Các quy định kỹ thuật năm 2026 đã tạo ra thế hệ xe F1 với diện mạo thay đổi rõ rệt. Tuy nhiên, ẩn dưới lớp vỏ sợi carbon là một hệ thống động lực hoàn toàn mới, tập trung vào hiệu suất và hiệu quả năng lượng.
Dẫu vẫn giữ lại các yếu tố cốt lõi, việc loại bỏ một số thành phần và điều chỉnh các thông số kỹ thuật nhỏ đã tạo ra tác động đáng kể đến thiết kế tổng thể cũng như cách vận hành của xe.
Công suất hệ thống vẫn được duy trì ở mức trên 1.000 mã lực, tương đương giai đoạn trước. Tuy nhiên, với những cải tiến về hệ thống hybrid và hiệu suất động cơ, mức công suất thực tế nhiều khả năng sẽ còn cao hơn đáng kể.
Sự thay đổi cốt lõi nằm ở việc mở rộng vai trò của hệ thống hybrid, đồng thời giảm mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ đốt trong. Về nguyên tắc, cấu hình mới hướng tới tỷ lệ phân bổ công suất gần mức 50/50 giữa động cơ điện và động cơ đốt trong.
Trên thực tế, động cơ xăng nhiều khả năng vẫn chiếm ưu thế về công suất. Phần công suất từ mô-tơ điện (MGU-K) được giới hạn ở mức khoảng 469 mã lực, trong khi tổng thể hệ thống vẫn có thể vượt ngưỡng 1.000 mã lực tùy theo cấu hình và mức tối ưu của từng nhà sản xuất.
Hệ thống hybrid
Bắt đầu với hệ thống hybrid, do mức độ tương tác với động cơ đốt trong tăng lên, cấu trúc và nguyên lý vận hành của phần điện đã có thay đổi đáng kể. Ở một khía cạnh nhất định, cấu hình mới tương đồng với hệ thống KERS giai đoạn đầu năm 2009, thay vì kiến trúc hybrid phức tạp như các mùa giải gần đây.
Một thay đổi quan trọng là việc loại bỏ hệ thống ERS-H. Đây vốn là mô-đun mô-tơ-máy phát điện (MGU) được kết nối trực tiếp với bộ tăng áp, có nhiệm vụ thu hồi và tái sử dụng năng lượng từ khí xả.
Một hệ quả tích cực của thay đổi này là đặc tính âm thanh từ ống xả được cải thiện. Trước đây, MGU-H có xu hướng làm "mượt" dòng khí xả, khiến âm thanh bị triệt tiêu phần nào. Khi hệ thống này bị loại bỏ, âm thanh trở nên rõ ràng và giàu tính cơ khí hơn – một yếu tố được người hâm mộ đánh giá cao.
Bên cạnh đó, việc điều khiển turbo thông qua hệ thống điều khiển động cơ và hệ thống hybrid tạo ra đặc tính vận hành khác biệt. Điều này có thể dẫn đến việc âm thanh ống xả lớn hơn khi giảm tốc, góp phần tăng thêm cảm giác kịch tính trên đường đua.
Hệ quả tiêu cực là khả năng thu hồi năng lượng từ khí xả trên các đoạn thẳng bị suy giảm do không còn MGU-H. Đồng thời, việc mất đi chức năng sử dụng MGU-H để duy trì tốc độ quay của turbo cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ trễ turbo, khiến phản hồi của động cơ kém tức thời hơn so với trước.
Ở phía hệ thống ERS-K, mô-đun mô-tơ-máy phát điện động năng (MGU-K) được kết nối trực tiếp với động cơ được nâng cấp đáng kể. Công suất tăng từ 120 kW (160 mã lực) lên 350 kW (469 mã lực). Mức tăng này tương đương với hơn 300 mã lực bổ sung, qua đó nâng cao đáng kể vai trò của hệ thống hybrid trong tổng thể hiệu suất vận hành của xe.
