Trong thế giới F1, an toàn của tay đua luôn là ưu tiên số một. Sau tai nạn thảm khốc của Jules Bianchi tại Grand Prix Nhật Bản 2014, FIA buộc phải hành động và Halo ra đời như một giải pháp bảo vệ mới. Dù ban đầu gây nhiều tranh cãi, thiết bị này nhanh chóng chứng minh giá trị và làn sóng phản đối cũng dần lắng xuống.
Halo đã cho thấy rõ ràng khả năng cứu mạng của mình trong nhiều mùa giải gần đây. Từ tai nạn của Charles Leclerc tại Spa 2018, vụ va chạm kinh hoàng khiến xe Romain Grosjean bốc cháy ở Bahrain 2020, đến pha lật ngửa của Zhou Guanyu tại Silverstone 2021, hàng loạt tay đua đã bước ra khỏi những tai nạn nghiêm trọng chỉ với vài chấn thương nhẹ nhờ thiết bị này.
Halo là gì?
Halo là một thiết bị an toàn được thiết kế để bảo vệ phần đầu của tay đua trên các xe đua công thức như Formula 1. Về cấu tạo, Halo là một khung titan dạng ống với ba nhánh, bao quanh khoang lái và được cố định trực tiếp vào khung xe tại ba điểm chịu lực. Nhiệm vụ chính của cấu trúc này là chuyển hướng hoặc hấp thụ lực va chạm trong các tai nạn nghiêm trọng, đặc biệt là khi bánh xe hoặc mảnh vỡ lớn bay về phía đầu của tay đua.
Ý tưởng về Halo không xuất hiện một cách đột ngột. Ngay từ năm 2011, FIA đã bắt đầu nghiên cứu các giải pháp bảo vệ phần trước khoang lái, trong bối cảnh tốc độ xe Formula 1 ngày càng tăng và nhiều tai nạn nghiêm trọng cho thấy giới hạn của thiết kế khoang lái mở truyền thống. Trong quá trình đó, cơ quan quản lý đã thử nghiệm nhiều hướng tiếp cận khác nhau, từ canopy kín hoàn toàn cho đến các cấu trúc bảo vệ dạng roll-bar (khung chống lật) mở rộng.
Từ quá trình đánh giá kéo dài nhiều năm, ba phương án nổi bật được đưa lên bàn cân:
- Halo: khung titan chịu lực, tập trung vào khả năng chống va đập trực tiếp.
- Shield: tấm chắn gió phía trước làm từ vật liệu Opticor, hoạt động tương tự kính chắn gió.
- Aeroscreen: giải pháp kết hợp giữa khung chịu lực với bề mặt kính chắn gió trong suốt.
Để đánh giá hiệu quả thực tế của các thiết bị bảo vệ khoang lái, FIA đã xây dựng chương trình thử nghiệm an toàn nghiêm ngặt, trong đó mỗi phương án phải chịu các tải trọng lớn theo phương thẳng đứng, phía trước và hai bên, liên tục trong vòng 5 giây, nhằm mô phỏng những tình huống va chạm khắc nghiệt nhất trên đường đua. Kết quả cho thấy Halo là thiết kế duy nhất vượt qua đầy đủ tất cả các bài thử này, đáp ứng trọn vẹn các tiêu chí an toàn do FIA đặt ra.
Song song với thử nghiệm vật lý, FIA cũng tiến hành phân tích lại các tai nạn nghiêm trọng trong quá khứ, tái dựng từng kịch bản va chạm và mô phỏng chúng với sự hiện diện của Halo để đánh giá mức độ cải thiện an toàn cho tay đua. Kết quả từ 21 tình huống điển hình cho thấy, trong 19 trường hợp, Halo được xác định là có khả năng làm giảm đáng kể mức độ chấn thương mà tay đua phải chịu.
Những kết quả này đóng vai trò then chốt trong quyết định của FIA, củng cố cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc lựa chọn Halo làm tiêu chuẩn bảo vệ bắt buộc trên các xe F1.
Halo làm từ vật liệu gì?
Không giống như nhiều người lầm tưởng, Halo không hề được làm từ carbon fibre, mà được làm từ hợp kim titan Grade 5 6AL4V – loại vật liệu chuẩn hàng không vốn nổi tiếng về độ bền, khả năng chịu lực và độ ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Nhờ đó, cấu trúc ống titan ba nhánh của Halo dù chỉ nặng 7 kg nhưng đủ sức gánh lực tương đương hai con voi châu Phi trong các bài thử nghiệm tải trọng.
Bộ khung Halo được tạo thành từ ba chi tiết chính:
- Cụm chuyển tiếp hình chữ V (V transition): phần chữ V ở giữa, nằm phía trước tay đua, đóng vai trò chịu lực va chạm trực diện.
- Hai ống titan được uốn và hàn với nhau, tạo thành vòng bảo vệ bao quanh khoang lái.
