Краш-тесты (40 км/ч, 100% перекрытие) 1976-ого VW 1200 (Beetle/Käfer), VW Polo, Renault 5, Renault 4, Fiat 127, Fiat 126, Citroen 2 CV (Auto Motor und Sport)

Перевод статьи о краш-тестах (40 км/ч, 100% перекрытие) VW 1200 (Beetle/Käfer), VW Polo, Renault 5, Renault 4, Fiat 127, Fiat 126, Citroen 2 CV от немецкого автомобильного журнального издания Auto Motor und Sport, №5, 1976.

ДОСТАТОЧНО ЛИ БЕЗОПАСНЫ МАЛОЛИТРАЖНЫЕ АВТОМОБИЛИ?

Семь малолитражек в краш-тесте.

Внутренняя безопасность является важной темой не только в политике. В автомобилестроении она также приобретает все большее значение. Только за 1975 год произошло 338 500 аварий с пострадавшими, как констатируют статистики на своем сухом языке. Насколько тяжелым в итоге окажется ущерб для водителя и пассажиров, может в значительной степени зависеть от автомобиля, на котором они попали в аварию. Ведь далеко не каждая машина обеспечивает одинаковую защиту в случае ДТП. И именно малолитражные автомобили в силу своих малых размеров и низкого веса пользуются не лучшей репутацией, когда речь заходит об оценке пассивной безопасности.

Издание auto motor und sport хотело выяснить, насколько велик на самом деле риск для безопасности, которому подвергается водитель малолитражки. Кроме того, auto motor und sport стремилось узнать, какой прогресс в области пассивной безопасности был достигнут в этом важном классе транспортных средств за последние годы. Ведь миллионы VW-Käfer, Renault 4 и Citroen 2 CV наполняют дороги Германии и Европы. Действительно ли их пассажиры живут или ездят в большей опасности, чем пользователи современных конструкций? И отвечает ли VW Polo (или Audi 50), бескомпромиссно настроенный на облегчение веса, тем требованиям безопасности, которые сегодня должны предъявляться к новой разработке, несмотря на его малую массу и небольшую длину?

Чтобы найти ответ, auto motor und sport подвергло семь широко распространенных малолитражных автомобилей краш-тесту, позволяющему сделать выводы о пассивной безопасности кандидатов. Для соблюдения нейтральности краш-тесты проводились не на полигонах соответствующих автопроизводителей, а в Технологическом центре Allianz (AZT) под руководством профессора, доктора Макса Даннера и доктора-инженера Дитера Анзельма. Для планомерного уничтожения были выбраны Citroen 2 CV, Renault 4 и VW 1200 как представители старого поколения малолитражек. Четыре современные конструкции (Fiat 126, Fiat 127, Renault 5, VW Polo) должны были доказать, какие успехи были реализованы в области пассивной безопасности.

Насколько безопасными должны быть автомобили?

Вопрос о том, насколько безопасными должны быть европейские автомобили, до сих пор остается нерешенным. За исключением некоторых узлов, таких как рулевое колесо и рулевая колонка, европейцы еще не смогли договориться о едином стандарте пассивной безопасности. Американцы же, выступающие протагонистами (по крайней мере, со стороны законодательства) в вопросах токсичности выхлопных газов и защиты пассажиров, уже несколько лет назад приняли всеобъемлющие законы о защите людей при автомобильных столкновениях.

Ключевым моментом американских предписаний является так называемый «фронтальный удар о барьер» согласно норме безопасности FMVSS 208. Она гласит, что при лобовом столкновении с неподвижным препятствием (стеной) на скорости 30 миль в час (48,3 км/ч) пристегнутые пассажиры не должны получать тяжелых или тем более смертельных травм. Тяжесть повреждений определяется с помощью манекена (Dummy), в котором находится множество приборов для фиксации динамических нагрузок, и переводится в так называемые критерии травмирования (см. также вставку «Что выдерживает человек»). Другими важными требованиями при краш-тесте являются:

● В салоне должно оставаться достаточно пространства для выживания.

● Двери в ходе теста не должны распахиваться.

● После удара двери должны открываться без использования вспомогательных средств.

● Ремни безопасности должны выдерживать нагрузки от сверхтяжелых манекенов (95 кг) без разрыва.

● Зона удара манекена (передняя панель, рулевое колесо, зона коленей) должна быть «безопасной».

● Рулевая колонка не должна проникать внутрь салона более чем на 127 мм по горизонтали.