Không chỉ gia tăng công suất ở dải vòng tua cao, hệ thống còn cải thiện đáng kể mô-men xoắn. Điều này giúp xe tăng tốc hiệu quả hơn khi thoát cua. Tuy nhiên, thách thức đặt ra là khả năng thu hồi đủ năng lượng trong suốt một vòng đua để khai thác tối đa tiềm năng của ERS-K.
Tiềm năng này được mở rộng nhờ thay đổi trong quy định về mức năng lượng có thể triển khai. Lượng năng lượng sử dụng mỗi lần có thể đạt tới 4 MJ, tương đương khoảng 11,5 giây vận hành ở công suất tối đa của ERS-K.
Khác với các quy định trước đây, hệ thống hybrid giờ đây cho phép triển khai mức năng lượng 4 MJ nhiều lần trong một vòng đua, tùy thuộc vào khả năng cung cấp của pin, thay vì chỉ một lần duy nhất. Điều này khiến trọng tâm tiếp tục dồn vào bài toán thu hồi và quản lý năng lượng.
Tương tự giai đoạn 2009, hệ thống hiện tại mang tính "KERS thuần" hơn. Khi giảm tốc, MGU-K chuyển sang chế độ nạp, đồng thời đảm nhiệm thêm vai trò phanh trên trục sau.
Hệ quả là vai trò của phanh cơ khí phía sau bị giảm đáng kể trong phần lớn các tình huống. Ở một số đường đua, riêng hệ thống này đã có thể cung cấp đủ năng lượng để tối ưu hóa một vòng chạy.
Tuy nhiên, tại một số đường đua có nhiều đoạn thẳng, lực phanh không đủ để đáp ứng toàn bộ nhu cầu thu hồi năng lượng, thậm chí thiếu hụt ở những khu vực cụ thể. Do đó, yếu tố này phải được đưa vào các mô phỏng chiến lược để xác định phương án sạc pin tối ưu cho từng vòng chạy.
Tuy nhiên, hệ thống không hoàn toàn phụ thuộc vào phanh tái tạo năng lượng. Trong một số điều kiện vận hành, động cơ vẫn có thể hỗ trợ thu hồi năng lượng khi tay đua không sử dụng toàn bộ ga. Khi đó, phần mô-men xoắn dư thừa sẽ được chuyển hóa và hấp thụ bởi hệ thống ERS-K.
Hệ thống này cho phép đáp ứng nhu cầu mô-men xoắn của tay đua, đồng thời thực hiện sạc pin trong quá trình vận hành. Tuy nhiên, việc khai thác cơ chế này đi kèm mức tiêu hao nhiên liệu cao hơn, nên không phù hợp cho các chặng đua dài. Ngược lại, tại vòng phân hạng hoặc các tình huống chiến thuật, đây là công cụ mang lại lợi thế rõ rệt.
Theo quy định, mỗi vòng đua có thể thu hồi tối đa 9 MJ năng lượng. Điều này cho phép xe duy trì công suất hybrid tối đa trong khoảng 25 giây, nếu năng lượng được sử dụng liên tục. Ngoài ra, pin có thể được tích trữ năng lượng từ vòng trước (tối đa khoảng 9 MJ), và trong quá trình sử dụng ở vòng kế tiếp, hệ thống vẫn tiếp tục thu hồi thêm năng lượng trong cùng vòng đua.
Tuy nhiên, điều này chỉ khả thi khi pin có đủ dung lượng và xe có khả năng thu hồi tới 9 MJ năng lượng trong một phần của vòng đua. Với thời gian sử dụng ga tối đa trên các đường đua F1 dao động từ 48% đến 84%, các đội buộc phải tính toán rất kỹ chiến lược triển khai và phục hồi năng lượng.
Một yếu tố quan trọng khác là giới hạn 11,5 giây cho mỗi lần triển khai 4 MJ. Trong khi đó, tại các đường đua có đoạn thẳng dài như Baku, thời gian tăng tốc toàn phần có thể kéo dài tới khoảng 15 giây trước khi bước vào vùng phanh. Điều này tạo ra bài toán phân bổ năng lượng, nhằm duy trì hiệu suất tối ưu xuyên suốt toàn bộ đoạn tăng tốc.