- Các chân gắn phía sau (rear mounts): những điểm neo chịu lực kết nối Halo với khung xe, đảm bảo toàn bộ kết cấu đứng vững ngay cả khi xảy ra tai nạn ở tốc độ cao.
Halo được sản xuất như thế nào?
Vì Halo sử dụng loại ống titan có kích thước không theo tiêu chuẩn thông thường, các nhà sản xuất phải tự làm mọi thứ từ đầu. Daniel Chilcott - giám đốc SST Technology giải thích: "Trước tiên chúng tôi phải khoan rỗng thanh titan, rồi tiện lại đường kính ngoài để tạo được đúng kích thước trước khi ống được đem đi uốn. Do yêu cầu chính xác cực cao giữa phần chân gắn và khung chính, Halo phải được làm từ hai đoạn ống hàn với nhau, chứ không thể uốn liền một mảnh 180 độ như nhiều người vẫn nghĩ."
Titan sẽ bị oxy hóa nếu dùng nhiệt nung nóng, vì vậy ống được uốn bằng phương pháp uốn nguội, tức là uốn mà không làm nóng kim loại. Để titan giữ được độ bền, tốc độ uốn phải chậm và đều.
Chilcott cho biết thêm: "Chúng tôi dùng máy uốn ống chạy điện, vì nó đảm bảo mô-men xoắn luôn ổn định, giúp tạo ra góc uốn chính xác. Nếu dùng máy thủy lực, lực uốn có thể thay đổi, khiến titan dễ bị biến dạng hoặc gãy."
Việc hàn các ống titan cũng là một thách thức lớn, vì kim loại này rất dễ bị oxy hóa khi gặp nhiệt. Nếu lớp hàn bị oxy hóa, độ bền của mối nối sẽ giảm đi đáng kể.
Chilcott chia sẻ: "Chúng tôi phải phát triển một kỹ thuật che chắn chuyên dụng, tạo ra một buồng nhỏ bao quanh khu vực hàn và bơm vào đó hỗn hợp khí đặc biệt. Nhờ vậy, titan được bảo vệ hoàn toàn, và mối hàn không bị oxy hóa."
Các chi tiết như cụm chuyển tiếp hình chữ V (V transition) và giá đỡ phía sau được gia công từ phôi titan bằng máy phay ba và năm trục. Do cấu trúc phức tạp và kích thước lớn (riêng phần V transition đã cần ít nhất 40 giờ gia công), khi các đoạn ống titan được hàn và làm nguội, chúng sẽ được lắp vào cụm V transition, đồng thời các giá đỡ phía sau cũng được hàn cố định lên toàn bộ kết cấu.
Bước cuối cùng là gia công tinh toàn bộ cụm Halo để đạt đúng dung sai, đảm bảo khả năng lắp chính xác lên bộ khung xe. "Dung sai ở các lỗ bắt bu-lông của hai chân sau chỉ vào khoảng 100 micron - một thách thức rất lớn đối với một kết cấu dạng hàn," Chilcott giải thích.
"Chúng tôi khắc phục bằng cách cố định Halo ở phần 'mũi', sau đó gia công hoàn thiện các giá đỡ phía sau. Nếu không có quy trình tinh chỉnh cuối cùng này, Halo đơn giản là không thể vừa khít với khung xe."
Halo phải vượt qua những bài kiểm tra an toàn nào?
Để được FIA phê chuẩn, mỗi thiết kế Halo phải trải qua chuỗi kiểm tra an toàn cực kỳ khắt khe. Các bài test này được thực hiện tại trung tâm kiểm nghiệm va chạm Cranfield (CIC) – cơ sở duy nhất trên thế giới được FIA cho phép thử nghiệm va đập dành riêng cho Halo.
Theo Jim Watson - giám đốc kỹ thuật CIC: "Bài kiểm tra Halo gồm hai phép thử tĩnh. Ở bài kiểm tra đầu tiên, lực được tác dụng từ phía trên xuống theo góc 22,5 độ – đây là bài đơn giản hơn. Khó nhất là bài kiểm tra lực tác động từ bên hông. Cả hai bài đều đẩy tải lên mức 125 kN rồi thả ra. Nghĩa là chúng tôi không phá hủy mẫu, mà đánh giá Halo theo đúng mức tải FIA quy định."
"Khi vượt qua cả hai bài kiểm tra, phần kết cấu của Halo được chứng minh có độ bền đáp ứng tiêu chuẩn an toàn. Nhưng chưa hết, Halo vẫn phải trải qua thêm một vòng kiểm tra trong quá trình kiểm duyệt của khung xe. Khi đó, Halo được lắp cố định lên khung xe và yêu cầu quan trọng là không được có bất kỳ hư hỏng hay nứt gãy nào ở khoang bảo vệ hoặc ở các điểm bắt Halo vào khung xe."
Halo có ảnh hưởng đến khí động học?
