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汽車的車身越堅硬,就越安全嗎?

作者:周青(清華大學汽車工程系教授, 博導)

人們現在越來越離不開汽車了。 汽車在城市中穿行, 它薄薄的外殼一直在保護著你, 是不是車身越堅硬, 它就越能保護裡面的人呢?

在嚴重的汽車碰撞事故中, 一些汽車的部分結構由於撞擊發生了明顯的變形。 因此人們自然想到, 是不是因為汽車的車身不夠堅硬, 才會發生如此嚴重的變形?

其實, 因汽車碰撞所造成的車身變形和破壞, 有相當一部分是汽車製造業的工程師在設計時就刻意為之的, 其目的是消耗碰撞前所攜帶的動能。 動能是物體因運動而具有的能量,

它的大小與物體的品質成正比, 也與物體運動速度的平方成正比。 碰撞結束後, 汽車停下來, 其速度變為零。 碰撞過程通常不超過半秒鐘, 在如此短的時間內要將汽車的動能完全消耗, 必然會造成某些物體的劇烈變形和破壞。

如果由乘員來承擔這種劇烈變形, 那就意味著將對人體造成嚴重傷害, 因此, 車輛設計者就希望車身能夠盡可能多地承擔變形並消耗這些動能, 以盡可能避免人員受傷, 即使受傷, 受傷害的程度也盡可能降到最低。

與此同時, 在設計時還要考慮讓乘員在碰撞中擁有一定的生存空間。 通常, 人們將乘員所處車身空間稱為乘員艙, 這一部分的結構在碰撞中要避免發生太大的變形,

以免外物直接威脅到乘員的人身安全。 況且, 車內常用的乘員保護裝置, 比如座椅安全帶和安全氣囊等, 也都需要在一定的空間內才能起到正常的保護作用。

因此, 相對車身的其他部分而言, 乘員艙應當做得更結實一些。 而那些位於車身的前部和後部、在多數事故中被首先撞擊到的部件, 例如保險杠等, 則應當被設計成在碰撞下可以發生永久變形的結構, 並通過這些變形來消耗汽車的動能。 所以, 出於保護乘員的目的, 車身的不同部位軟硬程度也應該做得不同, 這些都是需要設計師進行綜合考慮的。

當然, 任何結構都不可能提供絕對安全的保護功能。 如果碰撞非常嚴重, 比如在碰撞前車速很快的情況下,

預先設計用於吸收動能的車身結構在達到最大變形後, 還沒有完全消耗掉所有的動能, 這時乘員艙就難以避免會發生結構變形, 乘員受傷害的可能性就急劇升高, 這就是為什麼平時開車不能太快的原因。

節約能源、保護環境是當今社會所提倡的, 為了降低汽車的能耗, 減少尾氣的排放, 有人提倡設計並使用又小又輕的汽車, 此舉也被稱為汽車的輕量化。 然而, 汽車做得過於輕、小, 安全性能就會下降。

比如, 當輕量化汽車撞到靜止不動的障礙物上, 因為其自身輕, 攜帶的動能少, 受損程度會比又重又大的車要小一些。 如果與騎自行車者或者行人發生碰撞, 因為汽車較輕, 那麼後兩者受到的傷害可能會較小。 但是,

當輕量化汽車與比它自身大很多、且重很多的汽車相撞時, 前者車內的乘員就可能會受到非常嚴重的傷害。

所以, 無論是討論車身軟硬程度, 還是討論車子是該做得又輕又薄, 抑或又厚又重, 都應該採用辯證的觀點。 否則, 就很可能是好心辦壞事。

如果乘員艙做得不結實, 碰撞發生後乘員的生存空間就沒有了

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