轿车追尾卡车——碰撞测试中最难的“魔鬼考卷”
自1886年卡尔·本茨发明汽车以来,安全性始终是工程师研发的核心命题。
近几年,汽车安全成为了消费者购车时更为关注的话题,我们在各款新车的宣传中,也都能看到关于各种强度的车身结构以及主被动安全性能的描述。
我们经常在一些汽车碰撞测试中看到,针对正面、侧面或小角度偏置碰撞,但唯独有一项测试类型,是让所有车型都“闻风丧胆”,正是轿车追尾卡车事故。而面对这种交通事故,汽车工程师又该如何设计车辆,来最大化地保障车内乘员的生命安全。
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早在2013年,IIHS(美国公路交通安全管理协会)调查发现,轿车追尾卡车事故具有极高的致死率,于是为此,专设了三种不同规则的模拟轿车追尾卡车场景,均采用56km/h车速,进行追尾钻入测试。没有一款车型,可以顺利通过测试。因此,美国交通法规被迫对货车尾部和侧面的防碰撞设施进行改进加强。
问题在于,面对如此极限的事故,难道只能寄希望于货车装上更结实的保险杠吗?与其被动等待,不如主动将车辆设计得更安全。福特选择直面这一命题。
60km/h超美标测试——用更高车速验证极限安全
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福特蒙迪欧(参数丨图片)系列车型,在我们进行此次测试前,网络上早已有一些交通事故案例可以参考,如立交桥跌落,或高速上被卡车连续追尾,其车身结构均表现出极高的坚固性。而我们本次测试使用的是一台福特新蒙迪欧,模拟追尾卡车事故,车速设定为60km/h,要比美国IIHS测试车速更高,更能直观展示车辆安全性。
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碰撞瞬间,高速相机拍摄的画面,卡车自重18吨,新蒙迪欧以60km/h车速进行追尾撞击,此时产生的能量经换算约22.73X10^4焦耳,约等于0.054kgTNT爆炸的当量。
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而实验结果却是,对于福特新蒙迪欧而言,60km/h的时速做该项测试,还是太显保守,撞击瞬间,卡车尾部的保险杠被撞断,连接处也发生了巨大形变甚至撕裂。
撞击力第一时间由防撞梁传递到吸能盒,进行缓冲。由于撞击角度过偏,导致货车后杠正好与防撞梁错开,于是车辆用最为薄弱的车头部位继续承接来自卡车尾部的冲击力。
值得注意的是,新蒙迪欧具备的Shotgun缓冲结构,是继防撞梁之后的第二道安全防线。
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新蒙迪欧的Shotgun缓冲结构采用DP800双相先进高强度钢(最小抗拉强度800MPa),上端连接A柱,下端连接纵梁。它的强度没有纵梁、A柱那么高,它的作用就是配合关键性结构吸能,避免力量进一步传递到乘员舱。减少防火墙,A柱,以及门环结构形变,防止碰撞后车门卡死,座舱挤压。
A柱的硬核秘密——三层复合结构 + 1700MPa马氏体钢
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车辆的核心区域——A柱、一体式门环、防火墙,也被称为“生命的安全线”。
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通常行业内A柱的普遍强度是1500MPa的热成型钢。内部基本上都是简单的加强结构,这台福特新蒙迪欧,它采用的就是1700MPa的3D辊压冷淬马氏体钢,外圈的蒙皮是250MPa的低强度缓冲结构,内侧800MPa高强度钢与1700MPa冷淬马氏体钢贴合。
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这一整根3D辊压冷淬马氏体钢,从A柱下段与防火墙连接,一直延伸到B柱后方,也会对B柱和车顶强度进行加强,这一结构类似于越野车那种防滚架,当然防滚架强度一般才1000MPa,它做工更精湛,强度更高。
而且除了正面撞击,在面对单侧车顶强度测试时,它的单侧车顶在发生大于等于127mm位移时,可以抗下8.79吨的质量。
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防火墙、门槛梁、B柱、地板——层层布局构建“笼式堡垒”
A柱只是安全堡垒的第一道关口。继续往下看看蒙迪欧如何用层层结构构建整个笼式车身。
防火墙区域采用的就是1500MPa超高强度钢,然后门槛采用的是三层六边形结构,外侧整体是1200MPa超高强度钢,内侧整体是1500MPa超高强度钢,内侧上下还有800MPa的高强度钢加强结构,以及最外侧还有250MPa低强度缓冲结构,再加上六边形固有的稳定性结构。进而和A柱一样,形成了外侧缓冲区,内侧多层加强结构的设计。单就门槛梁结构强度,远高于行业普遍水平。
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此外,往内部地板看去,还具备多根1500MPa超高强度钢的横向加强结构,哪怕是侧面撞击挤压,也能保障乘员舱的完整。
在同价位B级燃油车中,这样的强度水平十分罕见,横向对比新能源车,现在很多新能源车,为了保护电池,会对门槛梁进行加强,基本上是1500MPa热成型钢,或者再对电池外壳进行整体加强,所以新蒙迪欧这个笼式车身强度处于领先水平。
B柱顶端从A柱延续过来了一根1700MPa 3D辊压冷淬马氏体钢,下方这里,内部采用了两层1500MPa的热成型硼钢结构,一层是环抱整个B柱的加强结构,在它的内部,还有一层针对于关键位置的补强结构,然后就是内侧800MPa高强度钢蒙皮,以及外侧250MPa低强度钢缓冲结构。
官方数据显示,600MPa以上高强度钢占比53%,远超于一般车型对于高强度钢的定义,一般标准300MPa以上。
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同时撞击瞬间,车门把手均瞬间弹出,且测定开门力度均在国标要求之内。
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本次测试仅仅验证了正面碰撞,如果发生侧面碰撞,新蒙迪欧前后车门内部,还具备1300MPa W形双帽式加强梁,车门关闭后,可与前A柱防火墙,共同形成结实的三角形防护结构,提升结构强度,保护乘员安全。从正面到侧面,从A柱到门槛梁,新蒙迪欧在每一个细节上都经得起推敲。
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材料科学与车身结构设计的进步,最终目的不是为了堆砌冰冷的数据,而是为了守护每一个温暖的家庭。当意外无法预知,福特新蒙迪欧用1700MPa冷淬钢、三层复合A柱、全车53%高强度钢,筑起一道坚固的生命防线。愿这些硬核技术永远只是幕后英雄——但一旦需要,它能替你扛下所有。
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