Theo Peter Prodromou - cựu Giám đốc Kỹ thuật Khí động học của McLaren: "Thách thức đầu tiên là làm sao để đối phó với Halo và giảm thiểu tổn thất khí động học, sau đó mới nghĩ đến các cơ hội mà thiết bị này mở ra, vì nó thực sự tạo ra một số hướng phát triển thú vị. Halo ảnh hưởng trực tiếp đến luồng khí đi vào họng hút gió động cơ, các ống làm mát xung quanh khoang lái, và cả lưu lượng khí hướng về cánh sau."
Để bù đắp những mất mát về khí động do Halo, đặc biệt quanh bộ phận airbox, FIA cho phép các đội có 20mm diện tích tự do để phát triển các tấm ốp khí động học. Các tấm ốp bằng sợi carbon này được gắn vào Halo bằng cách quấn carbon quanh khung titan, giúp Halo vừa bảo vệ tay đua vừa đồng bộ với thiết kế tổng thể của khung xe.
Những tay đua đã được cứu bởi Halo
Kể từ khi ra mắt tại F1 năm 2018, Halo đã trở thành phần không thể thiếu của hầu hết các giải đua xe một chỗ ngồi, bao gồm Formula E, F2, F3, Euroformula Open và Super Formula. Với sự áp dụng rộng rãi, thiết bị an toàn mang tính cách mạng này đã cứu nhiều tay đua khỏi thương tích nghiêm trọng và thậm chí là mất mạng.
Hiệu quả của Halo được chứng minh qua nhiều vụ tai nạn. Vụ đầu tiên nổi bật là tại Grand Prix Bỉ 2018, khi xe của Fernando Alonso bay lên phía trên khoang lái của Charles Leclerc. Halo đã bảo vệ Leclerc, chịu một lực lên tới 56 kN, chứng minh khả năng chống chịu va chạm cực lớn và ngăn chặn chấn thương nặng.
Tại vòng mở màn của GP Bỉ 2020, một tai nạn đa xe xảy ra tại Spa-Francorchamps. Xe của Giovinazzi va chạm vào phần sau xe của Russell, khiến xe Russell bay lên không và lộn nhào. Halo trên xe Russell đã chặn lực va chạm, ngăn phần đầu bị ảnh hưởng trực tiếp và cứu tay đua khỏi nguy cơ nghiêm trọng.
Khả năng cứu sống đáng kinh ngạc của Halo được thể hiện rõ nhất trong vụ tai nạn kinh hoàng của Romain Grosjean tại Grand Prix Bahrain 2020. Khi xe của anh đâm mạnh vào hàng rào với tốc độ cao, chiếc xe gãy làm đôi và bốc cháy ngay lập tức. Nhờ Halo, hàng rào bị chặn lại, tạo vùng bảo vệ quanh đầu Grosjean, giúp anh thoát ra với chỉ vài vết thương nhẹ. Vụ việc này trở thành minh chứng rõ ràng nhất cho khả năng bảo vệ tay đua trong những tình huống nguy hiểm cực độ.
Tại Grand Prix Ý 2021, va chạm giữa Lewis Hamilton và Max Verstappen ban đầu trông có vẻ nhẹ, nhưng phân tích kỹ cho thấy Halo đã đóng vai trò sống còn. Vụ việc xảy ra ở khúc cua số 2 tại Monza, khiến xe Verstappen bay lên và hạ xuống trực diện phần khung chống lật và Halo của xe Hamilton. Halo đã bảo vệ đầu Hamilton, ngăn chặn chấn thương nghiêm trọng khi bánh sau phải của Verstappen trượt qua Halo và mũ bảo hiểm của Hamilton.
Tại Grand Prix Anh 2022, hàng loạt sự cố kịch tính đã diễn ra, nổi bật là vụ tai nạn khiến cờ đỏ được vẫy, khi chiếc Alfa Romeo của Zhou Guanyu đâm vào hàng rào chắn. Nhờ Halo, Zhou vẫn bảo toàn được tính mạng, nhưng vụ việc đã làm lu mờ một va chạm đáng sợ khác trong cuộc đua thuộc giải Formula 2.
Roy Nissany - tay đua của học viện Williams, phòng thủ quyết liệt khiến va chạm với Dennis Hauger xảy ra. Xe Hauger bật lên từ lề đường và lao vào khoang lái của Nissany, nhưng cả hai tay đua đều không bị thương nghiêm trọng nhờ Halo ngăn chặn nguy cơ chấn thương đầu nặng.
Halo đã trở thành tiêu chuẩn trong an toàn tay đua F1, thể hiện cam kết chung trong việc ưu tiên bảo vệ sinh mạng tay đua và giảm thiểu rủi ro ở tốc độ cao. Thiết kế sáng tạo kết hợp titan nhẹ và sợi carbon, cùng quy trình sản xuất và kiểm tra nghiêm ngặt, đảm bảo Halo vừa bền vừa tin cậy. Thiết bị này đã thiết lập chuẩn mực mới về an toàn trong F1, cho phép các tay đua đẩy giới hạn hiệu suất mà vẫn an tâm hơn.