文｜七號(hào)宋

大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，過(guò)去聊汽車安全，車頭經(jīng)常被當(dāng)亮點(diǎn)拿出來(lái)講。

除了車頭重要外，還因?yàn)榭臻g大，工程師有足夠余量做設(shè)計(jì)。像沃爾沃的丟輪保命，再比如前保險(xiǎn)杠的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，甚至機(jī)艙的一根加強(qiáng)桿，都能講出一套完整邏輯。

但到了車身側(cè)圍，畫風(fēng)突變。很多時(shí)候就一句話帶過(guò)：用了多少M(fèi)Pa的高強(qiáng)度鋼。

那是車身側(cè)圍不重要嗎？當(dāng)然不了，甚至因?yàn)檐嚿韨?cè)圍沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的潰縮吸能區(qū)，汽車側(cè)碰更危險(xiǎn)。車身側(cè)圍不講，難講，是因?yàn)橐阡摻z繩上跳舞——空間太狹窄，留給技術(shù)創(chuàng)新的空間不大。

還好車企沒(méi)有放棄，今天我就挑三個(gè)典型思路，給大家講講車企是怎么強(qiáng)化車身側(cè)圍安全的。

從“一根梁”到“一整套結(jié)構(gòu)”

早期汽車車身側(cè)圍很單薄，甚至還出現(xiàn)了類似于金魚眼視角的A、B柱結(jié)構(gòu)。雖然我們可以不斷強(qiáng)化A、B柱的鋼板強(qiáng)度，但提升實(shí)在有限。

汽車如果側(cè)面撞到電線桿或者石墩，受力面積很小，那就更危險(xiǎn)了。一根梁要么扛不住，直接塌；要么做得很硬，把沖擊幾乎原封不動(dòng)地傳遞給車內(nèi)乘員。所以雖然車身側(cè)圍空間窄，但該有的結(jié)構(gòu)也不能少。

現(xiàn)在主流的車門結(jié)構(gòu)，已經(jīng)變成一個(gè)典型的多層體系，可以理解為三步協(xié)同工作。

第一層，材料強(qiáng)才是真的強(qiáng)。

車身需要采用高強(qiáng)鋼甚至熱成型鋼。它要在碰撞初期提供基礎(chǔ)剛度，防止側(cè)圍瞬間被打穿。但和過(guò)去不一樣的是，現(xiàn)在的防撞梁并不會(huì)追求完全不變形，而是會(huì)在達(dá)到一定載荷后開始參與吸能。這么做也好理解，就像拳擊手并不追求死肌肉，活的肌肉更柔軟，反而更抗造。

第二層，內(nèi)板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，把點(diǎn)撞變成面受力。

這是進(jìn)化里最關(guān)鍵的一步?，F(xiàn)在的側(cè)圍內(nèi)板往往會(huì)通過(guò)局部加厚、加強(qiáng)筋、多層拼焊等方式，讓結(jié)構(gòu)從單一承力，變成整體參與。

當(dāng)沖擊發(fā)生時(shí)，力不再集中在一根梁上，而是被擴(kuò)散到更大的區(qū)域，再通過(guò)連接結(jié)構(gòu)傳遞到A柱、B柱以及門檻。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是從被一根梁挨打，變成整個(gè)車身側(cè)圍一起分擔(dān)。

圖注：雖然我們?nèi)庋劭磦?cè)圍都是銀白色的鋼，但其實(shí)側(cè)圍內(nèi)板鋼材并不相同。這張圖就直觀展示了一種鋼材分布情況，顏色越深，代表強(qiáng)度越高。

第三，既然材料強(qiáng)度有上限，那就用結(jié)構(gòu)突破上限。

天生的武學(xué)胚子更不易得，武俠里多少人死練就是比不上張三豐。這說(shuō)明結(jié)構(gòu)做得好，往往事半功倍。防撞梁和內(nèi)板之外，現(xiàn)在很多車還會(huì)加入發(fā)泡材料、蜂窩結(jié)構(gòu)等吸能層，這一層不負(fù)責(zé)抗侵入，重在控制侵入速度。這點(diǎn)非常關(guān)鍵，因?yàn)槿梭w傷害很多時(shí)候取決于加速度峰值，而不是單純的侵入量。

比如蔚來(lái)的蜂窩結(jié)構(gòu)的鋁合金門檻梁，大眾MEB的三明治門檻梁，都是類似邏輯。

B柱潰縮點(diǎn)：該硬的地方硬，該讓的地方要會(huì)讓

側(cè)碰安全最依仗B柱，非常值得為它單開一頁(yè)。直覺(jué)上，B柱應(yīng)該越硬越好，但工程上并不是這么處理的。這是因?yàn)槿绻鵅柱完全剛性，碰撞能量釋放路徑反而會(huì)受制約，會(huì)更直接地傳遞給乘員，尤其是胸部和骨盆區(qū)域。

所以現(xiàn)在的主流思路是在B柱內(nèi)部做分區(qū)設(shè)計(jì)。類似于金鐘罩鐵布紗，一部分負(fù)責(zé)抗住沖擊，一部分負(fù)責(zé)吸收沖擊。通過(guò)材料強(qiáng)度分布、厚度變化、激光拼焊等方式，B柱內(nèi)部會(huì)形成強(qiáng)弱區(qū)域。高強(qiáng)度區(qū)域優(yōu)先承擔(dān)載荷，防止結(jié)構(gòu)侵入；而在特定位置，則允許結(jié)構(gòu)發(fā)生可控變形，用來(lái)吸收能量。

