轻量化技术应为安全事故背锅吗？
为了响应节能减排的号召，许多整车厂苦练汽车“减肥术”。然而消费者无法安心，变轻了的车还安全吗？舆论将安全事故的矛头指向轻量化。
图1:2018年6月，一辆新奇骏在高速公路上突然偏离方向，撞向了路中间的隔离栏，车尾发生二次碰撞，车尾门被撞飞，位于后座的车主父亲和两个儿子被撞飞到车外。该事故导致车主的父亲高位截瘫、妻子肋骨骨折、七岁的大儿子擦伤、三岁的小儿子死亡。车主在接受采访时说道：“怎么我们车子的后尾箱是塑料的？别人的车子全是铁的嘛，如果是铁的话，也不可能会折断，门也不可能飞出去，就算是在车里受了伤，也不可能很严重。”
轻量化是造成这一系列悲剧的元凶吗？带着这一疑问让我们一起来了解一下汽车轻量化技术。
轻量化技术的由来：越轻的车越省油
随着节能减排的需求日益增加，汽车这一能耗大户必须做出改变。汽车节能减排的技术有很多，比如新能源的应用、发动机改造等，当然还有轻量化技术。
生活中，一个人的体重增加时，他的日常消耗会增加，饭量也会增大。汽车跟人也是一样的，当一辆车负重前行时，它的油耗也会更多。因此一个轻盈的身体是汽车设计的发展趋势。
大量研究表明，汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%；汽车重量降低100 kg，CO2排放量可减少约5g/km。
图2:2015年，福特F150推出了全铝车身款，新款F150的车重同现款车型相比降低了220~320公斤左右，燃油经济性提升20%。如此一来，汽车厂商自然会修炼“减肥术”。
轻量化技术的定义：鱼与熊掌兼得
轻量化技术是指汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗振性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价合理的前提下，有目标地减轻汽车自身的质量，从而提高动力性、减少燃料消耗、降低排气污染。
也就是说，轻量化技术必须保证车身的刚度和安全性能。轻量化与安全性并不是二选一，必须两者兼顾，才能称得上轻量化技术。
那么轻量化技术是如何保证安全性的呢？轻的车安全性能跟重的车一样吗？
轻量化技术三大法宝
（1）脱胎换骨的新材料
汽车减重最有效的方式就是改变汽车的材料。材料轻量化即是在车身与零部件等部位使用更轻便的材料，从而达到大幅度的减重。这就像医学上使用钛合金的“人造骨”代替人骨治疗骨折，它的效果如脱胎换骨。
目前，用于汽车轻量化的材料主要有低密度的轻质材料和高强度材料，前者包括以铝、镁、钛合金为代表的金属材料和塑料、纤维等高分子材料，后者主要指高强度钢。
·碳纤维：宝马i3
碳纤维具备非常低的密度（比铝合金强2-4倍减重效果），拉伸强度是钢的7-9倍，还具有耐腐蚀、高模量特性，在风力发电和航空航天领域应用非常普遍。
宝马i3大量使用碳纤维增强复合材料，它的整备质量为1224kg，比设计之初减轻了250~350kg。车重得以减轻之后，宝马i3的性能有了很大提升：百公里加速小于7秒；更多的电池空间以及续航等等。图3 两名成年男子可轻松抬起宝马i3的车身框架
（2）有的放矢的抽脂
结构轻量化对车身结构持续优化，在保留主流参数的基础之上，提升整车结构强度，降低耗材用量，比如改变零部件的结构设计、采用中空结构等。它通过吸走不必要的脂肪，对各部位进行改善，可以达到在相同的材质基础上提升受力性能的目的。
·案例：福田欧马可
福田欧马可采用镂空前桥、耐高压成型中冷器进气管、过冷式冷凝器、非贯通式转向器、旋压式轮辋、真空胎等轻量化技术，降低车辆重量。
图4 福田欧马可
（3）更先进的制造工艺
目前车身轻量化制造工艺的创新应用，主要有热成型冲压制造工艺、液压成型工艺、激光拼焊板等。
