轎車追尾卡車——碰撞測試中最難的“魔鬼考卷”
自1886年卡爾·本茨發明汽車以來,安全性始終是工程師研發的核心命題。
近幾年,汽車安全成為了消費者購車時更為關注的話題,我們在各款新車的宣傳中,也都能看到關于各種強度的車身結構以及主被動安全性能的描述。
我們經常在一些汽車碰撞測試中看到,針對正面、側面或小角度偏置碰撞,但唯獨有一項測試類型,是讓所有車型都“聞風喪膽”,正是轎車追尾卡車事故。而面對這種交通事故,汽車工程師又該如何設計車輛,來最大化地保障車內乘員的生命安全。
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早在2013年,IIHS(美國公路交通安全管理協會)調查發現,轎車追尾卡車事故具有極高的致死率,于是為此,專設了三種不同規則的模擬轎車追尾卡車場景,均采用56km/h車速,進行追尾鉆入測試。沒有一款車型,可以順利通過測試。因此,美國交通法規被迫對貨車尾部和側面的防碰撞設施進行改進加強。
問題在于,面對如此極限的事故,難道只能寄希望于貨車裝上更結實的保險杠嗎?與其被動等待,不如主動將車輛設計得更安全。福特選擇直面這一命題。
60km/h超美標測試——用更高車速驗證極限安全
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福特蒙迪歐(參數丨圖片)系列車型,在我們進行此次測試前,網絡上早已有一些交通事故案例可以參考,如立交橋跌落,或高速上被卡車連續追尾,其車身結構均表現出極高的堅固性。而我們本次測試使用的是一臺福特新蒙迪歐,模擬追尾卡車事故,車速設定為60km/h,要比美國IIHS測試車速更高,更能直觀展示車輛安全性。
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碰撞瞬間,高速相機拍攝的畫面,卡車自重18噸,新蒙迪歐以60km/h車速進行追尾撞擊,此時產生的能量經換算約22.73X10^4焦耳,約等于0.054kgTNT爆炸的當量。
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而實驗結果卻是,對于福特新蒙迪歐而言,60km/h的時速做該項測試,還是太顯保守,撞擊瞬間,卡車尾部的保險杠被撞斷,連接處也發生了巨大形變甚至撕裂。
撞擊力第一時間由防撞梁傳遞到吸能盒,進行緩沖。由于撞擊角度過偏,導致貨車后杠正好與防撞梁錯開,于是車輛用最為薄弱的車頭部位繼續承接來自卡車尾部的沖擊力。
值得注意的是,新蒙迪歐具備的Shotgun緩沖結構,是繼防撞梁之后的第二道安全防線。
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新蒙迪歐的Shotgun緩沖結構采用DP800雙相先進高強度鋼(最小抗拉強度800MPa),上端連接A柱,下端連接縱梁。它的強度沒有縱梁、A柱那么高,它的作用就是配合關鍵性結構吸能,避免力量進一步傳遞到乘員艙。減少防火墻,A柱,以及門環結構形變,防止碰撞后車門卡死,座艙擠壓。
A柱的硬核秘密——三層復合結構 + 1700MPa馬氏體鋼
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車輛的核心區域——A柱、一體式門環、防火墻,也被稱為“生命的安全線”。
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通常行業內A柱的普遍強度是1500MPa的熱成型鋼。內部基本上都是簡單的加強結構,這臺福特新蒙迪歐,它采用的就是1700MPa的3D輥壓冷淬馬氏體鋼,外圈的蒙皮是250MPa的低強度緩沖結構,內側800MPa高強度鋼與1700MPa冷淬馬氏體鋼貼合。
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這一整根3D輥壓冷淬馬氏體鋼,從A柱下段與防火墻連接,一直延伸到B柱后方,也會對B柱和車頂強度進行加強,這一結構類似于越野車那種防滾架,當然防滾架強度一般才1000MPa,它做工更精湛,強度更高。
而且除了正面撞擊,在面對單側車頂強度測試時,它的單側車頂在發生大于等于127mm位移時,可以抗下8.79噸的質量。
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防火墻、門檻梁、B柱、地板——層層布局構建“籠式堡壘”
A柱只是安全堡壘的第一道關口。繼續往下看看蒙迪歐如何用層層結構構建整個籠式車身。
防火墻區域采用的就是1500MPa超高強度鋼,然后門檻采用的是三層六邊形結構,外側整體是1200MPa超高強度鋼,內側整體是1500MPa超高強度鋼,內側上下還有800MPa的高強度鋼加強結構,以及最外側還有250MPa低強度緩沖結構,再加上六邊形固有的穩定性結構。進而和A柱一樣,形成了外側緩沖區,內側多層加強結構的設計。單就門檻梁結構強度,遠高于行業普遍水平。
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此外,往內部地板看去,還具備多根1500MPa超高強度鋼的橫向加強結構,哪怕是側面撞擊擠壓,也能保障乘員艙的完整。
在同價位B級燃油車中,這樣的強度水平十分罕見,橫向對比新能源車,現在很多新能源車,為了保護電池,會對門檻梁進行加強,基本上是1500MPa熱成型鋼,或者再對電池外殼進行整體加強,所以新蒙迪歐這個籠式車身強度處于領先水平。
B柱頂端從A柱延續過來了一根1700MPa 3D輥壓冷淬馬氏體鋼,下方這里,內部采用了兩層1500MPa的熱成型硼鋼結構,一層是環抱整個B柱的加強結構,在它的內部,還有一層針對于關鍵位置的補強結構,然后就是內側800MPa高強度鋼蒙皮,以及外側250MPa低強度鋼緩沖結構。
官方數據顯示,600MPa以上高強度鋼占比53%,遠超于一般車型對于高強度鋼的定義,一般標準300MPa以上。
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同時撞擊瞬間,車門把手均瞬間彈出,且測定開門力度均在國標要求之內。
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本次測試僅僅驗證了正面碰撞,如果發生側面碰撞,新蒙迪歐前后車門內部,還具備1300MPa W形雙帽式加強梁,車門關閉后,可與前A柱防火墻,共同形成結實的三角形防護結構,提升結構強度,保護乘員安全。從正面到側面,從A柱到門檻梁,新蒙迪歐在每一個細節上都經得起推敲。
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材料科學與車身結構設計的進步,最終目的不是為了堆砌冰冷的數據,而是為了守護每一個溫暖的家庭。當意外無法預知,福特新蒙迪歐用1700MPa冷淬鋼、三層復合A柱、全車53%高強度鋼,筑起一道堅固的生命防線。愿這些硬核技術永遠只是幕后英雄——但一旦需要,它能替你扛下所有。
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