跑男第一季全集第一期:解读：轻量化和“偷工减料”两码事

文章要点：

传统观念中的“安全”是否真的安全

轻量化技术如何保障乘客的安全？

轻量化技术的发展

    在车168 PK台第2期中，网友曾对“钢板厚度能否决定车辆被动安全性好坏”进行了PK，结果显示有近2/3的网友认为：钢板厚度决定了车辆被动安全性。这说明了在国内人们的传统观念中，依然是钢板越厚、车身越重，意味着安全性越高。

    没错，这样的车身在发生碰撞时确实能够保持更好的车身完整性，但是它真的能保护车内成员的安全吗？到底什么样的车身才真正安全？众所周知，车辆的安全是由框架结构和钢板等多方面决定的，单一极端的想象是与现实不符的。在全球节能环保的大背景下，汽车轻量化已经成为了全球汽车业的发展趋势。而轻量化和“偷工减料”是两码事，想要琢磨明白，请接着往下看。

钢板厚重的车就一定安全吗？

    这里所说的轻量化当然不是指某些厂家为了盈利而不顾消费者的生命安全，偷工减料。它是等同于新能源的一项新科技，是未来汽车的发展方向。何谓轻量化？在解决节能与环保这一汽车业最重要的命题时，当前大热的节能与新能源汽车技术是一条路径，另一条路径则是轻量化技术——即如何在保证安全性的前提下使汽车“瘦身”。

轻量化的意义

    轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解，重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。随着“节能环保”越来越成为了广泛关注的话题，轻量化也广泛应用到普通汽车领域，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；若车桥、变速器等装置的传动效率提高10％，燃油效率可提高7％。汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下，约70％的油耗用在车身质量上。因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。

 
轻量化技术起源于赛车运动
 

轻量化如何保障乘客的安全？

    轻量化的好处不难理解，然而大家最关心的问题是：车轻了，安全吗？ 安全性是消费者买车最关心的问题。正因为如此，欧系车、美系车等重量较重的车型，一直以安全性在中国市场著称。而在外观、配置、油耗等方面极具优势的日、韩系车，往往给人不够安全的印象。这只是大家的认识误区吗？

　　其实，汽车的重量的确与安全性没有必然联系，二者并不矛盾。汽车轻量化实现途径和关键技术主要有以下几方面：

具有更高强度的轻质材料的应用

    构成汽车的2万多个零件中，约86%是金属材料，且钢铁占了约80%，这表明通过材料的轻量化来减轻汽车自重有巨大潜力。目前，铝合金、镁合金、高强度钢、工程塑料和复合材料等轻质材料的开发与应用在汽车的轻量化中发挥了重大作用。

    铝合金是目前汽车材料中应用最多的轻质材料，铝具有良好的机械性能，其密度约为钢铁的1/3，易加工，导热性、耐腐蚀性好，铝合金强度高，同时具有良好的吸能性。据美国铝学会的报告，汽车上每使用0.45kg铝就可减轻车重1kg，理论上铝制汽车可以比钢制汽车减重40%左右。因为铝合金具有以上优点，所以铝合金成为在汽车上使用最多的轻质材料。奥迪A8采用ASF全铝合金车身，创纪录的使用了546kg的铝合金材料，它的重量要比同等车型的钢制车身轻50%。此外，越来越多的铝制轮毂和全铝发动机出现在各种车型上，并且逐步替代传统的钢制零部件。铝合金的应用还面临一些问题，最大的缺点就是焊接工艺性差，成本控制也是关键因素之一。

奥迪ASF全铝车身框架

    高强度钢也是一种广泛应用的轻量化材料，它的应用可以减少钢板的设计用量和厚度。高强度钢保留了甚至提高了钢材的优点，特别是在安全性方面。与铝、镁、复合材料等相比，高强度钢板的原料与制造价格较低，经济性较好，可以大量取代现在所用的车用钢材，支撑起乘员舱结构的钢材通常使用的都是高强度钢，甚至屈服强度是高强度钢两倍以上的超高强度钢。不过，高强度钢难成形、回弹大等问题使得加工比较困难，需对应措施来解决。

结构轻量化设计与优化

    在承载式车身中，车身的结构设计和钢材的强度都是决定安全的重要因素。工程师通过强大的设计软件可以优化设计和校核汽车结构的强度和刚度，减少车身重量和钢板厚度，使零部件中空化、小型化或复合化，确保整车的质量和性能。要想在材料成本、轻量化、安全性能等多目标中寻求最佳结合点,就需要多种材料组合的使用，而针对多材料组合必须合理设计安排使用各材料的最佳的部位。高档汽车采用空间框架的结构，部件多为多功能的大型铸件，大型整体结构和高比例的锻压件，可以减少车身零件的数量，一系列的优化设计使得整车轻量化的同时提升了安全性能。

    车辆的安全性主要在于事故发生时对人员的保护，而不是对车的受损程度来衡量。重量大的车跟重量轻的车碰撞，重量大的车受损程度比较小，但是人员的受损程度跟吸能式车身设计以及主被动安全配置有密切联系。例如在某些车型上通过优化的结构设计，可以更好的将碰撞吸收的能量分散到强度很高的A柱和车身底部，提高了乘客的安全性的同时也降低了对对方车辆的攻击性。

    事实上，汽车的安全性对于不同部位有不同要求。比如没有缓冲区的左右两侧，必须通过碰撞钢梁等高刚性部件来提高安全性。而对于有缓冲区的前后部分，保险杠、发动机、行李箱的吸能更加重要。

    车门内侧防撞梁有些采取垂直布局，还有一些采用对角线式，也就是从底部的门框一直延伸到窗玻璃的底部边缘。无论其具体位置如何，车门防撞梁都是保护乘客最直接有效的坚固结构，它可以降低乘员可能遭受的来自外部的力量。事实证明，车门防撞梁在车辆撞击固定物体（比如树木）时的保护效果非常明显。

新型制造工艺技术

    关乎到车身整体结构强度的重要因素还有焊接工艺。在很多关键的位置，常常需要两种甚至两种以上的材料进行拼焊，如果焊接强度不足，车身的整体强度会大打折扣。另外，在车辆的一些位置除了靠焊接来连接之外，还要加注结构胶，以实现隔音、提高密封性或增加连接强度等目的。

    因此，轻量化技术本身并不与安全性相矛盾。真正安全的车身应该是“该刚性时就刚性，该变形时就变形”。只是在实际中，可能一些车型的“轻量”并不是因为技术的进步，而是所谓偷工减料，这样才会影响到车身安全。例如，国内某些合资品牌两厢车型连基本的后防撞钢梁都没有，一旦发生严重追尾事故，坐在后排的乘客安全可想而知。

轻量化技术的发展&小结

    实际上，在应对节能与环保的问题上，国际车企对于轻量化都十分重视。目前，欧洲、美国、日本等主要汽车生产厂商都在推进汽车轻量化项目。欧洲的汽车制造商正在进行“超轻型汽车”工程，力争减轻车重30%。轻量化领域，我国则相对落后。中国汽车工程学会专家介绍，目前，国际上平均每车每年自重减轻1%，国内自主乘用车较国外同类车自重高约8%～10%，国内自主商用车较国外同类车自重高约10%～15%。正是看到这种差距，我国12个整车厂和研发机构共同成立了“汽车轻量化技术创新战略联盟”，试图通过联合研发一定时间内达到跨国公司目前整车的轻量化水平。相信在不久的将来，轻量化汽车将会走进千家万户，与“新能源”技术共同打造一个更加清新环保的地球。