Тест на разрушение ("Авто Ревю" ╬ 24 за 1996 год)

Автомобили бывают одушевленными. Сначала Ока упорно не хотела заводиться. Потом, уже в дороге, "прикусила" передние тормозные колодки. На полпути начало хандрить зажигание, потом почему-то засорился карбюратор. А на подъезде к Дмитриевскому полигону Ока отчаянно застучала задним ступичным подшипником. Она упиралась как буренка, которую ведут на бойню, и будто понимала, что теперь ни ее годовалый возраст, ни всего 26000 километров пробега уже никому не пригодятся. Приговор нашего главного редактора был неумолим: специалисты ОИБА, отдела исследований безопасности автомобилей Центрального полигона, по заказу Авторевю проведут первый в намеченной серии испытаний краш-тест редакционной Оки. Ей бы ездить и ездить, а ее, родимую ≈ с разгона да о бетонный кубик...

ЗАЧЕМ?

Краш-гесты, то есть исследования деформации кузова автомобиля при имитированном столкновении, вошли в практику мирового автомобилестроения в 50-х годах, а позже были узаконены американской и европейской автомобилестроительными ассоциациями. Причем инициаторами этого выступили ведущие фирмы ≈ Diamler-Benz и Volvo в Европе, почти все американские компании. Они первыми осознали необходимость таких испытаний и важность пассивной безопасности как одного из важнейших потребительских качеств автомобиля. Покупатель может выбирать машину по множеству критериев ≈ цене, дизайну, мощности, комфорту, престижу, но в случае аварии, от которой, увы, никто не. застрахован, главным для него и его пассажиров будет одно: остаться в живых и получить как можно меньше увечий и травм. Сначала автомобили разбивали о бетонный куб, лоб в лоб, имитируя фронтальное столкновение с неподвижным препятствием. Потом испытания стали усложнять, располагая поверхность препятствия под углом к направлению движения автомобиля, ≈ такой удар называется косо-фронтальным. Затем, сохраняя и старые виды ударов, добавили в программу еще один ≈ столкновение с перекрытием, когда автомобиль ударяется о препятствие не всей поверхностью передка, а только частью. Это самое тяжелое, самое жесткое испытание для кузова, поскольку вся энергия столкновения гасится на меньшей площади, и кузов "работает" на смятие в основном только той стороной, на которую пришелся удар. Причем чем меньше поверхность перекрытия, тем тяжелее последствия. Ну, а потом фирмы стали колошматить кузова и машины и сбоку, и сверху, и сзади, твердым препятствием, деформируемым... Так зачем же нам, автомобильной газете, тратить уйму денег на собственные испытания? Ведь все автомобили, и Ока в том числе, успешно прошли сертификацию на соответствие нормам пассивной безопасности! Не все так просто. Во всем мире стандарты пассивной безопасности по жесткости требований отстают от лучших "внутризаводских". Например, до 1995 года в Европе был предусмотрен только фронтальный удар, а теперь действует правило ╬ 94 ЕЭК ООН, описывающее требование к фронтальному или косо фронтальному столкновению под углом до 30°. И только в проекте международных требований к пассивной безопасности речь идет о столкновении с перекрытием. Почему? Ясно, что далеко не все автомобилестроители могут себе позволить производить автомобили, удовлетворяющие самым жестким требованиям. Ведь немалая стоимость исследовательских, конструкторских работ (нужно разбить и проанализировать десятки, согни машин) и элементов безопасности (надувных подушек, самоподгягивающихся ремней, энергоаккумулирующих элементов кузова) отзовется и на цене самого автомобиля. И эта прибавка будет примерно одинаковой и для дорогого представительского седана, и для маленького дешевого хэтчбека. В Европе независимые испытания на пассивную безопасность проводят многие автоклубы и автомобильные издания ≈ например, журнал Auto, Motor und Sport. Результаты многих краш-тестов оказываются скандальными. Некоторые автомобили, особенно малого класса (например, Fiat Cinquecento и Daihatsu Cuore) не выдерживали удар с перекрытием. Естественно, это сказалось на общественном мнении и на доходах фирм-производителей, и те в борьбе за кошельки покупателей поспешили исправить ошибки. Теперь мы находим надувные подушки даже в малютке Ford Ka. Итак, решено! Бить машины мы будем с 50-процентным перекрытием, со скорости 50 км/ч ≈ ее указывают во всех стандартах как скорость среднестатистического реального столкновения.

