Trong cuộc chơi F1, mục tiêu tối thượng của các đội đua chính là không ngừng cải tiến - cải tiến sau mỗi tuần đua, cải tiến sau mỗi vòng đua, thậm chí là cải tiến sau mỗi ngày làm việc trong nhà máy.
Để đạt được những tiến bộ đó, mọi bộ phận trong mỗi đội đua đều tập trung vào việc cải thiện hiệu suất trên đường đua. Dù trực tiếp hay gián tiếp, mỗi công việc được hoàn thành tại các nhà máy đều tạo nên sự khác biệt.
Phát triển một chiếc xe F1 và phát huy hiệu suất của nó vào đường đua là cả một quá trình phức tạp. Tuy nhiên, quá trình này đã được đội đua Mercedes F1 chia nhỏ và đơn giản hóa thành bảy bước chính sau đây.
Đánh giá
Trong suốt mùa giải, chiếc xe cùng hiểu biết mà đội đua dành cho nó sẽ luôn thay đổi và phát triển. Điều này đến từ công việc được thực hiện cả tại nhà máy lẫn trên đường đua (như bạn sẽ thấy trong bài viết này). Đó là một quy trình liên tục và mang tính chu kỳ, và đội đua sẽ bắt đầu bằng việc đánh giá những cách có thể cải thiện chiếc xe dựa trên dữ liệu và các công cụ hiện có.
Hiểu đơn giản, việc đánh giá sẽ được thực hiện theo hai hướng chính:
- Hướng thứ nhất là xem xét khí động học – tức là các bề mặt "tiếp xúc với không khí" mà bạn có thể nhìn thấy từ bên ngoài, phần thân vỏ xe và các bộ phận tạo ra downforce.
- Hướng thứ hai là phát triển khung gầm – bao gồm những bộ phận nằm bên dưới lớp thân vỏ xe như các hệ thống treo, lái, làm mát và phanh.
Phát triển khung gầm và khí động học luôn có tác động qua lại lẫn nhau, buộc các kỹ sư phải tìm ra sự cân bằng hợp lý để tối ưu hiệu quả tổng thể của chiếc xe.
Song song với tốc độ phát triển tổng thể của chiếc xe, đội đua còn triển khai các cải tiến mang tính đặc thù cho từng chặng đua, chẳng hạn như cánh sau có downforce thấp dành cho những đường đua có tốc độ cao như Spa-Francorchamps hay Monza. Hướng phát triển của chiếc xe cũng có thể thay đổi theo thời gian, nhưng mục tiêu xuyên suốt vẫn luôn là đạt hiệu suất tối đa.
Tuy nhiên, đội đua cũng phải làm việc trong hai giới hạn lớn: thời gian và ngân sách. Nguồn lực của đội cần được tối ưu để tập trung vào những hạng mục mang lại hiệu quả cao nhất.
Dưới cơ chế giới hạn chi phí (cost cap) trong F1, đội đua không thể thử nghiệm mọi ý tưởng hay chi tiết chỉ vì chúng có khả năng cải thiện hiệu năng. Vì vậy, trong khuôn khổ bài viết này, chúng ta sẽ tập trung làm rõ cách các bản nâng cấp khí động học được nghiên cứu, thử nghiệm và triển khai xuyên suốt toàn bộ quy trình phát triển của đội đua Mercedes.
Khí động học
Với bộ phận khí động học, bước đầu tiên, Mercedes sẽ xác định cách đội muốn cải thiện dòng khí quanh chiếc xe như thế nào. Khi đã chọn được những khu vực cần nghiên cứu, đội sẽ tìm ra các giải pháp phù hợp trong khuôn khổ quy định kỹ thuật hiện hành.
Tiếp theo là quá trình thử nghiệm nhiều phương án khác nhau để xem liệu có thể điều hướng dòng khí theo đúng mục tiêu hay không. Nếu một phương án cho kết quả tích cực trong các mô phỏng CFD (Computational Fluid Dynamics - động lực học chất lưu tính toán), nó sẽ được đưa vào hầm gió. Tại đây, chi tiết đó sẽ được lắp lên mô hình xe tỷ lệ 60% và thử nghiệm thực tế.
