Cuộc chiến khí động học trong DTM

Chia sẻ trang này
Những cuộc chiến khí động học của DTM đã định hình cán cân cạnh tranh của giải vô địch trên mọi phương diện, từ cánh gió đến diffuser, từ dirty air đến DRS: Trong thời kỳ Class One, các xe tạo ra lực ép xuống mặt đường thậm chí còn cao hơn cả xe đua GT, trong khi nỗ lực của luật lệ nhằm xử lý luồng khí bẩn đã giữ cho 'cuộc đua phía dưới' trứ danh của giải luôn sôi động. Đây là toàn bộ câu chuyện ấy.
Những điểm nổi bật
- Các xe Class One thi đấu với những động cơ 2.0 lít tăng áp sản xuất công suất trên 600 mã lực.
- Quy định cánh gió sau, diffuser và splitter chung đã biến DRS thành vũ khí mạnh nhất để vượt xe.
- Trên các đường đua như Hockenheim, DRS mang lại lợi thế tốc độ tối đa khoảng 9 km/h.
- Khối lượng tối thiểu là 1070 kg, khoảng cách trục bánh xe là 2750 mm.
- Khi giải chuyển sang quy chuẩn GT3 vào năm 2021, những cuộc chiến khí động học ấy đã khép lại.
Tại sao khí động học lại quan trọng đến vậy trên các xe DTM?

Cánh gió và diffuser của một chiếc xe đua hoạt động giống như cánh máy bay bị lật ngược: không phải để đẩy không khí lên trên, mà để đè xe xuống mặt đường. Khi lực ép xuống tăng lên, lốp xe được ép chặt hơn xuống mặt đường, độ bám tăng lên và tốc độ qua khúc cua cao hơn. Ở DTM, chính vật lý này đã định hình toàn bộ bản sắc của giải vô địch. Vì suốt lịch sử của giải, những người làm quy chế liên tục đối mặt với cùng một thế lưỡng nan: nếu thả lỏng khí động học thì công nghệ sẽ điên rồ và chi phí tăng vọt, còn nếu hạn chế thì cuộc đua sít sao mà chính bạn đang cố gìn giữ để làm show lại bị tổn hại.
Chính căng thẳng ấy là câu chuyện chính trong quá trình tiến hóa khí động học của DTM. Trên hành trình từ bộ luật mở của thập niên 90, qua thời kỳ Class One với gói khí động học chung, và cuối cùng là kỷ nguyên GT3, mỗi bước đi đều là sự tìm kiếm lại sự cân bằng giữa 'tốc độ' và 'khả năng đua'.
Đầu thập niên 90: Luật lệ cởi mở và những cánh gió không giới hạn
Khi giải vô địch ra đời giữa thập niên 80, các xe thực sự là những chiếc ô tô trên đường phố; chúng chỉ chấp nhận vài chiếc cánh hạn chế gắn trên thân xe. Nhưng khi các đội nhà máy tham gia, luật lệ nhanh chóng rời xa nguyên tắc ấy. Đầu thập niên 90, trong cuộc tranh đấu giữa Mercedes, Opel và Alfa Romeo, giải trở thành một trong những hạng mục tiên tiến nhất thế giới về công nghệ, và bộ luật rất cởi mở đã mang đến cho các kỹ sư một sân chơi gần như vô hạn.
Giá của tự do ấy chính là chi phí phình to. Việc phát triển khí động học tự do khiến các xe ngày càng nhanh trong khi ngân sách tăng vọt, và giải vô địch kết thúc vào năm 1996 - hơn nữa mùa giải đó đã được quốc tế hóa dưới tên ITC, với toàn bộ các chặng đua được chuyển ra ngoài nước Đức. Nghĩa là cuộc chiến khí động học đầu tiên lớn của DTM đã khép lại mà không có kẻ thắng cuộc.
Thời kỳ Class One: Những gói ép xuống mặt đường khổng lồ
Được tái sinh vào năm 2000, giải đạt thỏa thuận từ năm 2014 về các quy tắc cơ bản chung với Super GT của Nhật Bản, và quá trình này hoàn tất vào năm 2019: chuyển từ động cơ V8 hút khí tự nhiên 4.0 lít sang các động cơ tăng áp 2.0 lít, và hạng mục quốc tế này mang tên Class One. Kết quả là chương khí động học cuối cùng và cấp tiến nhất của 'DTM đích thực'.
