt đường, giảm khả năng mất lái khi vào cua và giúp xe vận hành ổn định hơn.

15 kiểu cánh lướt gió độc đáo nhất trên xe hơi

Khi xe di chuyển về phía trước với tốc độ cao, luồng không khí đi đến cánh gió phía trước sẽ bị chia cắt thành hai phần. Phần không khí bên trên sẽ di chuyển sát theo đường cong hướng lên trên của cánh gió và tạo thành một vùng có áp suất cao. Phần không khí còn lại đi luồn phía dưới cánh gió và có áp suất thấp hơn so với luồng không khí bên trên.

Việc chênh lệch áp suất giữa hai luồng không khí này tạo thành một lực hút vô hình và luôn có xu hướng đẩy cánh gió di chuyển theo chiều từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp hơn. Tức là phần đầu xe sẽ được ép xuống măt đường bằng một lực hút hình thành từ việc phân chia dòng không khí bằng cánh gió. Từ đó giúp tăng độ bám của bánh xe đánh lái phía trước với mặt đường đua.

Sau khi đi qua cánh gió trước, hai luồng không khí sẽ gặp lại nhau và tạo ra một xoáy lốc phía sau cánh gió. Các xoáy lốc này không hề có ích, chúng gây cản trở quá trình vận hành của chiếc xe và làm cho xe di chuyển chậm lại.

Để giảm bớt hiện tượng trên, phần rìa bên ngoài của cánh gió trước được gắn một miếng chắn có phương vuông góc hoặc gần vuông góc với mặt đường. Chúng sẽ làm gián đoạn quá trình hình thành xoáy lốc của các dòng khí gặp nhau ở phần rìa ngoài của cánh gió trước, từ đó làm giảm một phần các xoáy lốc hình thành phía sau cánh gió mà không làm ảnh hưởng đến tốc độ chung của chiếc xe.

Vậy vì sao phần mép trong của cánh gió lại không có miếng chắn giống như mép ngoài?

Câu trả lời ở đây đó là họ tận dụng xoáy lốc hình thành ở mép trong của cánh gió để định hình dòng không khí phía dưới gầm xe. Phần rìa trong của cánh gió được thiết kế nhằm tạo một xoáy lốc vừa đủ để chạy dọc phần rìa ngoài của gầm xe.

Các xoáy lốc này có vai trò giống như một ranh giới giữa luồng không khí nhiễu loạn bên ngoài và luồng không khí sạch dưới gầm xe. Giúp định hình và làm ổn định luồng không khí chạy dưới gầm xe, qua đó giúp cho chiếc xe vận hành ổn định hơn.

Xe đua F1 không có các miếng chắn bùn sau bánh xe giống như những chiếc xe thương mại trên thị trường và điều này vô tình làm cho một luồng không khí bẩn được hình thành phía sau bánh xe. Lốp của xe đua F1 trong khi lăn bánh sẽ tạo ra các vụn cao su nhỏ rớt xuống mặt đường. Những vụn cao su này kết hợp với xoáy lốc vừa hình thành sau cánh gió trước sẽ tạo nên một luồng không khí bẩn và nhiễu loạn phía sau bánh xe.

Những vùng không khí bẩn và nhiễu loạn này không hề có ích cho các tay đua và tính khí động học của chiếc xe. Các cánh gió ở thân xe sẽ có vai trò hướng các luồng không khí nhiễu loạn vừa hình thành phía sau bánh xe ra bên ngoài để không làm ảnh hưởng đến khoang người lái và các chi tiết phía sau chiếc xe.

Gầm xe được thiết kế có độ hẹp ở phần đầu và cao dần về phía đuôi xe. Thiết kế này giúp cho luồng không khí chạy dưới gầm xe có thể tiếp cận chậm rãi và trơn tru hơn với luồng không khí phía trên sau khi đi qua chiếc xe.

Ngoài ra, dưới gầm xe phía sau có các cánh gạt dọc giúp kiểm soát hướng di chuyển của dòng khí trước khi đi ra khỏi chiếc xe, giúp cho vùng xoáy lốc hình thành sau xe giảm xuống và ảnh hưởng ít hơn đến chiếc xe đi phía sau.

Một dòng không khí sạch sẽ đi vào thân xe thông qua các đường ống dẫn và có vai trò làm mát các chi tiết bên trong thân xe. Luồng khí này sau khi làm mát sẽ thoát ra ngoài ở phần đuôi xe và hòa trộn cùng với các dòng không khí khác hình thành xoáy lốc phía sau xe.

Cánh gió phía sau có thiết kế uống cong lên trên và có vai trò giống như cánh gió phía trước đó là tạo lực ép xuống giúp tăng độ bám cho các bánh xe phía sau. Hai đầu của cánh gió phía sau cũng có các miếng chắn với vai trò làm giảm sự hình thành xoáy lốc của dòng khí đi qua. Tuy nhiên, khác với cánh gió phía trước, cấu tạo của cánh gió phía sau được chia thành hai phần. Một phần được cố định với thân xe, phần còn lại có thể được điều khiển nâng lên hoặc hạ xuống bằng một hệ thống thủy lực với mục đích tinh chỉnh mức độ cản không khí của cánh gió.

Khi cánh gió trên được hạ xuống, lúc này không khí bị cản lại nhiều hơn và lực ép tác động lên xe lớn hơn, dẫn đến độ bám của bánh xe lên mặt đường lớn hơn, giúp xe vào phanh và vào cua tốt hơn. Ngược lại, khi cánh gió trên được nâng lên, khả năng cản không khí của cánh gió giảm xuống cho phép tốc độ tổng thể của chiếc xe cao hơn.

Trên lý thuyết, xe đua F1 có thể chạy lộn ngược nếu vận tốc của chiếc xe đạt giá trị đủ lớn.

Những luồng không khí sau khi đi qua chiếc xe sẽ hòa trộn lại với nhau và tạo thành một vùng không khí nhiễu loạn. Điều này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến các chiếc xe đi phía sau khi những luồng không khí phía trước không còn bình thường giống như trong tính toán và thí nghiệm. Những năm gần đây đã có nhiều quy định và luật lệ mới được đặt ra yêu cầu các đội đua phải thay đổi thiết kế của xe để làm giảm các vùng không khí nhiễu loạn này. Từ đó giúp cho các xe có thể dễ tiếp cận nhau hơn và tăng tính hấp dẫn của giải đua.

Một số bài viết liên quan:

Cánh gió công thức 1 động cơ F1 giải xe đua f1 khí động học luật lệ Tất tần tật về xe đua F1