风和丽日的一天，马斯克驾着Cybertruck（纯电皮卡）在得州超级工厂里溜达了一圈，他心情不错，临了不忘在X（原twitter）上自夸一句：“这是我们有史以来最好的产品。”


嗯，心情不错丨Giphy


吊了大家很久胃口的Cybertruck即将量产，用不锈钢打造的车身，简单粗暴的直线线条，没有喷漆，甚至具有一定防弹功能，号称遵循“第一性原理”的设计，让人惊呼“太直男了！”但同时，也引发一些争议。


卡内基梅隆大学教授（Raj Rajkumar）直言不讳地说，“它看起来就像是学生在‘汽车设计入门’课程里画的课堂小测验。”


看似坚硬到能防弹的外表却隐含着致命缺陷，在碰撞中可能会加剧危险。原本由汽车前部“溃缩区”吸收的力，可能会转移到驾驶员和乘客身上，而锋利的边缘设计，则可能会让Cybertruck难以满足“行人保护规则”。


的确，看着就挺疼丨Giphy


没想到吧，汽车造得太“硬”也不行。回顾汽车发展的百年历史，汽车工程师不仅要把汽车设计的坚实耐用，还得足够“软”，就像冰球运动员的护具，“硬”是为了抵挡冲击，“软”是能吸收和分散冲击力，从而起到保护作用。


别硬来


车企们是如何明白“软硬兼施”这一道理的？这事儿还得从汽车“碰撞安全史”说起。


汽车被发明出来的早期，人们并不太重视“碰撞安全”。20世纪初，把汽车造得美观是首要的——流线型车身，椭圆形车窗，形状各异的仪表台和宽大的车顶支柱。


很多设计没有考虑到安全性，当碰撞事故发生，乘员与仪表板，方向盘、挡风玻璃、车门相撞，仪表台旋钮、门把手、收音机旋钮、转向柱等固定装置都瞬间变成刀状突出物，乘员会被严重割伤。


直到20世纪30-40年代，汽车造成事故死亡人数持续飙升，车企纷纷设立安全工程部门，将“安全性”纳入汽车设计中。


碰撞安全的相关发明和创新不断涌现。1934年，通用汽车将一辆空车撞向混凝土护栏，成为最早一家做车辆碰撞测试的汽车制造商。


从此之后，提高碰撞安全的动力就不断催促着汽车厂商“内外兼修”。


多家车企先是从改造内饰开始，配置平坦、光滑的仪表台；座椅靠背上添加缓冲垫；安全气囊在1951年被发明出来。沃尔沃在1958年首次提出三点式安全带，对上半身起到支撑保护作用，成为如今的“安全标配”。


系好安全带是一切驾驶安全的基础丨Giphy


而车身安全理念的提出，要归功于奔驰工程师Bela Barenyi，他质疑了之前被普遍认同的观点：刚性越高的汽车，越能保障乘员安全。他第一次提出“溃缩区”概念，将车身分为三段式结构，刚性不变形的乘客舱和前后可变形的溃缩区，作用是吸收碰撞中的冲击力。


呃……大概是这么个原理吧……丨Giphy


真正需要“坚硬”的客舱结构，也就是常说的A柱、B柱、C柱，起到支撑稳定车身结构的作用。比如在正面碰撞时，一般要求A柱不能出现弯曲变形，一旦弯了，乘员舱内的生存空间就受到了“入侵”。


这一系列的碰撞安全系统开始被广泛应用，从溃缩区-安全带-安全气囊-填充/可变形内饰等作为一个“协同系统”，通过延长施加力的时间，层层减少对乘员的冲击力。


康奈尔大学、加州大学洛杉矶分校等机构随即纷纷开展碰撞测试，证明了这些车辆安全功能的有效性。随即，碰撞安全技术在行业中普及开来，成为从豪华车到入门级车型的标配。关于如何考量汽车安全，也开始不断出现了各种更加详细的标准。


话说到这了，怎么样去挑一台更安全的车？


汽车厂商会在车展上展出“白车身（Body in White）”或“解剖车”，所谓“白车身”又叫车身本体，指完成焊接但未涂装之前的车身，是车身结构件及覆盖件的总成，包括车顶盖、翼子板、发动机盖、行李箱盖和车门等部件，但不包括附件及装饰件。


