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(fā)明汽車以來，安全性始終是工程師研發(fā)的核心命題。

近幾年，汽車安全成為了消費(fèi)者購車時更為關(guān)注的話題，我們在各款新車的宣傳中，也都能看到關(guān)于各種強(qiáng)度的車身結(jié)構(gòu)以及主被動安全性能的描述。

我們經(jīng)常在一些汽車碰撞測試中看到，針對正面、側(cè)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(fēng)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(shè)計車輛，來最大化地保障車內(nèi)乘員的生命安全。

早在2013年，IIHS（美國公路交通安全管理協(xié)會）調(diào)查發(fā)現(xiàn)，轎車追尾卡車事故具有極高的致死率，于是為此，專設(shè)了三種不同規(guī)則的模擬轎車追尾卡車場景，均采用56km/h車速，進(jìn)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(guī)被迫對貨車尾部和側(cè)面的防碰撞設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)加強(qiáng)。

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(jié)實的保險杠嗎？與其被動等待，不如主動將車輛設(shè)計得更安全。福特選擇直面這一命題。

60km/h超美標(biāo)測試——用更高車速驗證極限安全

福特蒙迪歐（參數(shù)丨圖片）系列車型，在我們進(jìn)行此次測試前，網(wǎng)絡(luò)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(xù)追尾，其車身結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)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(shè)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。

碰撞瞬間，高速相機(jī)拍攝的畫面，卡車自重18噸，新蒙迪歐以60km/h車速進(jìn)行追尾撞擊，此時產(chǎn)生的能量經(jīng)換算約22.73X10^4焦耳，約等于0.054kgTNT爆炸的當(dāng)量。

而實驗結(jié)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(fā)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(jìn)行緩沖。由于撞擊角度過偏，導(dǎo)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(xù)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(jié)構(gòu)，是繼防撞梁之后的第二道安全防線。

新蒙迪歐的Shotgun緩沖結(jié)構(gòu)采用DP800雙相先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（最小抗拉強(qiáng)度800MPa），上端連接A柱，下端連接縱梁。它的強(qiáng)度沒有縱梁、A柱那么高，它的作用就是配合關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)吸能，避免力量進(jìn)一步傳遞到乘員艙。減少防火墻，A柱，以及門環(huán)結(jié)構(gòu)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(fù)合結(jié)構(gòu) + 1700MPa馬氏體鋼

車輛的核心區(qū)域——A柱、一體式門環(huán)、防火墻，也被稱為“生命的安全線”。

通常行業(yè)內(nèi)A柱的普遍強(qiáng)度是1500MPa的熱成型鋼。內(nèi)部基本上都是簡單的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，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(qiáng)度緩沖結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)800MPa高強(qiáng)度鋼與1700MPa冷淬馬氏體鋼貼合。

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(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，這一結(jié)構(gòu)類似于越野車那種防滾架，當(dāng)然防滾架強(qiáng)度一般才1000MPa，它做工更精湛，強(qiáng)度更高。

而且除了正面撞擊，在面對單側(cè)車頂強(qiáng)度測試時，它的單側(cè)車頂在發(fā)生大于等于127mm位移時，可以抗下8.79噸的質(zhì)量。

防火墻、門檻梁、B柱、地板——層層布局構(gòu)建“籠式堡壘”

A柱只是安全堡壘的第一道關(guān)口。繼續(xù)往下看看蒙迪歐如何用層層結(jié)構(gòu)構(gòu)建整個籠式車身。

防火墻區(qū)域采用的就是1500MPa超高強(qiáng)度鋼，然后門檻采用的是三層六邊形結(jié)構(gòu)，外側(cè)整體是1200MPa超高強(qiáng)度鋼，內(nèi)側(cè)整體是1500MPa超高強(qiáng)度鋼，內(nèi)側(cè)上下還有800MPa的高強(qiáng)度鋼加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以及最外側(cè)還有250MPa低強(qiáng)度緩沖結(jié)構(gòu)，再加上六邊形固有的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)。進(jìn)而和A柱一樣，形成了外側(cè)緩沖區(qū)，內(nèi)側(cè)多層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。單就門檻梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，遠(yuǎn)高于行業(yè)普遍水平。

此外，往內(nèi)部地板看去，還具備多根1500MPa超高強(qiáng)度鋼的橫向加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，哪怕是側(cè)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(qiáng)度水平十分罕見，橫向?qū)Ρ刃履茉窜�，現(xiàn)在很多新能源車，為了保護(hù)電池，會對門檻梁進(jìn)行加強(qiáng)，基本上是1500MPa熱成型鋼，或者再對電池外殼進(jìn)行整體加強(qiáng)，所以新蒙迪歐這個籠式車身強(qiáng)度處于領(lǐng)先水平。

B柱頂端從A柱延續(xù)過來了一根1700MPa 3D輥壓冷淬馬氏體鋼，下方這里，內(nèi)部采用了兩層1500MPa的熱成型硼鋼結(jié)構(gòu)，一層是環(huán)抱整個B柱的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，在它的內(nèi)部，還有一層針對于關(guān)鍵位置的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，然后就是內(nèi)側(cè)800MPa高強(qiáng)度鋼蒙皮，以及外側(cè)250MPa低強(qiáng)度鋼緩沖結(jié)構(gòu)。

官方數(shù)據(jù)顯示，600MPa以上高強(qiáng)度鋼占比53%，遠(yuǎn)超于一般車型對于高強(qiáng)度鋼的定義，一般標(biāo)準(zhǔn)300MPa以上。

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(biāo)要求之內(nèi)。

本次測試僅僅驗證了正面碰撞，如果發(fā)生側(cè)面碰撞，新蒙迪歐前后車門內(nèi)部，還具備1300MPa W形雙帽式加強(qiáng)梁，車門關(guān)閉后，可與前A柱防火墻，共同形成結(jié)實的三角形防護(hù)結(jié)構(gòu)，提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保護(hù)乘員安全。從正面到側(cè)面，從A柱到門檻梁，新蒙迪歐在每一個細(xì)節(jié)上都經(jīng)得起推敲。

材料科學(xué)與車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的進(jìn)步，最終目的不是為了堆砌冰冷的數(shù)據(jù)，而是為了守護(hù)每一個溫暖的家庭。當(dāng)意外無法預(yù)知，福特新蒙迪歐用1700MPa冷淬鋼、三層復(fù)合A柱、全車53%高強(qiáng)度鋼，筑起一道堅固的生命防線。愿這些硬核技術(shù)永遠(yuǎn)只是幕后英雄——但一旦需要，它能替你扛下所有。