Sau sự cố của tay đua Charles Leclerc tại chặng đua sân nhà GP Monaco, hệ thống phanh một lần nữa trở thành chủ đề được quan tâm. Sau nhiều năm sử dụng phanh của Brembo, Leclerc đã quyết định chuyển sang hệ thống phanh của Carbone Industrie - nhà cung cấp mà người đồng đội Lewis Hamilton đang tin dùng và dự kiến sẽ tiếp tục sử dụng trong thời gian tới.
Sự việc cũng đặt ra một câu hỏi đáng chú ý: điều gì khiến hệ thống phanh của Formula 1 khác biệt so với hệ thống phanh trên các mẫu xe thương mại hiện đại?
Hệ thống phanh F1 được xem là một trong những sản phẩm công nghệ cơ khí phức tạp và tiên tiến nhất của làng đua xe thế giới. Đằng sau đó là cuộc cạnh tranh kéo dài nhiều năm giữa hai nhà cung cấp hàng đầu: Brembo của Ý và Carbone Industrie (CI) của Pháp.
Hệ thống phanh của hai nhà cung cấp đóng vai trò rất quan trọng, giúp xe Formula 1 hiện đại có thể giảm tốc nhanh đến mức đáng kinh ngạc. Theo đó, chúng cho phép chiếc xe giảm từ khoảng 335 km/h xuống còn 100 km/h chỉ trong một quãng đường rất ngắn trước khi vào cua.
Trong những pha phanh cực đoan nhất, xe đua F1 có thể tạo ra mức giảm tốc lên tới 5G. Đây là mức gia tốc âm cực lớn, đến mức nhiều tay đua ví cảm giác đạp phanh như "đâm vào một bức tường đang lao tới". Điều đó cho thấy hệ thống phanh và cơ thể tay đua đều phải hoạt động ở mức giới hạn chịu đựng trong mỗi vòng đua.
Để tạo ra khả năng giảm tốc phi thường đó, 11 đội đua ở F1 phải dựa vào sự phối hợp hoàn hảo của nhiều công nghệ then chốt, hoạt động ổn định trong suốt chiều dài cuộc đua:
- Đĩa phanh và má phanh carbon
- Hệ thống phanh điện tử Brake-by-Wire (BBW), điều khiển lực phanh phía sau.
- Hệ thống thu hồi năng lượng ERS-K, vừa tái tạo điện năng vừa hỗ trợ giảm tốc.
- Hệ thống ống dẫn và làm mát phanh được tối ưu hóa triệt để nhằm duy trì nhiệt độ làm việc lý tưởng.
Chỉ khi tất cả các thành phần này vận hành đồng bộ, một chiếc xe F1 mới có thể phanh muộn, giảm tốc cực nhanh và duy trì hiệu suất ổn định trong suốt chặng đua.
Để đạt hiệu quả tối ưu, các hệ thống phanh này phải hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 400°C đến 1.000°C. Đồng thời, chúng phải duy trì độ bền kết cấu dưới tải trọng cực lớn và mang lại cảm giác ổn định nơi bàn đạp phanh, giúp các tay đua luôn tự tin phanh ở giới hạn.
Vì vậy, phanh "nguội" gần như không phát huy tác dụng. Ngay khi có thể, các tay đua phải nhanh chóng đưa hệ thống phanh lên dải nhiệt độ làm việc lý tưởng để đạt hiệu suất tối đa.
Xét về độ nhận diện thương hiệu, Brembo là cái tên nổi tiếng hơn nhờ hoạt động tiếp thị mạnh mẽ. Tuy nhiên, Carbone Industrie từ lâu đã được nhiều đội đua và tay đua Formula 1 ưa chuộng nhờ mang lại cảm giác phanh đặc trưng cùng đặc tính quản lý nhiệt phù hợp với phong cách điều khiển của họ.
Mặc dù đều cung cấp đĩa phanh và má phanh carbon-carbon, Brembo và Carbone Industrie lại theo đuổi những triết lý thiết kế khác nhau, tạo nên sự khác biệt rõ rệt về đặc tính vận hành.
