汽車碰撞是一個(gè)非常復(fù)雜的大位移、大應(yīng)變的非線性物理過程,約束變量多達(dá)上千種。而在汽車碰撞發(fā)生時(shí),汽車的被動(dòng)安全性正是體現(xiàn)在通過車體的結(jié)構(gòu)變形吸收碰撞能量,從而減輕乘員和行人所受傷害的程度。因此,改善汽車結(jié)構(gòu)抗撞性的重要方法就是通過合理的結(jié)構(gòu)以及材料本身吸收更多的碰撞能量,從而減少碰撞雙方人員所遭受的能量沖擊。
所以在21世紀(jì)已經(jīng)過了快20年的時(shí)候,如果還有人說“鋼板厚的汽車就是安全的汽車”,那你完全可以“拒絕他的消息,并回給他一個(gè)白眼”。為什么這么說?下面筆者給大家舉一個(gè)例子。
史上最嚴(yán)苛的碰撞測(cè)試告訴你吸能的重要性
如果大家還有印象的話,兩年前本田曾經(jīng)搞了國內(nèi)第一個(gè)全程對(duì)外公開的車對(duì)車碰撞試驗(yàn),當(dāng)時(shí)引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。除了因?yàn)槭鞘状稳坦_外,此次碰撞條件的苛刻程度也是前所未有的。當(dāng)車對(duì)車、15度角碰撞、25%碰撞重疊率、各自車速56km/h這樣幾個(gè)關(guān)鍵詞聚在一起時(shí),毫無疑問這就是市場最嚴(yán)苛的碰撞測(cè)試。
自從美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)IIHS于2012年開啟25%正面偏置碰撞后,這項(xiàng)測(cè)試儼然成為眾多汽車品牌的滑鐵盧,甚至包括奧迪、奔馳、雷克薩斯在內(nèi)的一眾豪華品牌車型在測(cè)試中也僅取得了“Poor”的最差評(píng)級(jí),然而彼時(shí)本田旗下的雅閣、思域、奧德賽等車型卻取得了“Good”的最高評(píng)級(jí)。
然而這次測(cè)試的情況又不一樣。雖然同樣采用了25%的偏置重疊率,但I(xiàn)IHS是車輛與固定物體相撞,速度為64km/h;而本田的測(cè)試為車對(duì)車碰撞,相對(duì)速度超過100km/h。而且由于受力面均為不規(guī)則物體而非堅(jiān)硬壁障,碰撞的結(jié)果也更不可控。此外,15°角也能更好地模擬真實(shí)道路上的對(duì)撞事故,比如車輛跑偏或急打方向盤導(dǎo)致與對(duì)向來車相撞。
碰撞測(cè)試的結(jié)果是兩輛雅閣測(cè)試車的乘員艙均無明顯變形,四個(gè)車門可順利打開,無論是駕駛席假人還是副駕駛席假人的頭部、胸部等關(guān)鍵部位受到的傷害值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基準(zhǔn)值,最大傷害值也僅為基準(zhǔn)值的60%左右,表現(xiàn)十分優(yōu)秀。這意味著現(xiàn)實(shí)情況下如果發(fā)生如此嚴(yán)重的事故,兩車的駕駛員都可以“自行下車處理事故”。
不管是IIHS的碰撞測(cè)試結(jié)果還是本田自己的對(duì)撞測(cè)試結(jié)果,體現(xiàn)出來的都是本田在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上吸能的理念。本田自己稱為“ACE”的車身構(gòu)造全稱是“Advanced Compatibility Engineering”,直譯過來就是承載式車身結(jié)構(gòu)。其中很關(guān)鍵的部分在于除了常規(guī)用于吸能的車架縱梁外,本田的ACE車身增加了頂架和下橫梁分散及吸收能量,并將能量分散到車身前支柱和地板上,從而防止下橫梁與對(duì)方車輛的零部件結(jié)構(gòu)發(fā)生錯(cuò)位,提升碰撞能量吸收效率,大幅降低對(duì)乘員艙的負(fù)荷。其它車型就算在這個(gè)位置有相應(yīng)的金屬構(gòu)造,也不是關(guān)鍵的防碰撞構(gòu)造,設(shè)計(jì)和用材也并不相同。
事實(shí)上,受限于車輛自身固有結(jié)構(gòu),其駕駛安全性不可能無限提升。在此條件下,若能從整體結(jié)構(gòu)考慮,充分發(fā)揮車輛在碰撞發(fā)生時(shí)自身的吸收碰撞能量能力,即通過車輛碰撞產(chǎn)生變形,從而緩解乘員與被碰撞方所受沖力,顯然是一種行之有效的手段。而“碰撞兼容性”的共存安全理念,讓即使是大小、輕重不同的兩車相撞,也不會(huì)讓任何一方受到太大損傷,這更是未來汽車被動(dòng)安全發(fā)展的重要趨勢(shì)。
