德系VS日系YYP觀點（六）吸能是日系車專利嗎？

之前我們討論了德日系車的技術(shù)理念，如果說那些都只屬“口角”，那么今天要涉足的安全問題，意義就不一樣了，它會直接影響到消費者選車的抉擇。

寫這個安全篇之前，我百度了一些相關(guān)詞匯，發(fā)現(xiàn)出自資深人士或權(quán)威媒體的內(nèi)容極少，出自民間（或貌似）的內(nèi)容極多，卻幾乎全部都存在或多或少的謬誤，嚴重的甚至通篇說得頭頭是道，卻是根本性歪曲真相，害人不淺。所以我決定再次離題，先擱下德日差異不說，插入這篇對現(xiàn)代汽車安全知識的介紹。

什么是汽車的安全性？汽車安全性包括被動安全和主動安全，被動安全主要指汽車發(fā)生事故時（包括自己撞、對撞與被撞，還包括撞人）的安全性，主要是如何保護好人，減低傷亡程度；主動安全則是如何讓汽車減少發(fā)生事故的機會，包括防止失控、防止追尾、防止駕駛員疲勞、改善視野和人體工程等。被動安全是基礎(chǔ)，主動安全是上層建筑（但未來可能會扭轉(zhuǎn)），所以我們先來說被動安全。

簡單理解，人坐車，車是一個金屬殼體，人是血肉之軀，車將人包裹起來。大家自然會覺得，汽車這個“殼”越堅固，保護性就越高。在汽車發(fā)明之初的大半個世紀里，人們的確都是這樣想的，但后來卻發(fā)現(xiàn)這是個錯誤的觀念。

推翻這個理論最著名的一個試驗是“雞蛋試驗”，是由德國人做的（我在廠商活動上看過這個試驗的視頻，但在網(wǎng)上找不到，如果找到的朋友請不吝告知，有重酬）。將一只雞蛋固定在一個小木頭車上，以一定速度撞向另一塊固定的木樁。木頭車直接碰到木樁后停住，車沒有任何損壞，但車上的雞蛋卻破碎了。第二次試驗，雞蛋固定方式和撞向木樁的速度都不變，但在木頭車的前端加貼上幾個空的火柴盒，結(jié)果碰撞時火柴盒全部被壓癟，雞蛋卻保持了完好。

不難理解，這個試驗?zāi)M的就是人這種血肉之軀身處在高速運動中的汽車內(nèi)的情況，雞蛋好比人，硬木頭車好比堅硬的車殼。如果車殼是一個剛性體，撞擊的沖力就全部由人去承擔，人能承受的沖力比雞蛋大，但也是有限的，只要速度快到一定程度，碰撞時瞬間減速度超過人體的承受值，人就會受傷——從物理學(xué)原理說，車殼越硬，撞擊的瞬間越短，轉(zhuǎn)移到人身上的沖擊力就越大，人傷得越重。

于是，汽車界在上世紀60年代出現(xiàn)了“緩沖吸能”的理論思想，最先涉足這個領(lǐng)域研發(fā)的是德國的奔馳。那時的“安全先驅(qū)”意識到，汽車安全的核心是人的安全，關(guān)鍵不是在碰撞中保證車不變形，而是保證里面的人不“變形”！因此，車殼不是越堅硬越好，它（乃至整部車）要對乘員有一定的保護能力，為乘員分擔和吸收一部分（最好是全部）撞擊能量，就好比上述“雞蛋試驗”里處于木頭車與木樁之間的火柴盒的作用一樣。

上面我說的“車殼”實際上是個簡化了的形容，汽車的“車殼”其實是由里外兩部分構(gòu)成，里面是金屬焊接成形的框架，用高強度的鋼條鋼件制造，俗稱“車架”；貼在這個框架外層的覆蓋件，以低強度的金屬薄片制作，俗稱“車皮”或“蒙皮”。骨架+蒙皮的這個構(gòu)造，從汽車誕生至今幾乎沒有本質(zhì)變化。其中，車架是承受車體絕大部分重量和外力，并在撞擊時承擔主要保護功能的部件；車身的蒙皮主要是為了讓車可以遮風擋雨和更加好看，它不承受汽車使用中的主要外力，唯一承受的外力只有空氣的阻力和壓力。打個比方，車架就好比我們現(xiàn)代建房子的鋼筋水泥結(jié)構(gòu)，而車皮就好比房子的磚墻。

車殼要能為乘員吸收撞擊能量的這一觀念轉(zhuǎn)變，對汽車車體構(gòu)造的研發(fā)產(chǎn)生了根本性影響。過去汽車工程師想方設(shè)法將車體各個部分都造得盡可能硬，而如今，幾乎全世界所有廠商進行車體研發(fā)時，都會考慮在車體的前、后部預(yù)留一定的撞擊緩沖吸能區(qū)，就如同“雞蛋試驗”中給木頭車增設(shè)的“火柴盒”。