Thuật ngữ carbon-carbon dùng để chỉ việc cả đĩa phanh lẫn má phanh đều được chế tạo từ vật liệu composite sợi carbon, thay vì kim loại hay gốm như trên phần lớn các mẫu xe thương mại. Vật liệu này có khả năng chịu nhiệt cực cao, khối lượng nhẹ nhưng vẫn duy trì hiệu suất phanh ổn định trong điều kiện làm việc khắc nghiệt của Formula 1.
Với nền tảng công nghệ tương đồng nhưng cách tiếp cận khác biệt, có thể thấy Brembo và Carbone Industrie đều phát triển những giải pháp riêng để đáp ứng yêu cầu của các đội đua, từ cảm giác bàn đạp phanh, khả năng quản lý nhiệt cho đến hiệu suất vận hành trên đường đua.
Brembo
Là nhà cung cấp hệ thống phanh lớn nhất và có vị thế thống trị tại Formula 1, Brembo cung cấp cùm phanh (brake calipers) cùng vật liệu ma sát (đĩa phanh và má phanh) cho phần lớn các đội đua tham gia F1.
Các sản phẩm của Brembo nổi bật với thiết kế khối lượng nhẹ, khả năng làm mát hiệu quả và phản hồi phanh nhanh, dứt khoát. Những đặc tính này giúp các tay đua có được cảm giác phanh sắc bén, phù hợp với phong cách phanh muộn và khai thác tối đa hiệu suất ở mỗi góc cua.
Carbone Industrie (CI)
Là nhà cung cấp nhỏ hơn khi so với Brembo, Carbone Industrie lại được xem là chuyên gia hàng đầu về vật liệu ma sát carbon–carbon. Đĩa phanh và má phanh của CI được nhiều đội đua đánh giá cao nhờ độ ổn định, khả năng kiểm soát lực phanh mượt mà (brake modulation) và khả năng duy trì hiệu suất khi làm việc ở nhiệt độ rất cao, hạn chế hiện tượng suy giảm hiệu quả do quá nhiệt (thermal degradation).
Xét trên phương diện kỹ thuật, hai nhà sản xuất đều có những đặc điểm riêng biệt.
Đĩa phanh
Đĩa phanh của Brembo thường được thiết kế với mật độ lỗ thông gió rất cao, có thể lên tới khoảng 1.500 lỗ gia công trên mỗi đĩa. Thiết kế này giúp tản nhiệt nhanh, mang lại lực phanh ban đầu mạnh (initial bite) và phản hồi tức thì khi tay đua đạp phanh.
Tuy nhiên, khả năng làm mát nhanh cũng khiến nhiệt độ đĩa phanh biến thiên lớn hơn, khiến đặc tính phanh nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình vận hành.
Ngược lại, đĩa phanh của Carbone Industrie (CI) sử dụng các kênh thông gió lớn hơn, giúp duy trì nhiệt độ làm việc ổn định trên toàn bộ bề mặt đĩa. Chúng nổi tiếng với khả năng chống oxy hóa và chống bóc tách giữa các lớp vật liệu (delamination) rất cao, đồng thời mang lại đặc tính ma sát mượt mà và nhất quán trong suốt quá trình phanh.
Chính vì vậy, lựa chọn giữa hai nhà cung cấp phụ thuộc nhiều vào cảm nhận của từng tay đua. Những người ưa thích phản hồi phanh sắc bén và khả năng hạ nhiệt nhanh thường nghiêng về Brembo. Trong khi đó, các tay đua đề cao sự ổn định, khả năng kiểm soát lực phanh chính xác và hiệu suất nhất quán ở nhiệt độ cao lại có xu hướng lựa chọn Carbone Industrie. Đây cũng là lý do cả hai thương hiệu vẫn song song tồn tại và cạnh tranh tại F1, dù đều sử dụng công nghệ phanh carbon–carbon.
Má phanh
Má phanh của Brembo được chế tạo từ hợp chất ma sát có hệ số ma sát cao, tạo ra phản hồi rất mạnh ngay khi bắt đầu đạp phanh. Cảm giác lực phanh truyền lên bàn đạp rất rõ rệt, giúp tay đua dễ dàng khai thác những pha phanh sát giới hạn. Đổi lại, loại má phanh này có xu hướng mòn nhanh hơn khi phải hoạt động liên tục ở nhiệt độ cực cao.
Vì vậy, Brembo thường được các tay đua có phong cách phanh muộn (late braking) ưa chuộng.