Câu hỏi đặt ra là liệu đội đua sẽ lựa chọn triển khai toàn bộ công suất trong 11,5 giây, hay phân bổ năng lượng ở mức thấp hơn để kéo dài thời gian sử dụng 4 MJ cho toàn bộ đoạn thẳng.
Cần lưu ý rằng xe đua được trang bị hệ thống khí động học chủ động trên đoạn thẳng, giúp giảm lực cản, từ đó dẫn tới việc cần công suất hơn. Yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến cách các đội tối ưu hóa việc triển khai năng lượng.
Trên thực tế, mỗi đội đua nhiều khả năng đã xây dựng và thử nghiệm hàng triệu kịch bản mô phỏng. Mục tiêu là xác định chiến lược tối ưu, đảm bảo cân bằng giữa khả năng thu hồi, lưu trữ và triển khai năng lượng trong từng điều kiện cụ thể.
Do đó, mỗi đội đua nhiều khả năng sẽ theo đuổi những cách tiếp cận khác nhau. Ngay trong từng vòng đua, các phương án triển khai năng lượng giữa các tay đua cũng có thể biến đổi liên tục, tạo nên một "chiến trường" chiến thuật thực sự trên đường đua.
Vấn đề then chốt nằm ở cách những diễn biến này được truyền tải tới người hâm mộ. Mức độ dễ hiểu và khả năng theo dõi các kịch bản năng lượng trong thời gian thực sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của các quy định mới, cũng như chất lượng trải nghiệm mà các chương trình truyền hình mang lại.
Cơ khí và bố cục kết cấu của hệ thống hybrid
Ở khía cạnh cơ khí và bố trí kết cấu, hệ thống hybrid có một số thay đổi quan trọng nhằm đáp ứng các điều chỉnh về công suất và năng lượng.
Giống như trước đây, pin (ES) và hệ thống điện tử điều khiển (CE) phải được đặt trong khoang bảo vệ (survival cell) và nằm chung với MGU-K. Mục tiêu là cô lập các nguồn điện cao áp khỏi khu vực bên ngoài, đặc biệt là marshall (nhân viên an toàn đường đua) và khán giả, trong trường hợp xảy ra tai nạn nghiêm trọng.
Cần lưu ý rằng nếu động cơ vẫn hoạt động, hệ thống dây dẫn của MGU-K vẫn có thể mang điện áp cao. Do đó, cụm MGU-K có thể được lắp ở phía trước động cơ nhưng vẫn nằm trong cấu trúc khoang an toàn, hoặc tích hợp chung với cụm pin và hệ thống điện tử, sau đó truyền động tới động cơ thông qua trục kết nối.
Với kích thước và công suất tăng lên, MGU-K hiện có khối lượng tối thiểu 16 kg, so với mức 7 kg trước đây. Phần cơ cấu truyền động kết nối với động cơ được quy định riêng với mức 4 kg. Đáng chú ý, hiệu năng của MGU-K hiện đã tiệm cận với tiêu chuẩn của Formula E.
Tương tự, pin cũng phải có kích thước lớn hơn và chịu ràng buộc về khối lượng tối thiểu. Quy định này nhằm hạn chế việc các nhà sản xuất hệ thống động lực tập trung quá mức vào việc giảm trọng lượng thông qua phát triển tốn kém, dù vẫn chịu các giới hạn ngân sách tương tự như các đội đua.
Tất cả các hệ thống điện này đều cần được làm mát. Pin sử dụng chất lỏng điện môi (dầu), trong khi bộ điều khiển điện tử và MGU thường dùng dung dịch làm mát gốc nước.
Việc tăng kích thước các thành phần này đồng nghĩa với việc các bộ tản nhiệt cũng phải lớn hơn. Các két đảm nhiệm việc này là két làm mát nhiệt độ thấp (LTR), do nhiệt độ chất lỏng chỉ vào khoảng 50°C, thấp hơn đáng kể so với mức trên 120°C của hệ thống làm mát động cơ đốt trong.