Điều gì gây bất ngờ? Luật lệ nhìn bề ngoài có vẻ hạn chế mọi thứ. Monokok, các bộ phận treo, sàn, cánh sau, khuếch tán sau và bộ tách gió trước giống nhau trên tất cả các xe. Nhưng ngay cả những bộ phận dùng chung cũng tạo thành một gói ấn tượng đến mức lực ép xuống của các xe Class One có lẽ còn cao hơn bất kỳ xe đua GT hiện đại nào. Điểm yếu nằm chính xác ở đây: lực cản cao, tức là hiệu suất khí động học thấp. Toàn bộ xe tăng tốc trên đường thẳng như một lưỡi dao sắc bén nhưng chính gói khí động đó buộc nó phải hoạt động ở khoảng sáng gầm rất cao và độ nhạy pitch lớn.
| Thông số | Class One (2019–2020) |
|---|---|
| Động cơ | 4 xi-lanh thẳng hàng 2.0 lít, có turbo |
| Vòng tua tối đa | 9500 RPM |
| Công suất đỉnh | Trên 600 hp |
| Giới hạn lưu lượng nhiên liệu | 90 kg/giờ |
| Trọng lượng tối thiểu | 1070 kg (bao gồm tay đua, không nhiên liệu) |
| Chiều dài cơ sở | 2750 mm |
| Chiều rộng tối đa | 1950 mm |
| Bố cục | Động cơ đặt trước, dẫn động cầu sau |
Những thay đổi năm 2019 đã phá hỏng điều gì?
Những chiếc xe 2019 mang bộ tách gió trước nhỏ hơn và cánh sau rộng hơn nhưng chỉ có một profile duy nhất so với năm 2018. Sự kết hợp kép này làm giảm lực ép xuống, tệ hơn nữa còn dịch chuyển cân bằng khí động về phía trước: cặp bộ tách gió trước nhỏ + cánh sau lớn tạo ra hiệu ứng mất cân bằng. Vì thế mối lo ngại lớn nhất của các đội khí động không phải là hiệu suất mà là việc đưa sự cân bằng về phía trước - phần lớn năng lượng còn lại vốn đã phải dành cho việc làm mát các động cơ turbo mới.
Một chi tiết thú vị: khi các đội so sánh những cấu hình có cùng tâm áp lực theo quy định cũ và mới, họ gặp phải mức mất lực ép xuống nhỏ hơn nhiều so với dự đoán. Nói cách khác, thay đổi quy định đáp xuống "mềm" hơn so với trên giấy. Nhưng sự khác biệt thực sự không nằm ở luật mà ở thái độ của các kỹ sư. Các đội sử dụng độ cứng roll thấp và cố gắng kiểm soát mặt platform trước khi các bump stop cứng phát huy tác dụng. Một số xe Class One sử dụng hình học anti-dive và anti-lift cực kỳ hung hãn để giữ cân bằng của platform khí động khi phanh. Nói ngắn gọn: xe không được phép gật mũi để cánh hoạt động đúng - tôi không nhớ có giải đua nào khác mà khí động học gắn bó mật thiết với hệ thống treo đến thế. Đó là thời kỳ mà hệ thống treo thực chất là một bộ tinh chỉnh khí động vô hình.
Nóc xe của Audi, chiếc mũi của BMW
Dù dùng chung nhiều bộ phận, hai cách tiếp cận đã tách biệt: trong khi Audi theo đuổi khái niệm rake cao, tức tư thế giữ phần đuôi cao hơn, BMW lại hoạt động với góc pitch nhỏ hơn. Thời điểm đó người ta đồn rằng phe BMW cho rằng cách tiếp cận của Audi hiệu quả hơn nhưng không thể thay đổi thiết kế hiện có của mình. Việc cấm lò xo thứ ba và các giảm chấn thứ ba vào năm 2019 cũng là một trong những yếu tố nuôi dưỡng sự sáng tạo này; mặc dù còn tranh cãi liệu lệnh cấm có thực sự tiết kiệm chi phí hay không, thì rõ ràng nó đã đẩy các đội đến những giải pháp thông minh như anti-dive/anti-lift. (Còn những tuyên bố rằng Audi có lợi thế trong quy định công suất động cơ và dòng chảy nhiên liệu thì vẫn tồn tại dưới dạng tin đồn chưa được xác minh.)
Cuộc đua hạ áp: Không khí bẩn, slipstream và sự cân bằng của DRS
Bạn biết cái mà DTM gọi là 'cuộc đua phía sau' chứ: hai chiếc xe lao đi cách nhau chỉ vài mét trong khúc cua, cuộc đọ sức khiến người xem bật dậy khỏi ghế vì hồi hộp. Nhưng phía sau màn trình diễn này là một bài vật lý đầy thử thách. Xe phía trước để lại vùng khí nhiễu loạn, tức là không khí 'bẩn' phía sau mình. Dòng khí hỏng này làm giảm lực ép xuống (downforce) của xe phía sau và phá vỡ cân bằng khí động; hệ quả là xe đuổi theo khó giữ được tốc độ như nhau qua khúc cua và buộc phải giảm tốc. Đã có ví dụ cho thấy trong Formula 1 xe đuổi theo có thể mất tới 35% lực ép xuống - hiệu ứng này áp dụng ở mọi hạng mục xe đua.
Nhưng cũng chính vùng khí bẩn đó lại có một mặt có lợi: slipstream. Trên đoạn thẳng, khi lượn theo vùng áp suất thấp phía sau xe trước, lực cản ma sát của bạn giảm và tốc độ tăng lên. Nói cách khác, một hiện tượng tạo ra hai kết quả khác nhau: khả năng tiếp cận được xe trước trên đoạn thẳng, và việc buộc phải giảm tốc trước khi vào khúc cua. Một pha vượt thành công nằm chính trong việc canh thời điểm giữa hai lực này.
