众说车身轻量化

    文/宋菲

    1车身结构、强度决定安全性

   小编：美国公路安全保险协会IIHS曾经发布过汽车重量对于安全性影响的调查。调查结果显示，无论单车碰撞还是两车相撞，随着车重的增加，安全性大体上都呈上升趋势。能不能因此得出结论，无论单车碰撞还是两车相撞，车身越重安全性越高？

   小晖：分别来看单车撞墙和两车相撞这两种情况，分析的前提是，重量以外的一切车辆参数均为定值。单车撞墙，或者说撞一个绝对刚体，车不飞离地面时，根据能量方程式，车体需要吸收的能量和车重成正比。也就是说车越重，所需要吸收的能量就越多，假设车体结构、钢材强度相同，车越重，车体变形也会越严重，也就越不安全。

   再说两车相撞的情况，不管是粘性碰撞（碰撞之后一个车推着另一个车走）还是弹性碰撞（碰撞后两车各自后退），都是相对更重的车安全一些。这是因为越重的车惯性越大，其运动矢量越难被改变。

   浩子：当然，这样分析的前提是，重量外以的一切车辆参数均为定值，而美国公路安全保险协会IIHS做过的那个调查应该是涉及到了不同的车型，没有考虑到这个前提条件。

    小晖：不能简单地说车重越大安全性越好，车越轻安全性越差。最终决定安全性的还是车身结构、强度。

   洛洛：碰撞的情况很复杂，这对碰撞结果也有影响。比如说两车相撞，但两车质量相差悬殊，极端一点的例子，一辆小轿车与一辆大卡车相撞，那么大卡车可以被看作是一堵墙，这种情况下，假设有结构强度相同、具有相同吸能水平的两辆小车，重量相差不大，如重量分别是1500kg和1200kg，那么重量偏重的那辆车中的驾乘人员受伤程度会更大。

   小编：轻量化设计在国内外汽车行业已经成为一种大趋势，与量产车相比，轻量化在赛车方面的应用更为普遍。

   小晖：我经常接触赛车的轻量化改装。赛车为了追求轻量化，通常需要放弃一切对驾驶操作无用的部件，主要包括这几个方面：拆除多余座椅、内饰、空调、音响、玻璃水系统等。换装比原厂更轻的材料，比如玻璃换成聚碳酸酯，同时拆除玻璃升降电机轨道，换装小容量电瓶，换装小容量防爆汽油箱等。用碳纤维盖板，比如引擎盖、后备箱盖等。在车体负载不大的位置把钢板做圆形切割，减少重量。

   洛洛：相对赛车改装，汽车企业进行轻量化设计主要是使用强度更好的材料、优化结构设计，考虑的主要是省油。而汽车重量对于油耗的影响主要体现在变速运动时。

    高速发飘和车重无关

    小编：重量除了对汽车安全性有影响，对汽车的其他方面还有哪些影响？

   小晖：质量增加对汽车的很多方面都有影响。比如，使车辆加速度减小、车辆刹车距离增长、转弯极限速度减小、避震系统工作压力加大、刹车系统工作压力加大、轮胎的损耗增加等等。而且，临界驾驶状态下，越重的车在失控前越难以察觉，留给司机的救车时间窗口越小，对救车操作的要求越高。

   浩子：越轻的车越可控。重车即使相应地提升了胎、刹车、悬挂等部件的性能，也不如轻车好驾驭。此外，车是个系统工程，如果车体减重了，轮胎、悬挂、刹车等很多系统的负担减小了，这些系统也就可以再减重。

    小编：采访中，很多车主感性地认为高速车身发飘和车身重量较轻有关，是这样吗？

   小晖：应该说车重和发飘没有直接关系。简单说是因为地面不平整，导致重心不稳定，四轮下压力时刻在变化中，进而在车辆纵轴上，前轮的转向力矩和后轮的安定力矩不稳定，造成车辆晃动。而且，速度越快，四轮负载变化越快，晃动频率越高，越容易接近悬挂系统的极限，就会感觉越飘。想要改善最有效的方法是升级胎、改善避震的性能。

