Hiểu đúng về hiện tượng understeel và oversteel

Trong đua F1, vấn đề đảm bảo độ cân bằng cho xe là hết sức quan trọng để xe có thể đạt được tốc độ cao nhất. Tuy vậy khi vào cua thường có một vài yếu tố ảnh hưởng đến việc vào cua mà các tay đua gặp phải, trong kỹ thuật người ta gọi đó là understeer và oversteer.

Understeer

Sự cố này xảy ra khi vào cua và phần phía trước của xe không có đủ độ bám đường như tay đua mong muốn và chiếc xe có khuynh hướng trượt ra ngoài tại khúc cua, lốp trước mất độ bám đường khiến cho chiếc xe bị giảm tốc độ.

Để hạn chế việc này trong quá trình chạy thử, các kỹ thuật viên sẽ điều chỉnh thông để tăng lực ép (downforce) của mũi xe, hoặc thay đổi thông số kỹ thuật của hệ thống treo.

Trên đường đua, phương pháp đơn giản nhất để hạn chế việc này là giảm tốc độ và vào cua với tốc độ thấp hơn, tuy vậy điều này có thể làm mất ưu thế nên một số tay đua có kỹ năng tốt sẽ biết cách xử lý để giảm hiện tượng này tới mức thấp nhất.

Neutral handling

Các tay đua F1 thường rất hiếm khi hài lòng với một pha vào cua hoàn hảo, bời vì tất cả các chiếc xe đều vận hành đến giới hạn tối đa và khi vận hành ở mức này việc xảy ra sự cố là không thể tránh khỏi.

Hiện tượng này xảy ra khi cả phía trước và sau xe cùng đạt được độ bám đường ở mức cân bằng và chiếc xe rất ổn định khi vào cua.

Chính vì vậy nếu đạt được yếu tố hoàn hảo thì chiếc xe sẽ vận hành ở trạng thái tốt nhất và vào cua với tốc độ cao nhất có thể. Đây là điều mà tất cả các tay đua đều mong muốn thực hiện.

Oversteer

Là hiện tượng xảy ra khi phía trước của xe có độ bám đường tốt hơn phía sau gây ra khuynh hướng chiếc xe bị xoay tròn (thường thấy ở trong các cuộc đua xe rally). Một số tay đua rất thích xu hướng này và thường xuyên đẩy nó đến giới hạn có thể kiểm soát được, vì nó làm cho xe có khả năng phản hồi tốt hơn và ra khỏi khúc cua với tốc độ cao hơn nhưng cũng kèm theo khả năng mất lái nhiều hơn.

Điều này có thể loại bỏ được (nếu tay đua không thích nó) bằng cách làm ngược lại bằng cách thay đổi các thông số của xe như understeer.

Khi nói về khí động học thì phải nhắc đến tầm quan trọng của việc cân bằng cho chiếc xe mỗi khi vào cua qua lăng kính khí động học, vậy các thiết kế khác của chiếc xe có ảnh hưởng tới việc vào cua không?

Tại các cung đường thẳng lợi thế thuộc về chiếc xe có động cơ mạnh mẽ và khả năng thắng tốt nhưng khi vào cua, giả sử 2 xe có cùng downforce và lực cản, lợi thế thuộc về kỹ năng của tay đua. Đó là khi 1 tay đua lão luyện có thể vượt qua tay tay đua non nớt trong khoảnh khắc giữa được và mất.

Nền tảng lý thuyết căn bản để vào cua một cách lý tưởng được gói gọn trong cái gọi là “traction circle” (tạm dịch là vòng tròn của độ bám và chúng tôi xin thảo luận về chủ đề này trong bài tiếp theo). Bộ lốp của xe chỉ có khả năng bám đường nhất định, (ở đây muốn nói đến độ ma sát giữa lốp mà mặt đường), ma sát này có thể là ma sát theo phương dọc khi thắng hoặc khi tăng tốc hoặc theo phương ngang khi vào cua và trên thực tế nó tồn tạ ở dạng hỗ hợp giữa phương dọc và ngang trong quá trình đua.

Quá trình vào cua được chia làm 3 giai đoạn: giảm tốc độ, vào cua và tăng tốc thoát khỏi khúc cua. Khi đó tay đua giỏi là người biết áp dụng linh hoạt giữa thắng, đánh lái và ga để sao cho bộ lốp đạt được lực ma sát (cho độ bám đường) tối ưu.

Khi chiếc xe vào cua, thiết kế khác nhau sẽ làm cách chiếc xe vào cua khác nhau. Khi đó xuất hiện thuật ngữ “oversteer” và “understeer”. “Oversteer” và “Understeer” chỉ đầu nào của chiếc xe sẽ mất ma sát trước trong quá trình cua, đầu xe hay đuôi xe. Trường hợp “understeer”, đầu xe sẽ bị văng và mất kiểm soát, chiếc xe khi đó sẽ bị điều khiển bởi lực ly tâm và chiếc xe sẽ không thể đi đúng theo quỹ đạo. Còn “Oversteer” là khi đuôi xe bị văng và mất kiểm soát trước khi vào cua.

Bản chất của “understeer” là ổn định bởi chỉ cần giảm tốc độ, độ bám đường của lốp sẽ được khôi phục, đó là lý do xe thương mại đều được thiết kế theo “understeer”. Nhược điểm của việc thiết kế chassis theo “understeer” là làm giảm tốc độ của xe. Do vậy xe công thức 1 có chassis được thiết kế để triệt tiêu “tác dụng phụ” này.

“Oversteer” thì ngược lại, rất không ổn định, nếu gặp trường hợp này mà tay đua không sử lý nhanh chóng và hợp lý bằng việc kết hợp đánh lái và ga, chiếc xe sẽ quay tròn. Tuy nhiên chassis theo dạng “oversteer” lại không bị ảnh lực ly tâm ảnh hưởng khi vào cua như loại “understeer” do vậy thiết kế đó sẽ giúp chiếc xe vào cua nhanh và “ngọt” hơn nó đặc biệt phù hợp với các tay đua giỏi, giúp họ vào cua ở vận tốc nhanh hơn. Phàm là tay đua công thức 1 thì đều là tay lái siêu hạng nên điều này lý giải vì sao tất cả xe công thức 1 đều có chassis theo dạng “oversteer”.

Như đã nói ở trên, vào cua có 3 giai đoạn giảm tốc độ, vào cua và tăng tốc thoát khỏi khúc cua. Khi phanh, trọng lượng chuyển đổi từ phía sau ra phía trước theo trục dọc thân xe, hiện tượng này giúp tạo ra “oversteer” và tay đua tận dụng nó để cua chiếc xe. Mỗi khúc cua sẽ có 1 điểm gọi là “điểm trung gian”, điểm này là điểm chuyển tiếp của giai đoạn vào cua và thoát cua và việc tận dụng “oversteer” lên đến cực đại ở “điểm trung gian” này và đồng thời phải chấm dứt cũng tại đây.

Trích từ f1vietnam