Quy tắc Class One đã thêm một tầng mới lên sự cân bằng này: DRS. Cánh sau lớn đơn tấu chung khiến tác dụng giảm lực cản của DRS trở nên rõ nét đáng kinh ngạc - khi cánh mở, lực cản không khí giảm mạnh và các pha vượt tạo ra lợi thế tốc độ đáng kể. DRS chỉ được phép dùng tối đa 3 lần mỗi vòng, ở trạng thái tự do ngoại trừ những đoạn có gia tốc ngang hoặc áp lực phanh vượt ngưỡng. Trên trường đua như Hockenheim, hệ thống này mang lại khoảng 9 km/h tốc độ tối đa. Ngoài ra còn có Push-to-Pass: tăng lưu lượng nhiên liệu được phép trong một khoảng thời gian nhất định để tăng công suất, và từ 2020 cũng được tự do trong các buổi luyện tập; thời gian vòng đăng ký vì thế đã giảm xuống. Logic của ban quản trị rất rõ ràng: nếu không thể ép buộc sự bám sát bằng cách hạn chế khí động, hãy thưởng cho sự bám sát bằng các hệ thống hỗ trợ.
Cuộc gặp gỡ với Super GT: Hai triết lý khí động, một bộ quy tắc
Một trong những khoảnh khắc sôi động nhất của Class One diễn ra tại Dream Race ở Fuji năm 2019: xe DTM và Super GT thi đấu dưới cùng một bộ quy tắc cơ bản. Nhưng sự tương đồng về ngoại hình là đánh lừa. Trong khi DTM thi đấu với bộ khí động chung trong khuôn khổ tiết kiệm chi phí, Super GT lại sử dụng những thiết kế khí động phức tạp và tinh tế hơn. Một bộ quy tắc, hai văn hóa kỹ thuật trên hai lục địa - đó là điều đẹp nhất trong cuộc so sánh này.
Khí động học thế nào trong kỷ nguyên GT3?
Việc Mercedes rút lui năm 2019, Aston Martin gia nhập năm 2019 rồi ra đi cuối mùa, và điều này đẩy cả Audi rút lui vào cuối năm 2020, đã đưa giải đến một quyết định căn bản: năm 2021, các quy tắc Class One bị từ bỏ hoàn toàn để chuyển sang quy tắc dựa trên GT3, và quyền sở hữu giải được chuyển giao cho ADAC. Giải vẫn giữ tên cũ nhưng quan điểm 'DTM thực thụ đã kết thúc vào năm 2020' rất phổ biến trong giới hâm mộ - người ta đồng thuận rằng xe GT3 tạo ra lực ép trước bằng các biện pháp như splitter và dịch trọng lượng về phía trước, nhưng không thể sánh với mức downforce điên rồ của Class One.
Nhân tiện, vấn đề dirty air cho đến nay vẫn chưa được giải quyết ở bất kỳ đâu trên thế giới: Ngay cả bộ quy tắc năm 2026 của Formula 1 cũng nhắm đến việc giảm vai trò của ground effect bằng đáy xe phẳng hơn và giảm bớt sự cố dirty air. Nói cách khác, điều mà DTM đã cố gắng cân bằng bằng luật lệ trong thời kỳ Class One thực chất là một cuộc chiến ngay giữa lòng đua xe thể thao.
Đến phần kết: Tốc độ hay cuộc đua?
Khi đọc lịch sử khí động học của DTM, tôi nghĩ thế này: chiếc xe nhanh nhất của mỗi thời đại không phải là chiếc xe đua tốt nhất của thời đại đó. Những chiếc cánh vô giới hạn của thập niên 90 mang lại bữa tiệc công nghệ nhưng lại chấm dứt giải đua; bộ khí động học chung của Class One cứu được tính cạnh tranh nhưng lại khiến các kỹ sư phải vất vả với làm mát và cân bằng thay vì 'hiệu suất thực sự'. Người làm quy tắc mỗi lần lại đi trên sợi dây thăng bằng như nhau, và chính nhờ căng thẳng ấy - đúng là nhờ chính căng thẳng ấy - DTM đã tìm ra bản sắc của mình. Việc có thể bám sát để vượt nhau không phải ngẫu nhiên mà là kết quả của thiết kế - và theo tôi, đây vẫn là bài học trung thực nhất của đua xe thể thao.
Nếu là bạn, bạn sẽ chọn điều gì: tự do khí động học vô giới hạn hay những chiếc xe có thể bị vượt qua sát nút?
Nguồn tham khảo
- The real DTM – A look into Class One (Part 1) - DrRacing's Blog
- The real DTM – A look into Class One (Part 3) - DrRacing's Blog
- Slipstream and 'dirty air' explained - Racecar Engineering
- What's the difference between slipstream and dirty air? - RaceTeq
- Feature: Downforce in Formula One, Explained - Mercedes AMG F1
- Diffusers | Engineering basics - Racecar Engineering
- Why Super GT won't be left behind by DTM in Dream Race at Fuji - Autosport
- Deutsche Tourenwagen Masters - Wikipedia
- Class 1 Touring Cars - Wikipedia