白车身，是“溃缩区”和“刚性车身座舱”的最直观展现。一个优秀的白车身应该具备两大特点，一是缓冲吸能的能力要好，这要求白车身某些部件要足够“软”，比如前纵梁、发动机盖、后纵梁；二是具有足够大的坚固、不可变形的空间，这又要求某些部件要足够“硬”，比如前防撞梁、A、B、C柱、侧门防撞杆、底板、后防撞梁。总结来说就是该软的软，该硬的硬。


猜猜这是哪款车的白车身丨Wikimedia Commons


看懂这些结构，便能简单了解一款车的安全性能。


这些部件使用什么材料很关键。例如热成型钢和马氏体钢，这两种更硬（屈服强度更好）的钢材会大量应用在A/B柱，横纵梁，防撞杆等起到支撑的核心结构上。


但材料只是其中一点。拿前防撞梁举例，为了保证它不发生断裂，起到传递和分解力的作用，除了最好使用高强度钢材，玻璃纤维和铝合金等轻金属合金，尺寸厚度也很重要，采用铝合金的防撞梁其厚度一般都在2mm以上。车企必须权衡（车身结构）重量，成本等等因素，才能让一款车达到优秀的综合表现。


所以将白车身称为汽车的“钢筋铁骨”不为过，它决定着一款车的安全基础和性能基础。


如果座舱不够刚性，也软……丨Giphy


如果你没有机会直观地评估，也可以登陆汽车碰撞测试机构的官网查看某一车型的碰撞安全报告。


从七十年代开始，美国交通安全管理局（NHTSA）开始公布碰撞测试结果，创立了首个新车评价规程（NCAP），之后全球各地陆续组建测试机构，包括中国的中汽研C-NCAP和中保研C-IASI。


因为地域性差异，每一家机构会根据当地汽车市场的现状，制定具体的测试标准，所以也有可能出现同一款车，在一个机构获得好评，在另一个机构不及格的情况。


目前，各机构主要测试的项目包括100%正面碰撞，40%重叠正面碰撞（车头在发生正向撞击时与障碍物所接触面积占总车头面积的百分比），25%小范围重叠碰撞、侧面车-车碰撞以及侧面柱碰撞五大项。这是大多数会实施的测试项目，但并非所有机构都会挨个进行，而且各个项目的测试标准也有不同，例如在不同的碰撞速度下测试，是否允许壁障物变形，在滑车不同碰撞速度及重量下测试。简单来说，要求的速度越高，重量越大的测试标准，越严格。


非百分百正面碰撞也是交通事故中高发情况丨Giphy


碰撞安全的结果，结合耐撞性、维修性、经济性等等一系列指标所出具的报告，被披露在测试机构的官网上，可以作为购车前的参考。


如今，无论是昂贵的豪华车，还是相对便宜的入门级车型，都需要“因地制宜”在上述碰撞安全标准上达到“及格”。价格越贵的车，往往有更好的加速性能，更重的车身，所以高性能也带来了高风险系数。这需要在碰撞安全上下更多功夫，才能达到标准。


如今汽车的安全性逐渐提高，得益于防抱死制动系统（ABS），电子稳定性控制系统（ESC），自适应巡航，自动驾驶等主动安全技术的升级和改进。但这并不意味着溃缩区（属于被动安全）对于乘员的保护意义在削弱。


总之，感谢碰撞试验，让我们的驾驶和乘坐越来越安全丨Giphy


IIHS（美国公路安全保险协会）、NHTSA或 Euro NCAP（欧洲新车安全评鉴协会）等安全组织，已经开始增加更难通过的碰撞测试类型。欧洲日益严格的行人安全规则就是一个新方向——不仅要保护车内乘客，还尽量去保证车外的行人安全。这个法规甚至改变了许多现代汽车的设计，影响了发动机罩的长度和高度以及格栅的角度。


由于超强钢材，甚至碳纤维增强塑料的使用增加，客舱部分现在变得更“硬”更安全了。这样留出更多“余地”给工程师们，让他们在可变形部件的设计和材料上有更多发挥空间，来让“溃缩区”变得更“软”，包括可弹出舱盖等设计来保证行人的安全。


汽车碰撞安全理念依旧在不断地更新。


本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：陆泰