Giai đoạn này sẽ giúp đội có cái nhìn rõ ràng hơn về việc bản nâng cấp có thực sự mang lại hiệu suất tốt hơn hay không. Nhằm thu hẹp khoảng cách thành tích giữa các đội, FIA áp dụng quy định phân bổ thời gian sử dụng hầm gió khác nhau cho từng đội, dựa trên thành tích thi đấu gần đây của họ.
Và chính tại đây, bước tiếp theo của quy trình bắt đầu phát huy vai trò của nó.
Mô phỏng
Có một lĩnh vực phát triển mạnh trong những năm gần đây, đó chính là mô phỏng trên máy tính.
Đội đua Mercedes có thể mô phỏng tác động của các bản nâng cấp khi được áp dụng lên chiếc xe, bởi mọi thay đổi – cả bên trong lẫn bên ngoài đều ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng vận hành. Dù không thể tiết lộ quá nhiều chi tiết kỹ thuật ở giai đoạn này, nhưng có rất nhiều phương pháp mô phỏng khác nhau, cùng vô số dữ liệu được phân tích và đánh giá.
Những thay đổi quan trọng hoặc có tiềm năng lớn nhất còn được thử nghiệm trong buồng mô phỏng Driver-in-Loop - nơi các tay đua có thể lái xe ảo và cung cấp phản hồi gần với thực tế nhất. Thông qua đó, đội ngũ kỹ sư phân tích sâu dữ liệu để xác định xem bản nâng cấp có hoạt động đúng như kỳ vọng hay không.
Và có thể bạn đã từng thấy những đoạn video bên trong buồng mô phỏng, khi các tay đua miệt mài chạy các vòng ảo nhằm bổ sung thêm dữ liệu, trước khi dự án bước sang giai đoạn tiếp theo của quy trình phát triển.
Phê duyệt và sản xuất
Nhiều bộ phận trên chiếc xe F1 của Mercedes được tự thiết kế và chế tạo nội bộ, và quá trình sản xuất đòi hỏi khối lượng công việc rất lớn. Một số chi tiết có thể hoàn thiện nhanh chóng, đôi khi chỉ trong một ngày, trong khi những bộ phận khác cần tới vài tuần mới hoàn tất.
Đối với một chi tiết khí động học, nếu dữ liệu thu thập được cho thấy nó mang lại cải thiện hiệu suất và là một cách hiệu quả để rút ngắn thời gian vòng đua, chi tiết đó sẽ được phê duyệt chính thức. Khi đó, các bề mặt thiết kế sẽ được bộ phận khí động học (Aero) bàn giao cho đội thiết kế - nơi các kỹ sư tạo ra mô hình hoặc bản vẽ kỹ thuật để gửi tới bộ phận sản xuất.
Tiếp theo, các khuôn mẫu sẽ được chế tạo trước khi chi tiết được chuyển sang bộ phận composite. Tại đây, các lớp sợi carbon được xếp lớp, đưa vào nồi hấp autoclave để đóng rắn, sau đó được gia công chính xác theo hình dạng cuối cùng. Mỗi chi tiết sẽ trải qua các bước kiểm tra, tùy theo tính chất mà được đưa qua công đoạn kiểm tra phát triển (Test & Development) hoặc kiểm tra không phá hủy (Non-Destructive Testing).
Sau đó, các bộ phận được cắt gọt hoàn thiện, lắp ráp (nếu gồm nhiều chi tiết), chuyển sang khâu kiểm định cuối cùng để phê duyệt. Khi mọi tiêu chuẩn đã được đáp ứng, chúng sẽ được đưa tới bộ phận lắp ráp xe, sẵn sàng chuẩn bị cho việc ra đường đua.
Các chi tiết không làm từ sợi carbon cũng trải qua những công đoạn tương tự: thiết kế, chế tạo (chẳng hạn được gia công trực tiếp tại xưởng cơ khí của đội), thử nghiệm và lắp ráp cuối cùng. Mọi bộ phận đều được kiểm tra với dung sai cực nhỏ và độ chính xác rất cao, nhằm đảm bảo đáp ứng đầy đủ yêu cầu về hiệu suất và độ bền.