其實(shí)當(dāng)時(shí)筆者看到本田的對(duì)撞試驗(yàn)后,曾笑言本田“膽子還不夠大”。若是對(duì)撞的車型不是兩輛雅閣,而是雅閣和同級(jí)別某款德系車,測(cè)試后比較兩輛車的乘員保護(hù)水平,豈不是會(huì)更加有趣,更加顛覆國人的固有認(rèn)知?當(dāng)然,這只是一句玩笑話。然而一個(gè)事實(shí)卻是本田在世界各國安全碰撞測(cè)試中總是拿高分。不僅在中國C-NCAP接連拿到最高分,就是在更嚴(yán)格的美、歐、日碰撞測(cè)試中,本田也是高分常客。而在國內(nèi),本田也是積極推動(dòng)汽車安全傳播的車企,舉辦或贊助了一系列汽車安全的宣傳推廣。
在事故發(fā)生時(shí),人的生命永遠(yuǎn)是在第一位的,所有的安全措施應(yīng)當(dāng)是為將雙方所受傷害減小到最低服務(wù)。所以,“吸能”不應(yīng)理解為車太軟,“為了所有人的安全”也絕不是犧牲自己來保護(hù)別人。而所謂的碰撞測(cè)試成績好說是不能反映真實(shí)情況的“應(yīng)試教育”,國外測(cè)試成績的優(yōu)異說是國產(chǎn)質(zhì)量不一樣,就只能是純粹地為了黑而黑了。
汽車輕量化的趨勢(shì)決定了鋼板只會(huì)變得更薄
汽車輕量化已是不可逆轉(zhuǎn)的潮流,因?yàn)檩p量化帶來的好處實(shí)在太多。除了大家能夠想到的降低油耗外,車身減重還可以降低支撐結(jié)構(gòu)的重量,降低車身慣性,從而提升車輛加速性能和制動(dòng)性能,更有利于車輛安全性的提升。
通過輕質(zhì)材料減重是近年來汽車行業(yè)在輕量化上普遍采用的重要方法。無論是采用鋁合金、鎂合金,還是高強(qiáng)度鋼等材料,根本目的在于使用更少的材料達(dá)到同樣甚至更好的車身安全性。由于這些輕質(zhì)材料在單位面積上擁有更好的抗拉壓性能和抗疲勞性能,換言之使用更少的材料就能夠有原本使用更多普通鋼板所擁有的車身強(qiáng)度。
除了使用輕質(zhì)材料外,采用輕體結(jié)構(gòu)也是也能夠達(dá)到輕量化的效果。諸如空心變截面、變厚度空間曲面、薄壁高筋等先進(jìn)結(jié)構(gòu),促進(jìn)了車身構(gòu)件的大型化及車身表面的平整化,減少了車身結(jié)構(gòu)件的數(shù)量,提升了車身構(gòu)件的承載效率,使得使用車身材料更少。
不論是使用輕質(zhì)材料還是設(shè)計(jì)輕體結(jié)構(gòu),當(dāng)落到實(shí)車上展現(xiàn)到消費(fèi)者眼前的時(shí)候,所表現(xiàn)出來的就是車輛變輕了,鋼板不那么厚了。這點(diǎn)與德系車還是日系車無關(guān),這是全世界汽車發(fā)展的趨勢(shì)。不信大家可以對(duì)比九年前的B6邁騰和今年剛上市的加長版B8邁騰,在車身大幅加長加大的前提下,車身重量竟相差無幾甚至更輕。如果說鋼板厚和安全劃等號(hào)的話,那豈不是現(xiàn)今全世界的汽車都變得不再安全了嗎?
忘了鋼板的事吧,用車身吸能保護(hù)乘員才是正道
在汽車車身中,具備緩沖吸能作用的結(jié)構(gòu)主要包括保險(xiǎn)杠、白車身、車頂、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩及其它內(nèi)飾件等。改善這些緩沖結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成以及功能設(shè)計(jì),提高其吸收沖擊能量的能力,才能達(dá)到提高汽車安全防護(hù)的作用,有效保護(hù)汽車駕駛者以及道路交通人員的人身安全,即使出現(xiàn)事故也能將雙方所受傷害減小到最低。
(2016年本田進(jìn)行了混動(dòng)版雅閣碰撞實(shí)驗(yàn),結(jié)果同樣展現(xiàn)了ACE車身技術(shù)的吸能優(yōu)勢(shì),前臉明顯潰縮,但車門能夠正常打開,對(duì)乘客保護(hù)非常有效。)
而這些問題都需要汽車設(shè)計(jì)師以及理論工作者加以仔細(xì)研究并通過反復(fù)試驗(yàn)才能解決,也是當(dāng)前汽車研制過程中要加以重點(diǎn)解決的重要技術(shù)難題。這不僅對(duì)于提高汽車碰撞安全性具有重要的理論意義,對(duì)于保證乘員生命財(cái)產(chǎn)安全也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
所以忘了鋼板的厚度吧,也別再用車身重量去衡量一輛車是否安全了。
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