汽車車架的吸能區(qū)，原理是采用一些剛性較低的金屬構(gòu)件，這些構(gòu)件在受到一定程度撞擊時比較容易發(fā)生折疊、變形，這個變形的過程就好比木頭車前的火柴盒變形一樣，是可以減緩撞擊時間、化解一部分撞擊能量，從而讓最終傳遞到乘員身上的沖擊力降低。

【典型的車身結(jié)構(gòu)件分布圖】

有人質(zhì)疑汽車車頭的緩沖空間最多只有1米多的長度，能起到多大的吸能效果？你如果把這1米多空間貼滿火柴盒，當然不能起到對汽車的撞擊緩沖效果。但如果用恰當硬度的金屬，按照力學(xué)原理做成能控制折疊方向和幅度的結(jié)構(gòu)，就可以起到一定的緩沖效果。這正是非常考驗設(shè)計、計算能力的環(huán)節(jié)，緩沖吸能構(gòu)造的設(shè)計有好壞之分，其吸能緩沖的效果也有高下差別。

也有人說我干脆不要緩沖區(qū)，就要一個足夠堅固的車殼，對乘員的緩沖保護的任務(wù)應(yīng)該是安全帶和氣囊的責任，對嗎？理想化是那樣的，但實際上安全帶和氣囊所能化解的沖擊力非常有限，僅靠它們，只能保證在很低速度下乘員不受傷害。坐在一部沒有任何緩沖吸能設(shè)計的車上，即便使用安全帶、有氣囊保護，在高速碰撞下的結(jié)果是什么？就是安全帶把乘員勒至內(nèi)傷甚至勒死。

至此我們必須肯定緩沖吸能理論的作用，事實就是無論德系、日系還是什么系的車，全部都認可這一理論并且在貫徹執(zhí)行。絕對不要一聽說“緩沖吸能”就覺得這車會很“軟”，在很多實際碰撞案例中，往往是車頭、車尾損傷變形大的車，乘客受傷程度反而小，而變形小的車，乘客反而傷得更重。

此外也有人一聽說緩沖吸能，就覺得自己的車不堪一擊，一撞就癟，失去了安全感。實際上，緩沖吸能構(gòu)造與整個車體的剛性構(gòu)造并不矛盾，而是相結(jié)合的——吸能結(jié)構(gòu)位于車體的前端和后端，相對“軟”；而位于中央的乘員艙框架結(jié)構(gòu)不會有吸能效果，還是會盡可能做得“硬”。這兩個部分通常都是用不同的材料分開制造，再組合到一起的，發(fā)揮不同的結(jié)構(gòu)作用。最理想的整體車體構(gòu)造應(yīng)該是既有前后兩端高效的撞擊緩沖吸能區(qū)，又有一個足夠剛強的乘員保護艙。速度不太高的碰撞，由吸能區(qū)去吸收和化解沖擊力，盡可能讓沖擊力少傳遞到乘員身上；一旦碰撞速度太高，吸能區(qū)潰縮完了，沖擊力依然沒被吸收完，剩下的乘員艙也不會再試圖去吸能，而是會“以硬抵硬”，保證乘員有盡可能多的生存空間，不被擠壓致傷。此外其實在“軟”和“硬”之間也有相融和配合，緩沖區(qū)不僅自身會折疊，也會在折疊過程中將一部分能量傳導(dǎo)到剛性座艙的結(jié)構(gòu)上，讓整個車身分擔沖擊力。

這就是當下汽車普遍的被動安全結(jié)構(gòu)開發(fā)理念，無論是德系、日系、任何系，基本上都完全遵循這套理念。因此有兩個誤區(qū)可以消除：一是以為只有日本車吸能，德國車不吸能；二是以為有吸能設(shè)計的車只擅長應(yīng)付低速碰撞，而無吸能設(shè)計的車高速碰撞起來更安全——那都是不符合物理定律的事。

上面講到，再好的吸能區(qū)效用也是有限度的，就好比“雞蛋試驗”里的火柴盒，只能在一定的速度范圍內(nèi)起到保護雞蛋的效果，速度太快的話，火柴盒徹底癟掉，雞蛋還是照樣要碎。那么汽車吸能區(qū)可以起到的保護效果有多大呢？我們可以參看Euro-NCAP（歐洲碰撞測試）的碰撞速度。