Đưa một chi tiết từ nhà máy ra đường đua là nỗ lực chung của rất nhiều bộ phận khác nhau. Đội ngũ có thể phản ứng nhanh khi chi tiết bị hư hỏng hoặc khi cần gấp rút triển khai một nâng cấp hiệu suất, với thời gian hoàn thiện phụ thuộc vào kích thước và độ phức tạp của bộ phận đó.
Tuy nhiên, với những gói nâng cấp lớn, đội phải mất nhiều tháng cho các khâu thiết kế, thử nghiệm, sản xuất và lắp ráp, trước cả khi chúng được vận chuyển tới trường đua. Và ngay cả khi đó, công việc vẫn chưa dừng lại.
Phân tích trên đường đua: Dữ liệu
Khi bản nâng cấp đã được đưa ra đường đua, điều quan trọng là phải xác định xem nó có hoạt động đúng như kỳ vọng hay không. Để làm được điều này, chiếc xe thường được trang bị hàng trăm cảm biến phân bố khắp các khu vực khác nhau.
Một nhóm kỹ sư khí động học sẽ làm việc trực tiếp tại trường đua, cùng với đội ngũ trong phòng hỗ trợ đua (Race Support Room) tại Brackley sẽ phân tích dữ liệu theo thời gian thực khi xe đang chạy. Họ đánh giá xem chiếc xe có vận hành đúng như dự đoán hay không, đặc biệt là với những chi tiết nhỏ hoặc chỉ một bộ phận mới được lắp lên.
Với các gói nâng cấp lớn, việc phân tích hiệu quả trong phạm vi một cuối tuần đua trở nên khó khăn hơn. Khi đó, đội cần thu thập và lưu trữ dữ liệu từ các chặng trước để làm cơ sở so sánh.
Ngoài ra, các kỹ sư còn theo dõi những thay đổi về đặc tính vận hành, chẳng hạn như cải thiện ở một số góc cua cụ thể hoặc ở từng giai đoạn của góc cua. Những kết quả này cũng được đối chiếu với dữ liệu hầm gió, nhằm kiểm tra mức độ tương đồng giữa thử nghiệm và thực tế.
Phân tích trên đường đua: Tay đua
Thường được ví von như "cảm biến quan trọng nhất trên chiếc xe", các tay đua đóng vai trò then chốt trong việc giúp đội ngũ hiểu rõ chiếc xe cũng như những bản nâng cấp được áp dụng.
Các kỹ sư tại đường đua thường làm việc một cách chặt chẽ với tay đua để tối ưu thiết lập xe - vốn chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các nâng cấp mới. Nhưng quan trọng hơn, đặc biệt với những gói nâng cấp lớn, phản hồi từ tay đua là yếu tố không thể thiếu để đánh giá sự thay đổi trong hành vi vận hành của chiếc xe, cũng như xác định liệu nó có mang lại hiệu suất và cảm giác lái đúng như kỳ vọng hay không.
Tay đua cần chỉ ra những tình huống cụ thể trong một vòng chạy phản ánh cách chiếc xe phản ứng – chẳng hạn khi vào cua, ở giữa cua hay khi thoát cua rồi truyền đạt lại những quan sát đó cho các kỹ sư trong và sau mỗi phiên chạy. May mắn là Mercedes có hai tay đua rất "nhạy", đặc biệt giỏi trong việc cảm nhận và truyền tải những chi tiết này!
Tổng kết và tiếp tục phát triển
Những yếu tố được tay đua và các kỹ sư ghi nhận sẽ được tổng hợp và thảo luận xuyên suốt cuối tuần đua, nhằm xác định xem bản nâng cấp có thực sự mang lại hiệu quả như mong đợi hay không.
Công việc này còn tiếp diễn tại nhà máy trong suốt cuối tuần và những ngày sau đó. Nhiều bộ phận khác nhau sẽ cùng tham gia phân tích dữ liệu, rút ra kết luận và quyết định hướng phát triển tiếp theo.
Và rồi, quy trình lại quay trở về bước đầu tiên. Chu trình này lặp đi lặp lại trong suốt mùa giải, khi đội đua vừa cạnh tranh trên đường đua, vừa chạy đua với thời gian tại đại bản doanh để phát triển chiếc xe nhanh hơn các đối thủ.