ГОТОВИМ ЖЕРТВУ

Сектор пассивной безопасности работает на Центральном полигоне с 1968 года ≈ тогда там стали "бить о кубик" первые Жигули. И вот на нашу Оку клеят номер 528 ≈ 528-я жертва "пассивников" за 28 лет. Как выглядит лобное место? Это огромный ангар, заполненный всяческими пыточными приспособлениями типа пресса для смятия кабин и кузовов или тарированного молота для разбивания стекол и зеркал.Массивный бетонный куб, белый в красную полоску, установлен у самого торца ангара. А за воротами ≈ длинный рельс со скользящим вдоль него стальным тросом. Обреченный автомобиль цепляют к тросу железной цепью и разгоняют до нужной скорости. За несколько метров от ангара машина, "соскочив с крючка", по инерции влетает в ворота и бьется о куб.

Место столкновения огорожено натянутыми стальными канатами, освещено тридцатью киловаттами ламп, а к кубу для обеспечения требуемого типа краш-теста приставляется сваренный из рельсов модуль ≈ в нашем случае это "половинный" барьер с поверхностью под углом в 5° к поперечной к автомобилю плоскости. Сам автомобиль перед ударом проходит тщательную подготовку. Во-первых, он должен быть полностью комплектным, включая "запаску" на штатном месте. Во-вторых, все колеса, включая запасное, должны быть накачаны до штатного давления, а все системы заправлены: масло в системе смазки двигателя и в коробке передач, тосол ≈ в системе охлаждения, бензина ≈ полный бак...

Потом начинается "спец-подготовка". По бокам автомобиль оклеивается бело-черными квадратами ≈ это разметка для оценки будущей деформации кузова. На левом боку располагается ряд датчиков измерителя скорости, а к левому углу бампера приклеен датчик, сигнализирующий о начале удара. (Ока врежется в препятствие левой, водительской половиной, имитируя ситуацию, когда водитель не успел закончить обгон и столкнулся, к примеру, с встречным грузовиком).

В салон автомобиля сажают два манекена и пристегивают штатными инерционными ремнями безопасности. Мужчину за руль, даму ≈ справа. Оба манекена сделаны специально для краш-тестов, их вес ≈75 кг у "мальчика" и 68 кг у "девочки", а топология их суставов рук, ног, шеи и масса всех частей тела соответствуют среднестатистическим антропометрическим данным. Вдобавок сидящий за рулем манекен оснащают тремя датчиками-акселерометрами ≈ два в голове и один в груди. Еще два таких же датчика крепят на правый и левый пороги кузова. Провода от них сходятся в распределительную коробку, закрепленную за правым сиденьем, а оттуда сигналы по длинному кабелю идут в регистрирующую передвижную лабораторию, размещенную в микроавтобусе РАФ. Теперь вновь сделаем небольшое теоретическое отступление.

КОЕ-ЧТО О БЕЗОПАСНОСТИ

Как люди получают увечья при авариях? Во-первых, при ударах о части интерьера ≈ руль, панель приборов, панели дверей и лобовое стекло. Чтобы этого избежать, водитель и пассажиры пристегиваются ремнями безопасности, а кузов рассчитывают так, чтобы внутренние перемещения деталей в салоне и уменьшение размеров "жилого отсека" при ударе свести к минимуму. Но ведь если человека поместить, скажем, в стальной несминаемый шар, обитый изнутри мягким материалом, и шарахнуть со скоростью 50 км/ч о бетонную стену, он все равно не выживет ≈ его убьет перегрузка при чрезмерно большом замедлении, то есть если кузов автомобиля будет несминаемым, как стальной шар, а человек туго пристегнут к креслу, то на все его органы будут действовать бешеные перегрузки. Например, когда голова после удара быстро прекратит движение, то мозг внутри черепной коробки, все еще двигаясь вперед, ударится о кость и просто расплющится... Исследователями установлены границы максимально допустимых перегрузок, не смертельных для человека - причем чем больше время воздействия перегрузки на человека, тем меньше допустимый уровень. Именно поэтому элементы кузова вне обитаемой зоны конструкторы рассчитывают так, чтобы они при ударе сминались, аккумулируя энергию столкновения и смягчая действие перегрузки на человека. И именно для того, чтобы оценить величины замедления, манекен за рулем оснащен датчиками ≈ два в голове измеряют замедление в горизонтальном и вертикальном направлениях, акселерометр в груди ≈ только в горизонтальном.