歐洲NCAP采取的正面40%偏置碰撞（最接近真實道路上發(fā)生的迎面碰撞情況）速度為64km/h，從1997年成立起到2001年，才有第一款車拿到5星的碰撞評價。到2008年，參加歐洲NCAP測試的半數(shù)以上車型都拿到了5星，而這期間車內(nèi)的安全設(shè)施——安全帶和氣囊其實并沒有大幅度改進，真正的進步就在于車架的吸能緩沖技術(shù)上?？梢赃@么說，以目前吸能結(jié)構(gòu)技術(shù)，能在64km/h以內(nèi)的碰撞中（還是要滿足實驗室條件，包括撞擊對象、角度等）做到基本不讓乘員受到致命傷害。當然真實環(huán)境里的碰撞比實驗室復(fù)雜得多，也沒有兩個事故是完全一樣的，所以64km/h只是一個參考標尺，絕不是說所有低于這個速度的事故人都會沒事。

那些超出了64km/h（還有其它試驗條件）的碰撞又怎樣，比如說100km/h下發(fā)生的碰撞？顯然，這種速度的撞擊能量已經(jīng)大大超過現(xiàn)有的緩沖吸能技術(shù)的化解能力，乘員的傷亡程度無法保證。這不是廠家只為達到各國碰撞測試的“應(yīng)試”要求就不再去提升保護能力，而是以現(xiàn)行技術(shù)根本就做不到更高。做得到的話，早有人做了，無論德、日系都一樣。

至此，本文還很少提到我們議論的主題——德系、日系。但實際上我從頭到尾就在說一個和德日系爭論有關(guān)的話題——有人說德系車硬，所以堅固，日系車軟，因為要吸能。希望看過我這篇文章的朋友，再也不受這些荒謬說法的騷擾。

我的“掃盲”還沒結(jié)束，明天我會繼續(xù)圍繞安全性，談?wù)動嘘P(guān)NCAP碰撞測試成績、“應(yīng)試教育”的話題，同時牽出德日兩系的安全研發(fā)理念和技術(shù)有什么差異。

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補充一點：車重對碰撞安全性的影響

本來這不是德日系爭端的話題，但因為不少網(wǎng)友留言提及了，而且坊間的確存在一種傳統(tǒng)認識覺得德系車比日系車重所以安全，或者說德系跟日系對撞時德系會更安全。對此我補充一段分析：

在NCAP碰撞中，車重對安全性成績的影響是負面的，車越重，撞擊時的能量越大，對緩沖吸能構(gòu)造的要求越高（因為有更多的能量需要吸收和化解）。而我們說過，吸能區(qū)可吸收的能量是有限的，無法化解的能量最終只會由乘員擔受。比方說一部車在歐洲NCAP正面碰撞能拿到5星，但你給它壓重100公斤再去做碰撞測試，很可能就拿不到5星了，因為假人所受的沖擊力肯定更大了。這就是為什么輕的車在NCAP測試里相對容易得好成績，過去美系車在NCAP里成績總是很差的原因。越重的車，對吸能緩沖構(gòu)造設(shè)計的要求越高，越要用到復(fù)雜的構(gòu)造和材料，從研發(fā)角度看，這會陷入一個惡性循環(huán)。提升安全性的不二之法是優(yōu)化構(gòu)造，而不是增加自身重量。所以就連德系廠商，也是積極追求輕量化的。

有人說重的車說明它用料厚道、鋼板扎實，安全性肯定好。但汽車并不都是由鋼板構(gòu)成的，車的發(fā)動機和傳動系統(tǒng)、底盤部件、內(nèi)飾件、舒適配置、電子元器件乃至玻璃都有很大的重量，白車身重量往往只占整車的40－50%左右。單看一款車的總重，根本不能判斷該車車架構(gòu)造部分用料如何；就算給你一個車架構(gòu)造的重量，你也不能判斷它的剛性如何，因為好的材質(zhì)可以做到又輕又高剛性，前不久我試的蘭博基尼大牛LP700整個車架連車皮只重200多公斤，全是碳纖維的，比一般車架輕一倍以上，你能說它的用料不厚道、安全性不好嗎？

有人會說，NCAP測試只是自己撞墻，但在真實環(huán)境中的兩車對撞，肯定重車比輕車占便宜。我們繼續(xù)分析。從能量角度看，對撞時要化解的能量是兩車的動能總和，動能E＝1/2mV^2，重量m越大，動能越大，所以碰撞時兩車總重量越大，碰撞的總能量也越大。而這些碰撞的能量，都得靠對撞這兩臺車的吸能構(gòu)造去化解。比方說A車和B車都是同等速度，A車動能為10個單位，B車比A車重20%，動能為12個單位。兩車對撞時要化解的總能量為22個單位，但A車和B車的吸能區(qū)各自只能化解5個單位的能量，那么22－5－5＝12個單位，這12個單位會平均分給A、B兩車，每車“分得”6個單位的能量。但如果B車能減重20%，和A車一樣重，那么按上述算法，A、B車上的乘員就分別只“獲得”5個單位的能量。換言之，因為B車輕一點，這次碰撞的總能量降低了，這樣不僅A車受惠，B車自己也受惠。

