门外汉购车指南第三集:买安全车,选硬还是选软?

风和丽日的一天,马斯克驾着Cybertruck(纯电皮卡)在得州超级工厂里溜达了一圈,他心情不错,临了不忘在X(原twitter)上自夸一句:“ 这是我们有史以来最好的产品。

嗯,心情不错丨Giphy

吊了大家很久胃口的Cybertruck即将量产,用不锈钢打造的车身,简单粗暴的直线线条,没有喷漆,甚至具有一定防弹功能,号称遵循“第一性原理”的设计,让人惊呼“太直男了!”但同时,也引发一些争议。

卡内基梅隆大学教授(Raj Rajkumar)直言不讳地说,“它看起来就像是学生在‘汽车设计入门’课程里画的课堂小测验。”

看似坚硬到能防弹的外表却隐含着致命缺陷,在碰撞中可能会加剧危险。 原本由汽车前部“溃缩区”吸收的力,可能会转移到驾驶员和乘客身上,而锋利的边缘设计,则可能会让Cybertruck难以满足“行人保护规则”

的确,看着就挺疼丨Giphy

没想到吧,汽车造的太“硬”也不行。回顾汽车发展的百年历史,汽车工程师不仅要把汽车设计的坚实耐用,还得足够“软”,就像冰球运动员的护具, “硬”是为了抵挡冲击,“软”是能吸收和分散冲击力,从而起到保护作用

别硬来

车企们是如何明白“软硬兼施”这一道理的?这事儿还得从汽车“碰撞安全史“说起。

汽车被发明出来的早期,人们并不太重视“碰撞安全”。20世纪初,把汽车造得美观是首要的——流线型车身,椭圆形车窗,形状各异的仪表台和宽大的车顶支柱。

安全碰撞试验是伟大进步丨Giphy

很多设计没有考虑到安全性,当碰撞事故发生,乘员与仪表板,方向盘、挡风玻璃、车门相撞,仪表台旋钮、门把手、收音机旋钮、转向柱等固定装置都 瞬间变成刀状突出物,乘员会被严重割伤

直到20世纪30-40年代,汽车造成事故死亡人数持续飙升,车企纷纷设立安全工程部门,将“安全性”纳入汽车设计中。

碰撞安全的相关发明和创新不断涌现。1934年,通用汽车将一辆空车撞向混凝土护栏,成为最早一家做车辆碰撞测试的汽车制造商。

从此之后,提高碰撞安全的动力就不断催促着汽车厂商“内外兼修”。

多家车企先是从改造内饰开始,配置平坦、光滑的仪表台;座椅靠背上添加缓冲垫;安全气囊在1951年被发明出来。沃尔沃在1958年首次提出三点式安全带,对上半身起到支撑保护作用,成为如今的“安全标配”。

系好安全带是一切驾驶安全的基础丨Giphy

而车身安全理念的提出,要归功于奔驰工程师Bela Barenyi, 他质疑了之前被普遍认同的观点:刚性越高的汽车,越能保障乘员安全。 他第一次提出 “溃缩区” 概念,将车身分为三段式结构,刚性不变形的乘客舱和前后可变形的溃缩区,作用是吸收碰撞中的冲击力。

呃……大概是这么个原理吧……丨Giphy

真正需要“坚硬”的客舱结构,也就是常说的A柱、B柱、C柱,起到支撑稳定车身结构作用 。比如在正面碰撞时,一般要求A柱不能出现弯曲变形,一旦弯了,乘员舱内的生存空间就受到了“入侵”。

这一系列的碰撞安全系统开始被广泛应用,从溃缩区-安全带-安全气囊-填充/可变形内饰等作为一个“协同系统”,通过延长施加力的时间,层层减少对乘员的冲击力。

让冲击到车内乘员的力层层减少丨Giphy

康奈尔大学、加州大学洛杉矶分校等机构随即纷纷开展碰撞测试,证明了这些车辆安全功能的有效性。随即,碰撞安全技术在行业中普及开来,成为从豪华车到入门级车型的标配。关于如何考量汽车安全,也开始不断出现了各种更加详细的标准。

话说到这了,怎么样去挑一台更安全的车?