·案例：大众途安
途安采用的是激光焊接技术，是大众品牌采用激光焊接长度最多的车型。途安车身有804条激光焊缝，焊缝总长度达41165mm，车顶、车身的侧围等多个地方都是采用的激光焊接技术。
激光焊接技术使不同钢板之间的链接达到分子层面的结合；在焊接后，不同的钢板相当于一整块钢板。这一技术不仅给车身加工带来了更高的精度和效率，同时也使车身的刚度及强度得到大幅提升，车辆行驶舒适性、稳定性、振动机噪音均得到明显改善。图5 大众途安车间
重车VS轻车，究竟谁更耐撞呢？
物理上有一个动量守恒定律，相信很多人高中时背过：小质量撞大质量，大质量不动，小质量被弹飞。那么，车也一样？
答案是否定的。首先，汽车具有溃缩结构，碰撞发生时可以形成缓冲区，从而吸收能量；其次，轻量化的主要手段是优化结构、改变车身材质、制造工艺创新，都能为车身提供相当或者更好的乘员舱牢固程度；此外，越来越多的主动安全设备的应用，能够有效地减少事故，特别是严重事故的发生。
这个问题在学术界也有争论。
美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）从1997年开始，委托美国汽车工程师学会（SAE）的Kahane博士使用实际事故数据来分析车重和安全性的关系。Kahane博士得出的结论是，汽车重量的下降时，死亡率会随之上升。
为了响应节能减排的号召，许多整车厂苦练汽车“减肥术”。然而消费者无法安心，变轻了的车还安全吗？舆论将安全事故的矛头指向轻量化。
图1:2018年6月，一辆新奇骏在高速公路上突然偏离方向，撞向了路中间的隔离栏，车尾发生二次碰撞，车尾门被撞飞，位于后座的车主父亲和两个儿子被撞飞到车外。该事故导致车主的父亲高位截瘫、妻子肋骨骨折、七岁的大儿子擦伤、三岁的小儿子死亡。车主在接受采访时说道：“怎么我们车子的后尾箱是塑料的？别人的车子全是铁的嘛，如果是铁的话，也不可能会折断，门也不可能飞出去，就算是在车里受了伤，也不可能很严重。”
轻量化是造成这一系列悲剧的元凶吗？带着这一疑问让我们一起来了解一下汽车轻量化技术。
轻量化技术的由来：越轻的车越省油
随着节能减排的需求日益增加，汽车这一能耗大户必须做出改变。汽车节能减排的技术有很多，比如新能源的应用、发动机改造等，当然还有轻量化技术。
生活中，一个人的体重增加时，他的日常消耗会增加，饭量也会增大。汽车跟人也是一样的，当一辆车负重前行时，它的油耗也会更多。因此一个轻盈的身体是汽车设计的发展趋势。
大量研究表明，汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%；汽车重量降低100 kg，CO2排放量可减少约5g/km。
图2:2015年，福特F150推出了全铝车身款，新款F150的车重同现款车型相比降低了220~320公斤左右，燃油经济性提升20%。如此一来，汽车厂商自然会修炼“减肥术”。
轻量化技术的定义：鱼与熊掌兼得
轻量化技术是指汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗振性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价合理的前提下，有目标地减轻汽车自身的质量，从而提高动力性、减少燃料消耗、降低排气污染。
也就是说，轻量化技术必须保证车身的刚度和安全性能。轻量化与安全性并不是二选一，必须两者兼顾，才能称得上轻量化技术。
那么轻量化技术是如何保证安全性的呢？轻的车安全性能跟重的车一样吗？
轻量化技术三大法宝
（1）脱胎换骨的新材料