Больше всего пострадавших — при лобовых столкновениях

Почему именно фронтальный краш-тест дает наиболее информативную картину пассивной безопасности автомобиля, становится ясно при рассмотрении анализа аварий и травм. Согласно исследованию ассоциации страховщиков HUK, около 80 процентов всех аварий с пострадавшими — это лобовые столкновения (66 процентов) или наезды сзади (13,7 процента), да и при авариях на перекрестках фронтальный удар играет существенную роль. Исследование также показывает, что (у непристегнутых пассажиров) травмы головы встречаются чаще всего, за ними следуют травмы коленей, шейного отдела позвоночника и грудной клетки. По этим причинам, а также потому, что в ближайшее время и в Европе ожидается закон о безопасности с проведением краш-тестов, auto motor und sport провело фронтальный удар в значительной степени ориентируясь на американский стандарт FMVSS 208 и использовало его как мерило пассивной безопасности семи испытуемых машин. Одно отличие, правда, было сделано: в краш-тесте auto motor und sport скорость удара составляла 40 км/ч.

Причиной выбора меньшей скорости была, в первую очередь, лучшая дифференцируемость результатов, а также тот факт, что, согласно анализу аварий немецких автостраховщиков, такая скорость удара при реальных столкновениях соответствует относительной скорости столкновения около 60 км/ч (в зависимости от степени перекрытия и соотношения масс партнеров). Поэтому результаты, которые дает удар на 40 км/ч, близки к практике. Согласно исследованию ассоциации HUK, 90 процентов всех аварий происходят при скорости столкновения менее 60 км/ч, так что успешно выдержанный тест на 40 км/ч о барьер на практике означает существенное снижение риска травмирования. При одном условии, разумеется: пассажиры должны быть пристегнуты.

На 40 км/ч в стену

Краш-тест должен проходить с высокой надежностью, так как в любом случае уничтожается не самый дешевый объект испытаний. При этом максимально точное соблюдение «заданной скорости удара» столь же важно, как фиксация и хранение всех интересующих данных. Сами процессы движения, поскольку весь удар происходит за доли секунды (около 100 мс), снимаются несколькими высокоскоростными камерами. Только так позже в замедленном режиме возможен точный контроль всех фаз движения и деформации автомобиля.

На установке Технологического центра Allianz электродвигатель мощностью 150 л.с. (112 кВт) через тяговый трос разгоняет движущийся по направляющим рельсам объект до предусмотренной скорости. Световой затвор подает сигнал отсоединения троса, еще два световых затвора измеряют скорость, достигнутую непосредственно перед ударом. Испытания auto motor und sport фиксировались в общей сложности четырьмя камерами. Высокоскоростная камера Locam (макс. 500 кадров/сек) снимала общий план сбоку, высокоскоростная камера Stalex (макс. 3000 кадров/сек) фиксировала удар сверху, такая же камера снимала проем бокового окна и манекен, а камера Bolex (64 кадра/сек) фиксировала переднюю часть автомобиля. Результатом стала полная и необычайно познавательная фотодокументация.

Диапазон измеренных значений, зафиксированных у семи кандидатов, простирается от графиков скорости и замедления до деформации кузова. Во время удара данные передаются через тянущийся за машиной специальный кабель. Однако еще больше, чем эти данные, интересуют последствия такого лобового удара для пассажиров. Чтобы зафиксировать их, за рулем каждой машины сидит манекен, плотно пристегнутый серийным трехточечным ремнем. Завершением каждого краш-теста являлось тщательное обследование поврежденного автомобиля, при котором все существенные моменты фиксировались в протоколе. Наконец, записанные на ленту данные измерений обрабатывались с помощью ЭВМ. 

Результаты

Какая динамика и мощь кроются за неразгруженным ударом в стену на 40 км/ч, показывают семь остовов, оставшихся после испытаний. За двумя исключениями (VW Polo и VW 1200), все разбитые кандидаты не подлежали восстановлению. И даже в случае с в принципе ремонтопригодными продуктами VW, восстановление имело бы смысл только для относительно новых машин. Совсем по-разному, напротив, перенесли бы такое столкновение потенциальные пассажиры. В Fiat 126, например, замок ремня, закрепленный на туннеле рамы, не выдержал нагрузки и сломался при усилии около 6000 Н (600 кг). Манекен, внезапно лишившийся всякой поддержки, пробил головой ветровое стекло, состоящее из однослойного закаленного стекла, и получил таким образом тяжелые травмы лица и глаз.

Похожее случилось в VW-Käfer, однако с дополнительно установленным статическим ремнем. Испытуемый Käfer был оснащен инерционным ремнем с завода, что не соответствовало базовой серии. В случае со статическим ремнем замок не выдержал нагрузки и раскрылся. При повторном испытании с другим Käfer, оснащенным серийным ремнем, тот хотя и выдержал, но были зафиксированы высокие показатели измерений и, как следствие, относительно высокие критерии травмирования.