Yếu tố này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cách bố trí hệ thống làm mát trong sidepod và khu vực trung tâm của xe.
Động cơ đốt trong
Trong khi hệ thống hybrid thu hút phần lớn sự chú ý, động cơ đốt trong lại đảm nhận một vai trò rất lớn. Điều này kéo theo yêu cầu cải thiện đáng kể về hiệu suất nhiệt và hiệu quả vận hành của toàn bộ hệ thống.
Ở phía động cơ đốt trong, mục tiêu của FIA là tập trung tối ưu quá trình đốt cháy. Vì vậy, nhiều giới hạn đã được áp đặt lên thiết kế phần thân dưới của động cơ (bottom end), nhằm kiểm soát hướng phát triển.
Cấu hình cơ bản vẫn được giữ nguyên với động cơ V6 1,6L góc nghiêng 90°. Không gian lắp đặt, các điểm liên kết và trục khuỷu đều không thay đổi. Dù vậy, các kích thước này được xem là khá "dư thừa" so với một khối động cơ V6 có dung tích nhỏ như hiện tại.
Thể tích không gian dành cho động cơ thực tế có thể được thu gọn khoảng 10 cm theo cả chiều cao và chiều dài. Tuy nhiên, các kích thước này vẫn được giữ nguyên, do được kế thừa từ thiết kế ban đầu vốn dựa trên các động cơ V8 lớn hơn của giai đoạn 2013.
Điểm thay đổi đáng chú ý là động cơ đốt trong không còn sử dụng cấu hình turbo tách đôi (split turbo), đồng thời loại bỏ hệ thống ống nạp biến thiên chiều dài. Bên cạnh đó, động cơ chuyển sang sử dụng nhiên liệu tổng hợp bền vững.
Không chỉ loại nhiên liệu thay đổi, mà cả cách kiểm soát mức tiêu thụ cũng được điều chỉnh. Lưu lượng nhiên liệu tức thời không còn được đo bằng kg/giờ như trước, mà chuyển sang đơn vị năng lượng (MJ/giờ), phản ánh trực tiếp lượng năng lượng được sử dụng.
Mức tương đương được điều chỉnh từ 100 kg/giờ xuống khoảng 70 kg/giờ (tương đương 3.000 MJ/giờ). Đồng thời, tổng lượng nhiên liệu cho một chặng đua cũng giảm từ 110 kg xuống còn khoảng 70 kg. Đây là mức cắt giảm hơn một phần ba lượng nhiên liệu tiêu thụ, tiếp nối xu hướng giảm tương tự từ năm 2014, dù những thay đổi này phần lớn chưa được truyền thông và người hâm mộ quan tâm đúng mức.
Việc giảm lượng nhiên liệu giúp xe nhẹ hơn khoảng 40 kg tại thời điểm xuất phát, chưa tính thêm mức giảm 30 kg từ bản thân chiếc xe. Điều này tác động trực tiếp đến giai đoạn đầu của cuộc đua, đặc biệt là khả năng tăng tốc, xử lý tình huống và giảm áp lực quản lý lốp ở những vòng đầu.
Song song với đó, áp suất nhiên liệu tối đa cũng được hạ từ 500 bar xuống còn 350 bar, góp phần định hình lại cách vận hành và tối ưu hiệu suất của động cơ trong điều kiện mới.
Song song với các thay đổi này, giới hạn tỷ số nén tiếp tục được áp dụng, nhưng theo cách diễn giải mới. Tỷ số nén thể hiện mức độ nén của hỗn hợp khí trong xi-lanh tại điểm chết trên, từ thể tích ban đầu đến thể tích còn lại giữa đỉnh piston và nắp xi-lanh. Mức quy định hiện tại là 16:1, được xem là khá cao đối với một động cơ tăng áp.
Tuy nhiên, công nghệ đốt cháy với buồng tiền đốt (pre-chamber ignition) hoạt động hiệu quả hơn ở áp suất cao. Do đó, các đội có xu hướng khai thác tỷ số nén ở mức tối đa để tối ưu hiệu suất.
