Hệ thống phanh trên một chiếc xe Công thức 1 cực kỳ mạnh mẽ và phức tạp. Các tay đua thậm chí có thể thay đổi cách vận hành của hệ thống này ngay khi đang thi đấu bằng cách điều chỉnh phân bổ lực phanh (brake bias). Vậy khái niệm phân bổ lực phanh thực chất là gì, và bằng cách nào các tay đua F1 có thể tinh chỉnh nó một cách chính xác khi đang cầm lái ở tốc độ cực cao?
Phân bổ lực phanh (brake bias) trong F1 đề cập đến sự cân bằng áp suất phanh giữa bánh trước và bánh sau của chiếc xe. Hệ thống này có thể tùy chỉnh để dồn nhiều áp suất phanh hơn về phía đầu xe và giảm bớt ở phía sau. Một thiết lập phân bổ lực phanh điển hình trong F1 thường là 60% ở phía trước và 40% ở phía sau.
Hệ thống phanh trên một chiếc xe Công thức 1 nắm giữ vai trò sống còn và đòi hỏi sự vận hành hoàn hảo trong mọi khoảnh khắc. Việc thiết lập phân bổ lực phanh chính xác có thể tạo ra sự khác biệt giữa một vị trí pole và việc bị văng khỏi top 10 khi phân hạng. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về phân bổ lực phanh trong F1 ngay dưới đây.
Brake Bias và Brake Balance là một?
Brake bias và brake balance thực chất là một. Cả hai thuật ngữ này đều ám chỉ việc phân chia lực phanh tác động lên các cụm phanh trước và sau của xe. Phân bổ lực phanh thường được hiển thị dưới hai dạng khác nhau nhưng có giá trị tương đương: dưới dạng phần trăm (ví dụ 60% trước và 40% sau) hoặc dưới dạng tỷ lệ (ví dụ 60:40 hoặc 60/40).
Thiết lập ưu tiên luôn là dồn nhiều lực hơn cho phanh trước vì nó giúp chiếc xe ổn định hơn. Khi độ lệch phanh (bias) nghiêng về phía trước, các cụm phanh trước sẽ phải làm việc với cường độ cao hơn phanh sau do áp suất phanh được tập trung vào các kẹp phanh (calipers) phía trước. Điều này cũng đồng nghĩa với việc các bánh trước thường sẽ là bộ phận dễ bị khóa cứng (lock-up) đầu tiên.
Tổng áp suất phanh trên cả bốn bánh luôn được mặc định là 100%, sau đó lượng lực này mới được chia ra cho các bánh xe ở trục trước và trục sau. Đó là lý do tại sao phân bổ lực phanh luôn được đo bằng phần trăm hoặc tỷ lệ với tổng bằng 100. Ví dụ, bạn có thể thấy các thiết lập như 50:50 hoặc 55:45.
Brake bias hiển thị trên vô lăng xe F1 như thế nào?
Trên vô lăng của một chiếc xe Công thức 1, bạn có thể thấy các tay đua xoay một núm điều chỉnh ngay giữa cuộc đua và một con số lớn sẽ hiện lên trên màn hình trung tâm (hoặc sẽ sử dụng nút nhấn như ở một số đội). Ví dụ, nếu con số hiển thị là 56, điều đó có nghĩa là họ đã thiết lập phân bổ lực phanh ở mức 56% cho phía trước và 44% cho phía sau. Ở một cách hiển thị khác, màn hình có thể báo là -1%, nghĩa là họ vừa dịch chuyển lực phanh (thường là về phía sau) đi 1%.
Các tay đua thường điều chỉnh mỗi lần khoảng 1%, vì chỉ cần một thay đổi nhỏ cũng đủ để tinh chỉnh sự cân bằng của chiếc xe theo đúng ý muốn của họ cho góc cua kế tiếp. Mỗi tay đua và mỗi đội đua sẽ có những cách hiển thị thay đổi phân bổ lực phanh khác nhau trên màn hình.
Phân bổ lực phanh ảnh hưởng đến khả năng điều khiển xe ra sao?
Việc thay đổi phân bổ lực phanh sẽ trực tiếp tác động đến việc bộ phanh nào (trước hoặc sau) phải chịu áp suất phanh lớn hơn. Đối với khả năng điều khiển xe, ảnh hưởng của việc thay đổi cân bằng phanh là cực kỳ lớn, đến mức các tay đua luôn phải ưu tiên xử lý yếu tố thiết lập này trong suốt các buổi đua thử để tìm ra sự cân bằng hoàn hảo nhất cho chiếc xe của mình.
Cân nặng của xe
Do đặc tính trọng lượng của xe, sự cân bằng phanh là yếu tố sống còn trong Công thức 1. Do xe F1 tương đối nhẹ, hướng dịch chuyển của trọng tâm xe sẽ tạo ra sự khác biệt khổng lồ trong khả năng điều khiển. Vùng mà trọng lượng xe dồn vào thường sẽ có độ bám đường (grip) tốt hơn, bởi sức nặng đó sẽ ép lốp xe xuống mặt đường nhựa chặt hơn.