За слабое выступление Käfer концерн VW был более чем вознагражден результатом современного Polo; он обеспечил высочайшую пассивную безопасность среди семи кандидатов. То же самое относится, конечно, и к Audi 50, которая по конструкции кузова идентична VW Polo.

Аналогичный хороший результат показал Fiat 127. VW Polo и Fiat 127 были к тому же единственными участниками, у которых не произошло удара манекена о рулевое колесо или переднюю панель. Во всех остальных краш-тестах манекен — хотя и был пристегнут — ударялся головой о руль, что в зависимости от замедления вызвало бы более или менее сильные травмы (см. также индивидуальную оценку автомобилей).

Таким образом, при обобщении результатов вырисовывается логичная картина. Самые старые конструкции (VW 1200, Citroen 2 CV) в том, что касается безопасности при аварии, оказываются на последних местах. Средние результаты показывают Fiat 126, Renault 4 и Renault 5, при проектировании которых пришлось пойти на некоторые компромиссы. Запрограммированно деформируемые лонжероны, четко выраженные зоны смятия и поперечно расположенный двигатель — очевидно, важные условия для оптимальной пассивной безопасности малолитражек. В Fiat 127 и в еще большей степени в VW Polo эта цель была достигнута. В этом смысле результаты краш-теста auto motor und sport не стали сюрпризом. Однако сюрпризом стали два случая отказа ремней безопасности. Одновременно они стали для auto motor und sport поводом в ближайшее время интенсивно заняться системами ремней.

Citroen 2 CV

Благодаря малому весу и большой длине передней части кузова устаревшая конструкция 2 CV обладает относительно благоприятными задатками для фронтального краш-теста. Так, график замедления автомобиля находится на очень низком уровне, без опасных пиковых нагрузок (максимум 33 g). Путь деформации составляет 375 мм, при этом поглощение энергии происходит в основном через лонжероны. Двигатель и коробка передач сильно смещаются назад, передняя часть кузова подламывается. После удара коробка передач (на 200 мм), рычаг переключения передач (на 175 мм), рукоятка ручного тормоза (на 130 мм) и жесткая рулевая колонка (на 41 мм) проникли в салон. Открыть водительскую дверь снаружи было невозможно (неудачные дверные ручки), пассажирская дверь открылась без проблем. Из-за слишком сильно вынесенной вперед точки крепления плечевого ремня (в четырехдверном исполнении) замедление пассажиров начинается слишком поздно (через 40 миллисекунд), так что они почти не участвуют в замедлении самого автомобиля. Последствия: средняя нагрузка на пассажиров, кратковременный сильный удар головой о рулевое колесо. Следовало бы ожидать тяжелых травм головы. Также зафиксированы травмы коленей о нижнюю часть передней панели и сильные защемления стоп (между коробкой передач и педалью тормоза).

Fiat 126

При длине около 3 метров Fiat 126 является самым маленьким среди семи участников теста. Благодаря заднему расположению двигателя передняя часть может эффективно использоваться как зона деформации. Поэтому автомобиль, учитывая его габариты, демонстрирует хороший график замедления, уровень которого лишь немного завышен. Путь деформации оказался неожиданно длинным — 297 мм; деформация передка эффективно используется для гашения энергии. Передний капот при ударе не распахнулся. После теста водительская дверь открылась легко, пассажирскую же из-за неудачных ручек не удалось открыть снаружи, а изнутри — только сильным ударом. У Fiat 126 замок ремня безопасности оторвался от крепежной пластины при усилии около 6000 Н (600 кг). Последствия: манекен пробил головой ветровое стекло, при ударе грудью сместил руль вверх и повредил коленями нижнюю часть передней панели. Облицовка рулевой колонки разлетелась на осколки. Сделать однозначный вывод о нагрузке на пассажиров из-за отказа системы удержания невозможно. Однако, исходя из показателей замедления автомобиля, можно предположить, что Fiat 126, несмотря на свои малые размеры, обеспечивает достаточный уровень пассивной безопасности.