Trong khi đó, má phanh của Carbone Industrie mang lại đường cong ma sát tuyến tính hơn, giúp lực phanh tăng dần một cách mượt mà theo lực đạp của tay đua. Chúng có độ bền rất cao và vẫn duy trì hiệu suất ổn định ở nhiệt độ lên tới 1.000°C. Đặc tính này mang lại khả năng kiểm soát lực phanh (brake modulation) chính xác và dễ kiểm soát, đặc biệt phù hợp với những đường đua có các vùng phanh dài hoặc những chặng đua mà việc giữ lốp là yếu tố quan trọng.
Cùm phanh (Brake calipers)
Trong khi Carbone Industrie tập trung gần như hoàn toàn vào đĩa phanh và má phanh carbon–carbon, Brembo lại là nhà cung cấp cùm phanh hàng đầu của F1.
Cùm phanh Brembo có khối lượng rất nhẹ, độ cứng kết cấu cao và mang lại phản hồi bàn đạp gần như tức thì. Ngoài hiệu suất phanh, thiết kế nhỏ gọn của chúng còn giúp các đội đua tối ưu hóa không gian lắp đặt, qua đó hỗ trợ bố trí hệ thống treo và khí động học hiệu quả hơn.
Chính vì vậy, không ít đội đua lựa chọn hệ thống phanh "lai": sử dụng đĩa phanh và má phanh của Carbone Industrie kết hợp với cùm phanh Brembo. Sự kết hợp này cho phép họ tận dụng ưu điểm của cả hai thương hiệu, đồng thời tinh chỉnh đặc tính phanh phù hợp với phong cách điều khiển của từng tay đua.
Dĩ nhiên, để tạo ra lực phanh khổng lồ, hệ thống phanh cũng phải đánh đổi bằng một lượng nhiệt rất lớn sinh ra từ ma sát.
Đây chính là điểm khác biệt giữa hai nhà cung cấp. Phanh của Brembo có khả năng tản nhiệt nhanh, nhưng cũng nhạy cảm hơn với hiện tượng quá nhiệt. Nếu vượt quá giới hạn nhiệt của vật liệu, bề mặt carbon có thể bị oxy hóa, làm suy giảm hiệu suất phanh.
Trong khi đó, hệ thống của Carbone Industrie mất nhiều thời gian hơn để hạ nhiệt, nhưng đổi lại duy trì độ ổn định nhiệt cao, mang đến cảm giác phanh nhất quán và độ tin cậy vượt trội trong suốt chặng đua.
Điều này được chứng minh rất rõ tại các trường đua có nhiều khúc cua, ví dụ như tại GP Monaco. Từ lâu, trường đua Monaco được xem là thử thách khắc nghiệt nhất đối với hệ thống phanh. Đặc điểm của đường đua phố với vận tốc trung bình thấp, nhiều góc cua gắt liên tiếp, các pha tăng tốc rồi phanh gấp liên tục và lượng không khí làm mát hạn chế khiến nhiệt độ phanh luôn ở mức rất cao.
Đó cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự cố của Charles Leclerc tại chặng đua này, khi anh gặp trục trặc ở phanh trước bên trái và mất kiểm soát trong pha giảm tốc trước khi va vào hàng rào bảo vệ. Dù sự cố này không được xác định là lỗi của riêng sản phẩm Brembo, nó cho thấy hệ thống phanh Formula 1 luôn phải hoạt động sát giới hạn vật liệu, đặc biệt tại những đường đua khắc nghiệt như ở Monaco.
Sau chặng đua đó, Leclerc quyết định chuyển từ hệ thống Brembo sang Carbone Industrie, giống như lựa chọn của đồng đội Lewis Hamilton cho chặng đua kế tiếp tại Barcelona (Tây Ban Nha).
Tuy nhiên, việc làm quen với cảm giác bàn đạp phanh hoàn toàn khác biệt của hệ thống mới cũng không hề dễ dàng. Ngay trong vòng phân hạng, Leclerc đã mắc sai lầm, lao khỏi đường đua và va vào tường chắn.
Một sự cố đáng tiếc, nhưng cũng cho thấy rằng ở F1, chỉ một thay đổi rất nhỏ về đặc tính phanh cũng có thể tạo ra khác biệt lớn đối với cảm nhận và sự tự tin của tay đua ở giới hạn hiệu suất.