圖注：金鐘罩?以氣貫周身為主，強(qiáng)調(diào)?內(nèi)氣動(dòng)態(tài)緩沖?，屬“吸收+分散”沖擊；?鐵布衫?側(cè)重?體表筋骨硬化?，更偏向“抗住”鈍器打擊，但對(duì)尖銳物仍需卸力。

大家不妨看看NCAP的測(cè)試要求，我們會(huì)看到B柱除了有入侵量要求，對(duì)不同區(qū)域也會(huì)不同。在側(cè)碰，尤其是MDB移動(dòng)壁障側(cè)碰中，B柱通常會(huì)被拆解成不同高度和區(qū)域來(lái)評(píng)估。

圖注：不同區(qū)域，對(duì)應(yīng)不同的安全優(yōu)先級(jí)：上部區(qū)域更關(guān)注頭部空間和側(cè)氣簾展開空間；中部區(qū)域：核心是胸部壓縮量（最關(guān)鍵傷害指標(biāo)之一）；下部區(qū)域：骨盆受力與門檻結(jié)構(gòu)配合。

所以法規(guī)也認(rèn)可，不一定整根B柱越硬越好，不同區(qū)域也可以有不同剛度策略。從結(jié)果來(lái)看，有些車B柱會(huì)發(fā)生一定變形，但乘員傷害控制得更好，這是合理的。當(dāng)然，如果B柱完全斷裂了，那也不行。比如下圖這種，那就是只得其表不知其里，B柱發(fā)生完成斷裂，對(duì)車內(nèi)人員傷害會(huì)很大。

一體式門環(huán)：把側(cè)圍變成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)

太極拳厲害，是因?yàn)樗?不直接硬抗?，對(duì)方推來(lái)時(shí)，腰胯微沉吸收，同時(shí)引導(dǎo)其力偏離重心，隨即反擊。那一體式門環(huán)也有類似邏輯，它很會(huì)卸力。

為什么“環(huán)”很重要，是因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)里，閉環(huán)結(jié)構(gòu)受力更均勻，剛度更高。像最近大熱的F1，它使用的碳纖維單體殼車身就是這種環(huán)結(jié)構(gòu)的極致表達(dá)，因?yàn)槭且惑w受力的，即便超過(guò)300km/h車速撞擊也能保整車手安全。

傳統(tǒng)車身側(cè)圍，A柱、B柱、C柱和門檻之間，雖然連接在一起，但更多是節(jié)點(diǎn)式的連接，依賴焊點(diǎn)和局部結(jié)構(gòu)傳力。而一體式門環(huán)，會(huì)盡量減少中斷，讓這些關(guān)鍵部位形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，碰撞時(shí)的力就不再集中在某一個(gè)點(diǎn)，而是沿著整個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)分散。

當(dāng)然，這么做也并不容易。直到極氪8X的一體式雙門環(huán)出來(lái)，這個(gè)思路我才感覺(jué)更上一層樓。它在內(nèi)板大面積使用接近2000MPa級(jí)別的超高強(qiáng)鋼。這種材料研發(fā)難度高，而且這類材料不容易成型，還挺難滿足以毫米級(jí)尺寸為考核的車身結(jié)構(gòu)。極氪8X能用，肯定是工藝上花了大功夫。

在解決了材料和制造問(wèn)題后，它一大特色是把A/B/C柱和門檻通過(guò)加強(qiáng)板連成完整路徑，讓力可以連續(xù)傳遞。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，大量焊點(diǎn)其實(shí)是潛在的薄弱位置，而一體化設(shè)計(jì)會(huì)盡量降低這種不連續(xù)性。

很多人會(huì)覺(jué)得，這種越做越硬的結(jié)構(gòu)，會(huì)不會(huì)和B柱的可控潰縮相沖突。其實(shí)兩者解決的是不同層級(jí)的問(wèn)題，門環(huán)解決的是整體剛度和載荷分流。B柱潰縮點(diǎn)，解決的是局部能量吸收。一個(gè)負(fù)責(zé)把力分開，一個(gè)負(fù)責(zé)把力吃掉。兩條路線做到極致，都是好方案。

總結(jié)

回過(guò)頭看車身側(cè)圍安全這件事，其實(shí)挺反直覺(jué)的。它從來(lái)不是簡(jiǎn)單的越硬越好，也不是單點(diǎn)強(qiáng)化能解決的問(wèn)題。真正的難點(diǎn)在于在極小的空間里，讓結(jié)構(gòu)既能扛住沖擊，又能按預(yù)期方式變形，還要把人體傷害控制在合理范圍內(nèi)。

要在鋼絲繩上跳舞，就要搞明白力往哪里走、結(jié)構(gòu)怎么變、人承受多少。而所有這些設(shè)計(jì)，無(wú)論是多層防撞梁、B柱潰縮點(diǎn)，還是一體式門環(huán)，本質(zhì)都是把不可控的碰撞，變成可控的能量管理。

還是很感嘆，車身側(cè)圍空間很小，安全難控制，還好車企沒(méi)放棄。