Fiat 127

Как современный малолитражный автомобиль, который концептуально проектировался с учетом аспектов безопасности, Fiat 127 предлагает хорошие условия для пассивной защиты. Поперечно расположенный двигатель спереди позволяет максимально использовать переднюю часть кузова в качестве зоны деформации. Поэтому Fiat 127 демонстрирует почти оптимальный график замедления с крутым нарастанием, низким общим уровнем и отсутствием опасных пиков. При относительно малом пути деформации (265 мм) гасится большой объем энергии. Несмотря на сильную деформацию, капот не открылся. Лобовое стекло полностью вылетело из проема, в крыше и в основании кузова были заметны деформации. Правая дверь открылась легко. Слева дверь не открывалась снаружи (неудачные ручки), изнутри — только при сильном нажатии. Трехсоставная, изогнутая в сторону рулевая колонка вошла в салон на 45 мм. Замедление пассажиров начинается через 24 миллисекунды, что попадает в благоприятный диапазон. Манекен не имел контактов с элементами интерьера. Соответственно, риск травмирования в Fiat 127 крайне низок — после VW Polo он показал наименьшую нагрузку на пассажиров. В целом этот компактный автомобиль обеспечивает высокую пассивную безопасность.

Renault 4

Renault 4 относится к старой генерации малолитражек: при его разработке вопросы пассивной безопасности еще не были актуальны. То, что он показывает не самые плохие результаты, обусловлено его относительно большой габаритной длиной и, как следствие, достаточным путем деформации (335 мм). График замедления автомобиля, конечно, отнюдь не оптимален и не держит стабильный уровень. Энергия гасится в основном за счет лонжеронов, крыльев и смещения силового агрегата (двигателя и КПП). Замок капота выдержал деформацию, жесткая рулевая колонка вошла в салон на 45 мм, рычаг переключения передач — на 50 мм. Обе передние двери после теста открывались снаружи, ветровое стекло осталось в проеме. Из-за неудачного расположения точек крепления плечевого ремня (четырехдверная модель) происходит относительно сильное перемещение манекена вперед, чему дополнительно способствует серийный компенсатор растяжения ремня. Также замедление пассажиров началось только через 35 миллисекунд, поэтому сильного удара головой о руль избежать не удалось. Остальные нагрузки на пассажиров остались относительно низкими. Тем не менее: из-за высокого риска травмы головы (о рулевое колесо) Renault 4 не может быть аттестован как автомобиль с хорошей пассивной безопасностью.

Renault 5

Renault 5, как и VW Polo или Fiat 127, относится к современным конструкциям малого класса. Однако, поскольку Renault выбрала для него продольное расположение силового агрегата, передняя часть кузова не обеспечивает столь же хороших условий для равномерной деформации. Действительно, график замедления автомобиля был скачкообразным с высокими пиковыми значениями (46 g). Путь деформации является наименьшим среди всех участников теста (225 мм), передняя часть машины довольно «жесткая». Капот выдержал нагрузку, ветровое стекло вылетело из проема. Обе двери после удара открылись легко, однако при более сильных деформациях отсутствие полноценных дверных ручек становится недостатком. Замедление пассажиров начинается через 22 мс. Тем не менее манекен имел контакт с интерьером: головой (руль) и коленями (передняя панель), в чем отчасти виноват ремень (с компенсатором растяжения). Пластиковые фиксаторы спинки заднего сиденья сломались с обеих сторон, так что пассажиры подверглись бы дополнительной опасности со стороны откинувшейся вперед стальной полки багажника. В целом риск травмирования в R 5 находится в допустимых пределах, но он не обеспечивает того уровня пассивной безопасности, который ожидается от новых разработок.

VW 1200

VW Käfer — старейшая конструкция среди участников. Как заднемоторный автомобиль с относительно большой длиной, он теоретически должен обладать достаточной зоной деформации для успешного прохождения фронтального удара. Тем не менее график замедления Käfer неблагоприятен: в начале он нарастает медленно, а затем достигает высокого пика в 49 g. Довольно большой путь деформации (385 мм) используется для гашения энергии крайне неэффективно. Резкое нарастание замедления в финальной фазе объясняется малой податливостью основания кузова. При ударе капот не открылся, бензобак остался цел, ветровое стекло вылетело и разбилось. Двери впоследствии открылись безупречно, жесткая рулевая колонка (с демпфирующей ступицей руля и деформируемым элементом в колонке) выдвинулась в салон на 65 мм. Нижняя часть передней панели также была смещена внутрь. Замедление пассажиров начинается относительно поздно — через 39 миллисекунд — и попадает на участок крутого нарастания замедления самого автомобиля. Последствия: высокие нагрузки на пассажиров, значительное усилие на ремнях и сильный удар головой о руль, при котором облицовка ступицы разлетелась на осколки. Следовало бы ожидать тяжелых, а при неблагоприятных обстоятельствах — даже тяжелейших травм головы.

