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美国飓风致轻型车销量下滑 轻量化难脱干系?

2017-09-13 06:05:04 宋媛 盖世汽车

飓风“艾尔玛”在当地时间9月10日上午登陆美国佛罗里达群岛,作为大西洋历年来最危险的风暴之一,“艾尔玛”挟带时速210公里强风侵袭佛罗里达州,佛州东部城市迈阿密当日出现强风暴雨天气。而在此前不久,8月25日,12年来最强的飓风“哈维”也登陆美国德克萨斯州,对8月份最后一周的汽车市场造成严重冲击。美国第四大城市“河湾之城”休斯顿成为一片泽国,而该城市是轻型卡车的主要市场之一,SUV销量因此走低,8月份SUV在美国销量同比下滑3.8%至14.5万辆。

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在8月份第三个周末,哈维飓风登陆德克萨斯州之前,LMC、Edmunds和凯利蓝皮书都曾预测,美国8月份轻型车销量将实现同比上涨1%。然而一场台风“哈维”,刮走了美国汽车行业今年首次增长的希望。最终,8月美国轻型车销量为148.5万辆,同比下滑1.8%,今年前8个月累计售出1,135.8万辆,同比下跌2.7%,本预期增长的车市再度告跌。

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在当前全球环境对节能减排的迫切要求下,各国燃油经济性政策不断收紧。实验证明,汽车整车重量每降低10%,燃油效率可提高6%-8%,汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3-0.6升。因此,轻量化作为车辆实现节能降耗的重要途径,受到各大车企关注和推崇。在国家部委联合发布的《中国制造2025》中,已把轻量化当成汽车产业发展的重要方向。而此次受飓风影响美国轻型车销量下滑,不由引起我们的思考,轻量化在成功实现节能降耗的同时,是否也存在一些弊端?车辆安全性是汽车制造的核心要素和前提,也是车企能稳健运营的生命线,轻量化对车辆安全性又有怎样的影响?今天我们就来一探究竟。

车辆越轻越不安全?

当前有观点认为车辆越轻越不安全,据相关媒体报道称,国外相关领域专家在97年、03年和04年分别进行了三次针对汽车重量和安全性的相关性分析,通过对历史车辆的事故率及伤亡率做逻辑回归分析,最后得出结论为,汽车若减少100磅的重量,一年将会导致额外1000人的死亡。事实真是如此吗?是否车辆越轻,安全系数就越低呢?具体情况我们来看图1。

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图1. 汽车重量对不同车型风险因数的影响

在图1中,横轴为汽车重量,纵轴为风险因数(即每年每一百万辆车中的事故死亡率)经分析可见,不同级别车型的风险因数和汽车重量并没有直接线性的关系,感觉安全的车辆其实并没有想象中那么安全。为更进一步了解,我们再来看图2。

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图2. 横轴为车辆尺寸和重量比,纵轴为每百万人的死亡率

在图2中,横轴为车辆尺寸和重量比,纵轴为每百万人的死亡率。由图2可见,随着车辆尺寸和重量比值的增大,每百万人的死亡率越低。这就说明,车辆的安全性并不单独取决于车身重量,而是和车辆的尺寸也密切相关。车辆的安全系数需要基于车辆结构的差异性方面来进行考虑,并根据尺寸和重量来分级验证。

对同时代车型的普遍情况而言,车身更重的车辆普遍级别更高,车身尺寸更大,在发生碰撞时可以提供更大的缓冲和吸能区域,更加安全。同时由于车身质量更大,发生碰撞时运动状态的变化比较轻的车辆更小,车内人员受到的冲击也就更小。据美国IIHS统计,小/微型车的事故死亡率相比过去十年已经有了很大程度的降低,但相比同时代的更大的车型来说仍然处在劣势。

在汽车制动方面,由于轻量化所致车重降低,在相同速度减速时,减速系统所消耗的能量就会降低,相同的制动器条件下,制动效果就更大,制动距离也会缩短,制动性能则有明显的提升,汽车在轻量化之后,主动安全性能反而会得到提升。

