Việc cải thiện tính khí động học được các nhà sản xuất ô tô rất quan tâm nhằm tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu, độ ổn định khi vận hành và tốc độ tối đa của xe.

Không chỉ thay đổi về thiết kế bên ngoài, tính khí động học còn giúp xe hơi tối ưu khả năng tăng tốc và tiết kiệm nhiên liệu. Vậy khí động học là gì? Những ảnh hưởng của khí động học đến ô tô và các nhà sản xuất đã làm gì để cải thiện tính khí động học của xe?

Khí động học là gì?

Khí động học (Aerodynamic) hay khí động lực học thực chất là một môn khoa học nghiên cứu về dòng chảy của chất khí, cách mà không khí di chuyển xung quanh một vật thể nào đó. Vào khoảng những năm 1800, George Cayley là người đầu tiên tìm hiểu và nghiên cứu về khí động học. 

Hiểu đơn giản hơn, khí động học là các phân tử/luồng khí sẽ tác động trực tiếp lên vỏ xe khi di chuyển, tạo ra ma sát giữa các phân tử không khí với vỏ xe. Điều này tạo thành lực cản, làm ảnh hưởng đến công suất thực tế của xe. Những ảnh hưởng của khí động học lên thân xe sẽ thay đổi tùy theo tốc độ của xe và vị trí tác động.

Ảnh hưởng của khí động học đến ô tô

Hiệu quả khí động học của một chiếc xe được xác định bằng hệ số cản, ký hiệu là Cd. Đây là hệ số thể hiện lực cản của không khí khi xe đang di chuyển, hệ số này phụ thuộc phần lớn vào hình dạng của chiếc xe, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ trơn nhẵn của bề mặt thân xe và các góc cạnh của xe. 

Hệ số cản có giá trị thấp nhất là 0.05 đối với những vật thể có thiết kế hình giọt nước. Những chiếc xe hiện đại thường có hệ số Cd vào khoảng 0.30.

Có 2 lực khí động học cơ bản có ảnh hưởng chính đến ô tô khi di chuyển là lực nâng và lực cản.

Lực nâng: Theo lý thuyết về khí động học, khi xe di chuyển, luồng không khí phía trên mui xe di chuyển quãng đường dài hơn so với luồng không khí dưới gầm xe. Khi đó, vận tốc khác nhau của các luồng không khí tạo ra sự chênh lệch áp suất, tạo thành lực nâng có phương vuông góc với mặt đường. Lực nâng này sẽ làm giảm độ bám đường của lốp xe. 

Lực nâng tập trung chủ yếu phía sau xe. Khi đi ở tốc độ cao, nếu lực nâng quá lớn sẽ khiến các bánh xe phía sau bị trượt, gây nguy hiểm cho những người ngồi trên xe.

Đối với một vài dòng xe được thiết kế chú trọng đến khí động học, loại lực nâng này sẽ được triệt tiêu đáng kể và trở thành lực nén (downforce) xuống mặt đường, giúp đảm bảo độ bám đường tốt nhất.

Lực cản: Lực do không khí tác động lên ô tô trong quá trình xe di chuyển. Lực cản có phương song song với bề mặt di chuyển của xe, tỷ lệ thuận với vận tốc, nếu xe chạy càng nhanh thì lực cản càng lớn. Để chống lại lực cản này, động cơ cần hoạt động nhiều hơn để đẩy xe về phía trước.

Một số phương pháp cải thiện tính khí động học của xe

Với những ảnh hưởng ở trên, việc cải thiện tính khí động học – giảm hệ số cản Cd sẽ giúp tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu, độ ổn định khi vận hành và tốc độ tối đa của xe.

Một số phương pháp cải thiện tính khí động học mà các nhà sản xuất xe hơi sử dụng phổ biến nhất hiện nay:

Cánh gió đuôi xe 

Trong thực tế, cánh gió đuôi xe là trang bị thường thấy ở những chiếc xe thể thao và xe đua. Bộ phận này  không chỉ giúp chiếc xe trông mạnh mẽ và thể thao hơn mà còn giúp giảm đi lực nâng từ phía mặt đường, tăng lực nén và đảm bảo độ bám đường tốt nhất, giúp xe hoạt động ổn định hơn khi vận hành ở tốc độ cao.

Cánh chia gió phía trước 

Trang bị này được lắp ở đầu xe, nằm ngay phía dưới cản va trước, có nhiệm vụ chính là chia luồng gió trước và làm biến đổi luồng gió dưới gầm giúp giảm bớt lực nâng khi xe di chuyển.

Các lỗ thông khí 

Nhờ có các lỗ thông khí mà luồng không khí tiếp cận với xe sẽ được hướng qua 2 bên hông xe, làm giảm lực cản của không khí lên xe ô tô.

Gầm xe trơn nhẵn 

Với thiết kế này, nhà sản xuất có mục đích là làm giảm bớt lực cản không khí ô tô gây ra bởi vi sai, hộp số, cầu xe,… đồng thời giúp tăng vận tốc luồng khí đi qua gầm xe, từ đó giảm lực nâng.

Ngoài ra, ngày nay các kỹ sư của nhiều hãng xe còn sử dụng phương pháp đưa xe vào trong hầm gió để có thể đo chỉ số cản cùng hiệu quả khí động học thực tế.

Khí động học đã giúp ngành công nghiệp ô tô có những bước tiến lớn. Không chỉ thay đổi vẻ ngoài của xe ô tô bằng những đường nét mềm mại và tinh tế, khí động học còn mở ra kỷ nguyên vàng trong việc ứng dụng môn khoa học này vào thiết kế xe ô tô để tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hiệu năng vận hành của xe.

Tìm hiểu thông tin chi tiết về các dòng xe của VinFast như VinFast Fadil, VinFast Lux A2.0, VinFast Lux SA2.0,  VinFast President và đặt cọc VinFast VF e34 hoặc đăng ký lái thử để được trải nghiệm. Liên hệ Hotline 1900 232 389 để được tư vấn và giải đáp thắc mắc.