VW Polo

Передний привод, поперечное расположение двигателя и структура кузова, спроектированная с учетом пассивной безопасности, характеризуют VW Polo (он же Audi 50) как самый современный малолитражный автомобиль среди семи участников. При весе чуть менее 700 кг он, к тому же, является легковесом. Тем не менее Polo при краш-тесте демонстрирует почти оптимальный график замедления с очень низким общим уровнем. Грамотная деформация фронтальной части, лонжероны с запрограммированным смятием и поперечный двигатель, опирающийся на моторный щит, способствуют тому, что короткий путь деформации (280 мм) используется оптимально для поглощения энергии. Капот и рулевая колонка повели себя образцово. Двери сначала открывались легко (хорошие ручки), но затем, по мере увеличения угла открытия, требовали чуть большего усилия из-за смещенных назад крыльев. Замедление пассажиров начинается уже через 18 миллисекунд, так что они в значительной степени участвуют в замедлении кузова. Контакта манекена с рулем или элементами интерьера не произошло. Нагрузка на пассажиров очень низкая, риск травмирования минимален. В соотношении с размерами автомобиля VW Polo обеспечивает наивысший уровень пассивной безопасности среди всех разбитых малолитражек.

Что выдерживает человек

Бывают случаи, когда люди выживают после падения с шестого этажа высотки, в то время как другим достаточно оступиться на лестнице в подвал, чтобы наступила мгновенная смерть. О том, насколько высока выносливость человеческого организма при авариях, ученые пока ведут споры. Единство мнений достигнуто лишь в том, что сопротивляемость организма очень индивидуальна. Кроме того, характер и тяжесть травм при сопоставимых авариях существенно зависят от возраста, пола и веса пострадавших. Соответственно, крайне сложно прийти к общепринятым критериям оценки, которые позволили бы судить о том, какие нагрузки водитель может выдержать при аварии без риска получения опасных для жизни травм. Хотя некоторые критерии травмирования вполне поддаются измерению. Лобная кость, например, выдерживает усилие от 5000 до 11 000 Н (от 500 до 1100 кг), переломы ребер следует ожидать при нагрузке от 1500 до 6000 Н (от 150 до 600 кг), а прочность кожи на разрыв достигает удивительно высокого значения — 70 кг/см².

Тем не менее, эти измеряемые величины мало говорят о том, какие динамические нагрузки для человека еще допустимы. Так, человеческий организм может переносить экстремальные замедления, часто возникающие при авариях, без вреда лишь в течение очень короткого времени. Прежде всего, американские ученые приложили немало усилий, чтобы исследовать эти пределы выносливости и определить их в виде так называемых расчетных критериев травмирования.

Для головы определяющим является так называемый коэффициент HIC (Head Injury Criterion — критерий травмирования головы), который содержится в американской норме безопасности FMVSS 208. Если значение HIC превышает 1000 единиц, следует ожидать тяжелых или даже смертельных травм головы. Для оценки повреждений грудной клетки сегодня, как правило, используется индекс тяжести травмы SI (Severity-Index). Здесь значения также должны быть ниже 1000, если нужно избежать тяжелейших повреждений. Поскольку человеческий организм может переносить очень высокие ускорения (пиковые значения ускорения) лишь кратковременно, наряду с прочими факторами в дополнение к значениям HIC и SI необходимо учитывать предельные значения ускорения в зависимости от времени воздействия.

Критическими для головы можно считать значения свыше 80 g (результирующее ускорение), если продолжительность воздействия превышает три миллисекунды (3/1000 с). Для грудной клетки и таза предельные значения ускорения ограничены 60 g при условии, что время воздействия составляет более трех миллисекунд. Наконец, еще одним критерием травмирования служит возникающая при аварии продольная нагрузка на бедренную кость, которая не должна превышать 7700 Н (770 кг) во избежание переломов.

Руди в краш-тесте

За бочонком старого пива манекен auto motor und sport был крещен именем «Руди». Хотя по весу и росту (75 кг, 175 см) он, скорее, является среднестатистическим типом, у Руди необычная профессия. В качестве «антропоморфного испытательного манекена» он заменяет в краш-тестах человека, которому в значительной степени уподоблен своими важными пропорциями и возможностями перемещения. Руди — мужчина и так называемый «50-процентный» манекен. Это означает, что 50 процентов мужского населения не превышают его по росту и весу. В соответствии со своей отнюдь не спортивной задачей, Руди предпочитает в качестве одежды тренировочный костюм и кеды. Чувствительные приборы выясняют, что происходит внутри Руди во время удара. Множество малолитражек изрядно его потрепали. При следующем краш-тесте, как он дал понять, ему хотелось бы снова посидеть в Mercedes.