汽车厂商会在车展上展出“白车身(Body in White)”或“解剖车”, 所谓“白车身”又叫车身本体,指完成焊接但未涂装之前的车身,是车身结构件及覆盖件的总成 ,包括车顶盖、翼子板、发动机盖、行李箱盖和车门等部件,但不包括附件及装饰件。

白车身,是“溃缩区”和“刚性车身座舱”的最直观展现 。一个优秀的白车身应该具备两大特点, 一是缓冲吸能的能力要好,这要求白车身某些部件要足够“软”,比如前纵梁、发动机盖、后纵梁;二是具有足够大的坚固、不可变形的空间,这又要求某些部件要足够“硬”,比如前防撞梁、A、B、C柱、侧门防撞杆、底板、后防撞梁 。总结来说就是该软的软,该硬的硬。

猜猜这是哪款车的白车身丨Wikimedia Commons

看懂这些结构,便能简单了解一款车的安全性能。

这些部件使用什么材料很关键。例如热成型钢和马氏体钢,这两种更硬(屈服强度更好)的钢材会大量应用在A/B柱,横纵梁,防撞杆等起到支撑的核心结构上。

但材料只是其中一点。拿前防撞梁举例,为了保证它不发生断裂,起到传递和分解力的作用,除了最好使用高强度钢材,玻璃纤维和铝合金等轻金属合金,尺寸厚度也很重要,采用铝合金的防撞梁其厚度一般都在2mm以上。车企必须权衡(车身结构)重量,成本等等因素,才能让一款车达到优秀的综合表现。

所以将白车身称为汽车的“钢筋铁骨”不为过,它决定着一款车的安全基础和性能基础。

如果座舱不够刚性,也软……丨Giphy

如果你没有机会直观地评估,也可以登陆汽车碰撞测试机构的官网查看某一车型的碰撞安全报告。

从七十年代开始,美国交通安全管理局(NHTSA)开始公布碰撞测试结果,创立了首个新车评价规程(NCAP),之后全球各地陆续组建测试机构,包括中国的中汽研C-NCAP和中保研C-IASI。

因为地域性差异,每一家机构会根据当地汽车市场的现状,制定具体的测试标准, 所以也有可能出现同一款车,在一个机构获得好评,在另一个机构不及格的情况

目前,各机构主要测试的项目包括100%正面碰撞,40%重叠正面碰撞(车头在发生正向撞击时与障碍物所接触面积占总车头面积的百分比),25%小范围重叠碰撞、侧面车-车碰撞以及侧面柱碰撞五大项。这是大多数会实施的测试项目,但并非所有机构都会挨个进行,而且各个项目的测试标准也有不同,例如在不同的碰撞速度下测试,是否允许壁障物变形,在滑车不同碰撞速度及重量下测试。简单来说,要求的速度越高,重量越大的测试标准,越严格。

碰撞安全的结果,结合耐撞性、维修性、经济性等等一系列指标所出具的报告,被披露在测试机构的官网上,可以作为购车前的参考。

如今,无论是昂贵的豪华车,还是相对便宜的入门级车型,都需要“因地制宜”在上述碰撞安全标准上达到“及格”。价格越贵的车,往往有更好的加速性能,更重的车身,所以高性能也带来了高风险系数。这需要在碰撞安全上下更多功夫,才能达到标准。

如今汽车的安全性逐渐提高,得益于防抱死制动系统(ABS),电子稳定性控制系统(ESC),自适应巡航,自动驾驶等主动安全技术的升级和改进。但这并不意味着溃缩区(属于被动安全)对于乘员的保护意义在削弱。

总之,感谢碰撞试验,让我们的驾驶和乘坐越来越安全丨Giphy

IIHS(美国公路安全保险协会)、NHTSA或 Euro NCAP(欧洲新车安全评鉴协会)等安全组织,已经开始增加更难通过的碰撞测试类型。欧洲日益严格的行人安全规则就是一个新方向—— 不仅要保护车内乘客,还尽量去保证车外的行人安全 。这个法规甚至改变了许多现代汽车的设计,影响了发动机罩的长度和高度以及格栅的角度。

由于超强钢材,甚至碳纤维增强塑料的使用增加, 客舱部分现在变得更“硬”更安全了 。这样留出更多“余地”给工程师们,让他们在可变形部件的设计和材料上有更多发挥空间,来 让“溃缩区”变得更“软” ,包括可弹出舱盖等设计来保证行人的安全。

汽车碰撞安全理念依旧在不断地更新。

安全的汽车是人类的好朋友丨Giphy

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