Quy định hiện hành xác định tỷ số nén hình học ở điều kiện nhiệt độ phòng. Trong thực tế vận hành, động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn, khiến vật liệu giãn nở. Điều này đồng nghĩa tỷ số nén thực tế khi hoạt động có thể cao hơn so với giá trị danh nghĩa.
Điều này nhìn chung được xem là thông lệ kỹ thuật bình thường. Tuy nhiên, có những tin đồn cho rằng một số đội có thể vận hành ở tỷ số nén thực tế cao hơn đáng kể. Cách thức cụ thể vẫn chưa được làm rõ, nhưng khả năng này được xem là có cơ sở.
Giãn nở nhiệt là một giả thuyết hợp lý, nhưng với các vật liệu hiện tại, khó đạt được mức thay đổi đủ lớn chỉ bằng phương pháp chế tạo thông thường. Vỏ động cơ thường làm từ nhôm, piston bằng thép hoặc nhôm, thanh truyền bằng titan và trục khuỷu bằng thép – những vật liệu có giới hạn rõ ràng về đặc tính giãn nở.
Do đó, khả năng cao nằm ở việc tối ưu vật liệu, cải tiến quy trình sản xuất hoặc áp dụng một giải pháp cơ khí khác. Ở thời điểm hiện tại, cơ chế cụ thể cũng như tính hợp lệ theo quy định vẫn chưa được xác nhận rõ ràng.
Dù vậy, cần thận trọng khi đánh giá tác động thực tế. Lợi ích tiềm năng từ những thay đổi này có thể bị phóng đại, đặc biệt trong bối cảnh quản lý năng lượng đang là biến số lớn giữa các hệ thống động lực. Đây sẽ tiếp tục là một chủ đề đáng chú ý xuyên suốt mùa giải.
Tuy nhiên, trong bối cảnh vòng phân hạng, những phương án này vẫn có thể được cân nhắc. Ngoài ra, các giải pháp khác như giữ bướm ga mở một phần để duy trì lưu lượng khí, sử dụng luồng khí "lạnh" để duy trì áp suất, hoặc thu nhỏ kích thước máy nén và tuabin cũng là những hướng tiếp cận hiệu quả hơn nhằm kiểm soát độ trễ turbo.
Các cụm turbo hiện tại có xu hướng lớn hơn so với trước đây, do trước kia MGU-H có thể thu hồi phần năng lượng dư từ khí xả, cho phép tối ưu kích thước và vận hành linh hoạt hơn.
Chắc chắn vẫn còn những giải pháp chống hiện tượng trễ turbo khác đang được phát triển. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hệ thống hiện tại sở hữu một mô-tơ điện công suất lớn. Với mức mô-men xoắn cao ngay từ dải vòng tua thấp, vai trò của turbo trong giai đoạn tăng tốc ban đầu không còn quá quan trọng.
Thay vào đó, hệ thống ERS có thể đảm nhiệm việc hỗ trợ ở tốc độ thấp, trong khi turbo tăng áp được tối ưu để phát huy hiệu suất ở dải tốc độ cao, nơi yêu cầu công suất cực đại.
Bố cục của hệ thống động lực
Với những thay đổi ở cả hệ thống hybrid và động cơ đốt trong, các hệ thống động lực sẽ có sự khác biệt rõ rệt về cấu trúc và cách tối ưu thiết kế.
Các cụm động cơ có xu hướng trở nên gọn hơn, đặc biệt nhờ việc thu nhỏ các khoang hút gió phía trên. Việc quay lại sử dụng turbo truyền thống đặt sát cụm động cơ là một thay đổi đáng kể đối với Mercedes và Honda, vốn trước đây sử dụng cấu hình tách biệt.
Trong khi đó, Ferrari chưa từng theo đuổi giải pháp turbo tách đôi. Tuy nhiên, lợi thế này ở giai đoạn mới là tương đối nhỏ và phần lớn bị lu mờ bởi những thay đổi lớn hơn trong toàn bộ kiến trúc động cơ.