Khi xe tăng tốc, trọng lượng sẽ tự nhiên dồn về phía sau. Ngược lại, khi bạn phanh, trọng lượng sẽ theo quán tính lao về phía trước. Hãy tưởng tượng khi bạn ngồi trên một tàu lượn siêu tốc đang lao dốc: lúc tăng tốc, bạn bị ép chặt vào lưng ghế, nhưng khi tàu dừng lại đột ngột, cơ thể bạn sẽ chồm về phía trước theo quán tính.
Oversteer và understeer
Việc dịch chuyển phân bổ lực phanh về phía trước sẽ khiến chiếc xe dễ bị thiếu lái (understeer) hơn. Nguyên nhân là do trọng lượng đang dồn nặng lên mũi xe và lốp trước vốn đã phải làm việc hết công suất để hãm tốc. Nếu bạn cố gắng đánh lái trong lúc đó, lốp xe sẽ dễ bị mất độ bám, dẫn đến hiện tượng thiếu lái.
Lúc này, các bánh trước đóng vai trò chủ đạo trong việc làm chậm chiếc xe, đồng nghĩa với việc chúng dễ bị khóa cứng (lock-up) đầu tiên. Hãy nhớ rằng, một chiếc lốp đang trượt (lết bánh) tạo ra ít độ bám hơn nhiều so với một chiếc lốp đang lăn. Vì vậy, việc khóa bánh trước sẽ ngay lập tức khiến xe mất lái và lao thẳng ra ngoài quỹ đạo.
Ngược lại, dồn phân bổ lực phanh về phía sau sẽ gây ra hiện tượng thừa lái (oversteer). Khi lốp sau phải chia sẻ nhiều công việc hơn, lốp trước sẽ được "giải phóng" áp lực, cho phép chúng tập trung toàn lực vào việc chuyển hướng, giúp mũi xe trở nên sắc lẹm và nhạy bén hơn khi vào cua.
Tuy nhiên, khóa bánh sau có thể dẫn đến thảm họa. Thay vì một cú khóa bánh gây thiếu lái khiến bạn lỡ đỉnh cua (apex) hay chạy rộng ra như khi khóa bánh trước, việc khóa bánh sau sẽ tạo ra cú văng đuôi và thường dẫn đến một pha xoay xe (spin) không thể kiểm soát.
Nhìn chung, các tay đua có xu hướng ưu tiên phân bổ lực phanh về phía trước vì nó giúp chiếc xe ổn định hơn nhiều so với phía sau. Dù có thể gây ra đôi chút thiếu lái, nhưng một cú khóa bánh trước vẫn dễ xử lý hơn và xe vẫn giữ được sự ổn định nhất định, trong khi khóa bánh sau là một lỗi cực kỳ khó để cứu vãn.
Trong điều kiện lý tưởng, tay đua sẽ không bao giờ để xảy ra hiện tượng khóa bánh, hoặc nếu có, cả bốn lốp xe sẽ phải khóa cứng cùng một lúc. Tuy nhiên, trên thực tế, điều này hiếm khi xảy ra. Chính vì vậy, việc ưu tiên thiết lập phân bổ lực phanh về phía trước (front brake bias) vẫn là lựa chọn tối ưu hơn.
Việc khóa bánh có thể dẫn tới những hệ lụy nào?
Việc thay đổi cân bằng phanh sẽ trực tiếp làm thay đổi cách mà hệ thống phanh bị khóa cứng. Các tay đua Công thức 1 luôn đẩy thao tác phanh đến những giới hạn cuối cùng, vì vậy chỉ một chút áp lực dư thừa hay một sai sót nhỏ nhất cũng có thể dẫn đến hiện tượng lock-up.
Khóa bánh có thể gây ra những hư hại nghiêm trọng cho lốp xe. Khi lốp bị khóa cứng, bề mặt của chúng sẽ bị mài mòn và bào phẳng do ma sát cực lớn khi trượt trên mặt đường nhựa, tạo nên hiện tượng "mòn phẳng" (flat-spotting). Những chiếc lốp bị mòn phẳng thường phải được thay thế ngay lập tức vì chúng gây ra những rung động khủng khiếp, có thể làm giảm tốc độ, gây hư hại cho xe hoặc đơn giản là tạo ra cảm giác cực kỳ khó chịu cho người cầm lái.
Phân bổ lực phanh trong điều kiện thời tiết ẩm ướt
Trong điều kiện thời tiết ẩm ướt, khả năng điều khiển xe bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Các tay đua cần một chiếc xe ổn định hơn nhiều vì độ bám đường (grip) bị sụt giảm mạnh. Dưới cơn mưa, họ thường phải vật lộn với hiện tượng understeer do lớp nước trên mặt đường làm mất đi độ bám cần thiết.