    汽车重量对油耗的影响主要体现在变速运动时

   小编：美国公路安全保险协会IIHS曾经发布过汽车重量对于安全性影响的调查。调查结果显示，无论单车碰撞还是两车相撞，随着车重的增加，安全性大体上都呈上升趋势。能不能因此得出结论，无论单车碰撞还是两车相撞，车身越重安全性越高？

   小晖：分别来看单车撞墙和两车相撞这两种情况，分析的前提是，重量以外的一切车辆参数均为定值。单车撞墙，或者说撞一个绝对刚体，车不飞离地面时，根据能量方程式，车体需要吸收的能量和车重成正比。也就是说车越重，所需要吸收的能量就越多，假设车体结构、钢材强度相同，车越重，车体变形也会越严重，也就越不安全。

   再说两车相撞的情况，不管是粘性碰撞（碰撞之后一个车推着另一个车走）还是弹性碰撞（碰撞后两车各自后退），都是相对更重的车安全一些。这是因为越重的车惯性越大，其运动矢量越难被改变。

   浩子：当然，这样分析的前提是，重量外以的一切车辆参数均为定值，而美国公路安全保险协会IIHS做过的那个调查应该是涉及到了不同的车型，没有考虑到这个前提条件。

    小晖：不能简单地说车重越大安全性越好，车越轻安全性越差。最终决定安全性的还是车身结构、强度。

   洛洛：碰撞的情况很复杂，这对碰撞结果也有影响。比如说两车相撞，但两车质量相差悬殊，极端一点的例子，一辆小轿车与一辆大卡车相撞，那么大卡车可以被看作是一堵墙，这种情况下，假设有结构强度相同、具有相同吸能水平的两辆小车，重量相差不大，如重量分别是1500kg和1200kg，那么重量偏重的那辆车中的驾乘人员受伤程度会更大。

   小编：轻量化设计在国内外汽车行业已经成为一种大趋势，与量产车相比，轻量化在赛车方面的应用更为普遍。

   小晖：我经常接触赛车的轻量化改装。赛车为了追求轻量化，通常需要放弃一切对驾驶操作无用的部件，主要包括这几个方面：拆除多余座椅、内饰、空调、音响、玻璃水系统等。换装比原厂更轻的材料，比如玻璃换成聚碳酸酯，同时拆除玻璃升降电机轨道，换装小容量电瓶，换装小容量防爆汽油箱等。用碳纤维盖板，比如引擎盖、后备箱盖等。在车体负载不大的位置把钢板做圆形切割，减少重量。

   洛洛：相对赛车改装，汽车企业进行轻量化设计主要是使用强度更好的材料、优化结构设计，考虑的主要是省油。而汽车重量对于油耗的影响主要体现在变速运动时。

    高速发飘和车重无关

    小编：重量除了对汽车安全性有影响，对汽车的其他方面还有哪些影响？

   小晖：质量增加对汽车的很多方面都有影响。比如，使车辆加速度减小、车辆刹车距离增长、转弯极限速度减小、避震系统工作压力加大、刹车系统工作压力加大、轮胎的损耗增加等等。而且，临界驾驶状态下，越重的车在失控前越难以察觉，留给司机的救车时间窗口越小，对救车操作的要求越高。

   浩子：越轻的车越可控。重车即使相应地提升了胎、刹车、悬挂等部件的性能，也不如轻车好驾驭。此外，车是个系统工程，如果车体减重了，轮胎、悬挂、刹车等很多系统的负担减小了，这些系统也就可以再减重。

    小编：采访中，很多车主感性地认为高速车身发飘和车身重量较轻有关，是这样吗？

   小晖：应该说车重和发飘没有直接关系。简单说是因为地面不平整，导致重心不稳定，四轮下压力时刻在变化中，进而在车辆纵轴上，前轮的转向力矩和后轮的安定力矩不稳定，造成车辆晃动。而且，速度越快，四轮负载变化越快，晃动频率越高，越容易接近悬挂系统的极限，就会感觉越飘。想要改善最有效的方法是升级胎、改善避震的性能。

    《产品可靠性报告》2015年7月刊