Nhiều khả năng tất cả các nhà sản xuất, bao gồm Red Bull Powertrains và Audi trong giai đoạn mới, sẽ lựa chọn bố trí turbo ở phía sau động cơ, nằm trong khu vực vỏ hộp số. Cách sắp xếp này giúp tối ưu không gian và cải thiện bố trí tổng thể của hệ truyền động.
Tuy nhiên, mỗi nhà sản xuất vẫn sẽ có cách triển khai riêng về đường ống xả dẫn vào turbo, cũng như đường ống khí nạp đi qua bộ làm mát trung gian (intercooler). Những khác biệt này đến từ triết lý thiết kế và mức độ tối ưu chi tiết của từng nhà sản xuất.
Kể từ năm 2022, các đội được phép sử dụng bộ làm mát khí nạp (intercooler) bằng kim loại in 3D. Loại này có thể tích nhỏ hơn so với thiết kế dạng ống siêu nhỏ truyền thống, và nhỏ hơn đáng kể so với bộ làm mát khí nạp kiểu thổi khí mà Red Bull vẫn sử dụng đến năm 2025.
Ví dụ, bộ làm mát khí-khí có thể chiếm trọn một bên thân xe. Trong khi đó, bộ làm mát nước-khí dạng ống siêu nhỏ chỉ có kích thước tương đương một cuộn giấy lau cỡ lớn, và phiên bản in 3D thậm chí còn nhỏ gọn hơn - gần với kích thước một cuộn giấy vệ sinh tiêu chuẩn.
Việc loại bỏ MGU-H cùng các hệ thống cửa hút gió biến thiên đã giải phóng không gian trong khoang chữ V của động cơ. Nhờ đó, bộ làm mát có thể được bố trí ngay giữa các đường nạp, tạo nên cấu trúc lắp đặt rất gọn và tối ưu hóa tổng thể thiết kế.
Dĩ nhiên, các bộ làm mát nước–không khí dạng in 3D hoặc ống siêu nhỏ vẫn cần một két nước riêng. Tuy nhiên, đây là hệ thống nhiệt độ thấp (LTR) với kích thước nhỏ gọn, nên có thể tích hợp linh hoạt cùng các cụm làm mát khác phía trên động cơ mà không ảnh hưởng đáng kể đến bố trí tổng thể.
Một điểm kỹ thuật đáng chú ý khác là các vị trí lắp đặt động cơ. Quy định từ năm 2014 yêu cầu sáu bu lông M12 ở mỗi đầu để liên kết động cơ với khung gầm và hộp số. Trên thực tế, cấu hình này được đánh giá là dư thừa, dẫn đến việc các đội đề xuất giảm xuống còn bốn bu lông M12 ở phía sau, và xu hướng tương tự cũng đã xuất hiện ở phía trước trong những năm gần đây.
Red Bull là ví dụ điển hình cho cách tiếp cận cực đoan trong tối ưu hóa kết cấu. Họ thu hẹp tối đa phần thân xe liền khối và các giá đỡ phía trước nhằm giải phóng luồng không khí từ két nước ra các cửa thoát nhiệt. Thậm chí, hệ thống động cơ mới của họ được cho là chỉ duy trì một điểm bắt mang tính hình thức để đáp ứng quy định, trong khi tải trọng chính được phân bổ lại, khai thác hiệu quả kết cấu với chỉ bốn bu lông phía trước.
Tổng kết
Với các quy định mới từ FIA, F1 2026 đã, đang và sẽ chứng kiến những thay đổi đáng kể trong cả chiến thuật thi đấu lẫn tư duy thiết kế xe. Trọng tâm chuyển dịch rõ rệt sang bài toán quản lý năng lượng, nơi hiệu quả khai thác hệ thống hybrid có thể trở thành yếu tố quyết định kết quả cuộc đua.
Những thay đổi này mang theo cả mặt tích cực lẫn hạn chế, nhưng về tổng thể, chúng có tiềm năng nâng cao tính cạnh tranh và chiều sâu chiến thuật với điều kiện các tính toán của FIA vận hành đúng như kỳ vọng.