汽车减重最有效的方式就是改变汽车的材料。材料轻量化即是在车身与零部件等部位使用更轻便的材料，从而达到大幅度的减重。这就像医学上使用钛合金的“人造骨”代替人骨治疗骨折，它的效果如脱胎换骨。
目前，用于汽车轻量化的材料主要有低密度的轻质材料和高强度材料，前者包括以铝、镁、钛合金为代表的金属材料和塑料、纤维等高分子材料，后者主要指高强度钢。
·碳纤维：宝马i3
碳纤维具备非常低的密度（比铝合金强2-4倍减重效果），拉伸强度是钢的7-9倍，还具有耐腐蚀、高模量特性，在风力发电和航空航天领域应用非常普遍。
宝马i3大量使用碳纤维增强复合材料，它的整备质量为1224kg，比设计之初减轻了250~350kg。车重得以减轻之后，宝马i3的性能有了很大提升：百公里加速小于7秒；更多的电池空间以及续航等等。图3 两名成年男子可轻松抬起宝马i3的车身框架
（2）有的放矢的抽脂
结构轻量化对车身结构持续优化，在保留主流参数的基础之上，提升整车结构强度，降低耗材用量，比如改变零部件的结构设计、采用中空结构等。它通过吸走不必要的脂肪，对各部位进行改善，可以达到在相同的材质基础上提升受力性能的目的。
·案例：福田欧马可
福田欧马可采用镂空前桥、耐高压成型中冷器进气管、过冷式冷凝器、非贯通式转向器、旋压式轮辋、真空胎等轻量化技术，降低车辆重量。
图4 福田欧马可
（3）更先进的制造工艺
目前车身轻量化制造工艺的创新应用，主要有热成型冲压制造工艺、液压成型工艺、激光拼焊板等。
·案例：大众途安
途安采用的是激光焊接技术，是大众品牌采用激光焊接长度最多的车型。途安车身有804条激光焊缝，焊缝总长度达41165mm，车顶、车身的侧围等多个地方都是采用的激光焊接技术。
激光焊接技术使不同钢板之间的链接达到分子层面的结合；在焊接后，不同的钢板相当于一整块钢板。这一技术不仅给车身加工带来了更高的精度和效率，同时也使车身的刚度及强度得到大幅提升，车辆行驶舒适性、稳定性、振动机噪音均得到明显改善。图5 大众途安车间
重车VS轻车，究竟谁更耐撞呢？
物理上有一个动量守恒定律，相信很多人高中时背过：小质量撞大质量，大质量不动，小质量被弹飞。那么，车也一样？
答案是否定的。首先，汽车具有溃缩结构，碰撞发生时可以形成缓冲区，从而吸收能量；其次，轻量化的主要手段是优化结构、改变车身材质、制造工艺创新，都能为车身提供相当或者更好的乘员舱牢固程度；此外，越来越多的主动安全设备的应用，能够有效地减少事故，特别是严重事故的发生。
这个问题在学术界也有争论。
美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）从1997年开始，委托美国汽车工程师学会（SAE）的Kahane博士使用实际事故数据来分析车重和安全性的关系。Kahane博士得出的结论是，汽车重量的下降时，死亡率会随之上升。
#新人驾到# 杨肖，江西萍乡人，2020年7月入职西湖大学工学院，创立“资源提取与工艺创新”实验室。他是一名提取冶金科学家，着迷于金属以及半金属元素单质的提取和提纯技术，致力于“炼金术”这门古老学问的传承与创新。杨肖博士利用经典化学热力学的原理和方法，设计和开发可持续发展的新工艺，解决资源综合利用以及回收领域的重大难题，同时对资源提取与新材料制备的一体化技术展开积极的探索。https://t.cn/A6URfYPu
师门聚会就是这样。任何时候的我们见了老师还是一群说话胆战心惊、爱他爱到要跪拜的娃儿。我们吵着让老师签名，又吵着要看出版社为他寿辰量身定做的存世孤本：嵌了贵金属封皮的毛书。老师让汇报十年来的人生，我一度哽咽无法自述，作为师门第一届入学博士生，堵着喉头的情绪复杂难堪。师妹说师姐你把我说哭了两次，师弟说师姐你做挺好，大家说师姐我们理解你。老师说：不迟，做什么都不迟。
✋热门推荐