Bánh trước cũng có nguy cơ bị khóa cứng cao hơn nhiều khi trời mưa, bởi đây là bộ phận đầu tiên tiếp xúc với nước trên đường, giúp rẽ nước cho lốp sau đi qua. Khi nước lọt vào dưới lốp xe, diện tích tiếp xúc giữa cao su và mặt đường nhựa sẽ bị triệt tiêu, khiến lốp mất độ bám ngay lập tức. Và khi lốp không còn chạm được vào mặt đường, nó sẽ bị khóa cứng.
Để giúp xe ổn định hơn trong mưa, các tay đua có xu hướng thiết lập phân bổ lực phanh cân bằng hơn (ở mức 50/50) hoặc thậm chí là dồn nhiều lực phanh hơn về phía sau. Điều này cho phép bánh trước tiếp tục lăn tròn tốt hơn ngay cả khi đang phanh dưới mưa. Nếu đẩy phân bổ lực phanh quá xa về phía trước, bánh trước sẽ bị khóa cứng thường xuyên hơn rất nhiều mỗi khi tay đua chạm vào chân phanh so với khi đua trên đường khô.
Các tay đua F1 chuyển đổi phân bố lực phanh như thế nào?
Thao tác thực hiện trên vô lăng
Các tay đua Công thức 1 có thể thay đổi phân bổ lực phanh ngay khi đang chạy bằng vô lăng. Ý tưởng này được giới thiệu vào những năm 2000 khi các núm xoay điều chỉnh (dials) được tích hợp trực tiếp trên vô lăng. Kể từ đó, thay vì phải thiết lập thủ công trong xưởng máy, các tay đua đã có thể xoay núm để tinh chỉnh thông số này ngay trong khi đang điều khiển xe trên đường đua.
Theo thời gian, vô lăng F1 trở nên quá chật chội với hàng loạt nút bấm, buộc các đội đua phải thực hiện một số thay đổi. Một số đội đã chuyển các công cụ điều chỉnh phân bổ lực phanh sang bên hông của buồng lái (cockpit), nằm cạnh vị trí ngồi của tay đua.
Tuy nhiên, vô lăng F1 hiện đại đã thay đổi rất nhiều, với phần lớn diện tích trung tâm là một màn hình hiển thị lớn. Hệ thống điều chỉnh phân bổ lực phanh vẫn nằm trên vô lăng, nhưng mỗi đội đua lại sử dụng các loại nút bấm hoặc núm xoay khác nhau cho mục đích này. Các thông số điều chỉnh thường sẽ nháy sáng trên bảng điều khiển kỹ thuật số mỗi khi tay đua thực hiện thay đổi, điều mà bạn đôi khi có thể quan sát được qua các góc quay phía sau vai tay đua (onboard camera).
Tại sao các tay đua F1 thay đổi phân bổ lực phanh trong suốt nhiều vòng đua?
Bạn có thể nhận thấy các tay đua liên tục điều chỉnh phân bổ lực phanh trong suốt một vòng đua phân hạng, và đôi khi là cả trong các cuộc đua chính. Tùy thuộc vào số lượng góc cua trên đường đua, các tay đua đôi khi thay đổi thông số này tới hơn 10 lần mỗi vòng.
Lý do là bởi họ đang cố gắng tối ưu hóa từng góc cua đơn lẻ, nhằm mục đích kết nối mọi thứ lại cho một vòng đua hoàn hảo trong buổi phân hạng. Mỗi góc cua là duy nhất, đồng nghĩa với việc tay đua có thể tận dụng các đặc tính điều khiển khác nhau cho từng vị trí cụ thể.
Ví dụ: Một góc cua tay áo (hairpin) hẹp nằm ở cuối một đoạn thẳng dài sẽ yêu cầu hiệu suất phanh tối đa, nhằm hãm tốc chiếc xe từ tốc độ cực cao xuống mức rất thấp. Trong trường hợp này, tay đua sẽ đẩy phân bổ lực phanh về phía trước nhiều hơn để các cụm phanh trước làm việc mạnh mẽ hơn, giúp xe chậm lại nhanh nhất có thể.
Ngược lại, nếu sử dụng thiết lập thiên về phanh trước ở một chuỗi các góc cua tốc độ cao và uốn lượn liên tục, lốp trước có thể bị quá tải (do chúng đã chạm tới giới hạn độ bám) và dẫn đến hiện tượng thiếu lái (understeer).
Các tay đua còn thay đổi phân bổ lực phanh dựa trên nhiều yếu tố khác như: độ mòn của lốp, loại hợp chất lốp (lốp cứng, trung bình hay mềm) và điều kiện thời tiết.