簡單理解就是，兩車對撞事故中涉及的兩車越輕，事故的嚴重程度就越低。如果碰撞涉及到很重的車，例如大貨車，這次碰撞的嚴重程度就會高，當然實際結(jié)果可能是大貨車沒事，但輕的車——例如和大貨對撞的小車就會傷亡嚴重。如果換了兩個大貨車對撞，這事故的總嚴重程度只會更高。因此我們可以說，開一部重車上路，對別人、對自己其實都是更危險的，這還沒有算車重所帶來的操控慣性大、剎車效能下降等主動安全的負面影響。你沒事開一輛坦克上路，你是安全了，但任何車輛和你發(fā)生碰撞結(jié)果都很慘。所以從設(shè)計、制造車輛的角度出發(fā)，絕不可以將車重無節(jié)制地加大。

上面的例子是從整體碰撞嚴重程度出發(fā)的，讓我們改從人的受傷程度出發(fā)分析一下。撞擊能量反映到每個車上，會轉(zhuǎn)化成沖擊力，沖擊力會作用于車體的各處（包括車內(nèi)的人），最終體現(xiàn)為整部車（包括車內(nèi)乘員）受到的一個加速度（g值）。在嚴重事故中評測人的致傷（致死）程度，主要就是以人體可承受的最大g值為直觀指標（當然也有g(shù)值不大但人被擠壓致死或異物插死之類的情況）。

在一次對撞里，沖擊力均勻分配，但因為雙方重量不同，同樣的沖擊力對不同重量的對象造成的結(jié)果會不一樣，典型例子就是小車撞貨車，小車被彈開了而貨車幾乎沒動（可能還維持原有行進狀態(tài)）。在這個情況下，小車乘員受到的g值當然比貨車要高得多。從這個角度分析，輕車和重車對撞，輕車的確吃虧。

這就好比NCAP測試中總是碰撞的車受損，什么時候見到那道水泥墻受損了（但40%偏置碰撞其實是用一個可變形物，這個我們忽略）。我們這里沒幾個是開大型貨車的，我們討論的都是小車，所以不妨把大型車想象為水泥墻（事實上它比水泥墻更恐怖，因為它會翻到、有各種異形突出物，會讓小車鉆進它的底下，或使小車的安全吸能構(gòu)造完全發(fā)揮不了作用），據(jù)上面NCAP測試例子的分析，大家說兩部吸能構(gòu)造設(shè)計水平相同的車，一部是1200kg，另一部1500kg，分別撞向大貨車，誰會更慘？不難用物理定律分析出來，重的那臺車更慘。

簡而言之，在對撞案例中，開重車的一方比輕車的一方有利。但對于輕車一方來說，車輛安全性越好、越輕，可能對自己更加有利。按這個邏輯，車廠是否要比拼造更重的車——你造1.5噸，我造2噸，他造2.5噸……然后大家都去買2.5噸重的車……顯然這會陷入一個惡性循環(huán)。因此，將車輛重量減輕的同時兼顧和維持出色的吸能效能和車體剛性，才是全世界造車的合理思路。

最后糾正一個謬誤：越重的車越安全。這個問題得結(jié)合車輛安全設(shè)計水平、跟誰撞、撞什么、怎么撞，具體分析。近5年新設(shè)計的車，安全保護性能普遍遠勝于5年、10年前設(shè)計的車，這個設(shè)計的差異往往可以彌補重量的不足。對此，下面這個視頻是很好的實證：

（看不見視頻窗口的朋友請點擊：http://www.tudou.com/programs/view/aTVfbf94gVw/ ）

這是昨天網(wǎng)友貼上來的，很輕的雷諾Modus和一部很重的沃爾沃940對撞，但雷諾是新款車，沃爾沃是老款車。結(jié)果輕得多的雷諾對乘員的保護性完勝重得多的沃爾沃。在這個實驗里，兩車乘員受到的沖擊力其實是相等的，而且就車的動作來看，Modus因為輕還被撞到彈起轉(zhuǎn)了個身，但更先進的高剛性車體保證了乘員生存空間，而老沃爾沃連生存空間都沒有了。我們不知道Modus上的乘客受到多大的g值，這g值是否會造成他被挫傷、腦震蕩等，但他至少還有生還的可能；而看看沃爾沃上的乘員，即便他受的g值沒雷諾高，但他會被擠死。可見，再重的車體也比不上實實在在的先進高剛性構(gòu)造來得有效。

對于車重與安全性的關(guān)系，我有一個很清晰的結(jié)論：在每一次碰撞中，車重是影響嚴重程度的一個要素，但車重并不是衡量車輛安全性的一項指標。同樣的要素還有速度，每次碰撞中速度對嚴重程度有決定性影響，但我們不能說某車跑得快，所以它更不安全。