因此,在面对潜在事故和潜在威胁时,更轻的车辆可以凭借更好的加速、制动以及操控性能进行规避,但当发生避无可避的碰撞时,更重的车辆会略占优势。值得注意的是,相同条件下车身重的一般车型级别越高,由车身尺寸及质量带来的变化不能忽视。当车辆在车身长宽高、轴距等尺寸一定的情况下,从图2可以看出,轻量化将有利于安全性提升。

由此可见,汽车安全性并不能简单地通过车重来衡量,汽车本身安全设计的碰撞吸能结构、高强度材料和受力载荷传递能力,以及碰撞后乘员舱的完整程度都对安全性有影响,而这些因素其实都与汽车重量的大小没有直接关系。目前轻量化技术也并非简单减重,而是目前汽车工业各类尖端制造科技和工艺的汇聚,确保安全性也是轻量化实现的前提。

轻量化材料的利弊一览

通常,主机厂工程师们主要从轻量化材料、车辆结构设计和制造工艺三方面进行优化配置,来实现车辆安全轻量化。其中,轻量化材料包括高强度钢材(热成型钢材)、轻合金(铝合金、碳纤维、镁合金)、记忆金属(微晶钢)、工程塑料、陶瓷、玻璃纤维等。这些材料有利有弊,在不同程度上影响到汽车轻量化进程,下面我们就具体来看下。

钢铁材料

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高强度钢在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面与铝、镁合金、碳纤维相比具有明显的优势,可满足减重及提升碰撞安全性能的需要。同样结构设计下,高强钢纵梁会吸收更多能量,实现A柱B柱坚固不易变形。

其缺点在于与铝、镁合金及碳纤维相比,不如后三者那么轻质。

铝合金

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铝合金的优点主要包括质轻耐磨、弹性好耐腐蚀、优异的抗冲击性能、加工成型出色以及100%可回收,是车企热衷使用的轻量化材料。

缺点在于抗承载能力较弱,铝合金的抗承载能力较钢有很大的差距,所以即使是全铝车身的汽车,其底盘一般仍为钢铁材料。此外,铝合金制备工艺复杂,成本相对较高。目前使用铝合金的车型比较多的是中高档汽车。

镁合金

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镁合金的优点在于镁合金是出色的汽车轻量化材料,也是工程应用中最轻的结构材料。纯镁密度为铝的2/3,钢的1/4,和工程塑料的密度非常接近。而且镁合金的比强度高于铝合金和钢铁。在不降低零部件强度条件下,镁合金铸件能比铝铸件减重约25%。镁合金还有优异的焊接和铸造性能、对振动与冲击的吸收性能好,抗凹陷性能好,易于机械加工。

缺点在于价格较高和高温抗蠕变问题尚未得到有效解决,因此目前主要应用于仪表盘基座、风扇架、方向盘轴、灯托架等汽车零部件中。

碳纤维

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碳纤维优点在于超轻质和高强度,是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。宝马在i3纯电动和i8混动超跑上就大面积应用了碳纤维材料。

致命的缺点在于成本高昂,目前只能用于应用于超豪华车型,高昂的造价制约了该材料的普及,不过随着技术的发展,碳纤维的成本有望降低。同时,由于碳纤维是脆性材料,受力过大直接断裂,损坏后基本无法修复,因此难以回收使用。此外,碳纤维高强度只限于轴向,径向强度较低。

工程塑料

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工程塑料优点在于轻质、防锈、吸震、可灵活设计,在汽车零部件特别是内饰件上应用广泛。缺点在于强度及外观质感不够。

总而言之,只有实现车辆的安全、性能、成本和重量四者之间的最佳平衡,才是汽车制造的终极目标。相信随着整车轻量化发展和科技进步,轻量化技术日趋完善,汽车工程师们一定会有完美的解决方案。

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文章标签: 轻量化

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