УДАР

К испытаниям мы готовились заранее. Пригласили телевизионную группу из программы Авто&Шоу, профессиональных кинооператоров с камерой, делающей 100 "выстрелов" в секунду. Ведь столкновение длится считанные доли секунды, и видеокамерой, а тем более фотоаппаратом, "поймать" все фазы удара просто невозможно. И вот день настал. Пока еще целенькая Ока стоит у "эшафота", софиты заливают ангар слепящим светом, кинооператоры "выставляют кадр"... Вот только ребят с телевидения нет. Ждем. Время идет. Что ж, решаем бить без них. Жалко, конечно, телезрителей, но что делать... Машину ≈ на старт. Оборудование включено, киношники на стреме, все затаили дыхание. Из мегафона ≈ громовой голос распорядителя: "Готовность ≈ пять минут... Всем ≈ за ограждение... Готовность ≈ минута... Пуск!" Застрекотала камера, все напряглись. И вдруг голос сверху: "Стоп, сорвалась!" 80 метров дорогостоящей пленки отщелкано зря. Перерыв полчаса! Техники вновь крепят к тросу сорвавшуюся Оку (она и здесь нашла силы упираться!). Наконец, все готово. "Готовность ≈ пять минут... Минута..." Бегут секунды. Разбуженные теплом софитов осенние мухи гибнут в жаре ламп. Тридцать секунд до пуска. И вдруг... приезжают наши телевизионщики во главе с Николаем Петровым. Они проскочили поворот, решили срезать по проселку и увязли на Ниве по брюхо, грязные по уши ребята идут отмываться, а мы бурно обсуждаем ситуацию. "Ну я же говорил ≈ на съемку опоздать невозможно", ≈ шутит бывалый киношник. И вот "дубль три". Вся процедура повторяется, минутная - готовность, пуск! Завыл барабан, наматывая трос, застрекотала камера... Ока пошла.' Беззвучно набрала скорость, исчезла на мгновение в воротах, пулей влетела в ангар, ба-бах! Короткий яростный удар, и с грохотом (дай Бог слышать его только на краш-тестах) покалеченную Оку отбрасывает вбок, и она, развернувшись, повисает на канатах, точно боксер в нокдауне. Сверху вещает голос распорядителя: "Скорость столкновения ≈ пятьдесят один и четыре десятых километра в час". Хватаем фотоаппараты и бежим смотреть, во что же превратилась наша страдалица.

ПЕРВЫЙ ОСМОТР

Честно говоря, мы очень боялись того, что маленькая Ока не выдержит такого "взрослого" удара. Думали, что "убойная" деформация дойдет до средней стойки кузова, что Ока рассыплется, покалечив манекены... Ничего подобного! Смята левая передняя часть кузова; капот вздыблен горбом; все в трещинах лобовое стекло вышло из перекосившегося проема; кузов перекошен с заломом у центральной стойки, левая дверь встала враспор в проеме и не открывается; панель приборов выгнута в салон; смятый руль смещен вверх; из моторного отсека льет тосол и капает масло... Но геометрия обитаемого объема изменилась ненамного, манекены, откинувшись на спинки кресел, садят целы и невредимы ≈ разве что у водителя кисть оторвалась. А правая сторона и вовсе в порядке ≈ даже дверь открывается и фара цела! Неплохо для начала...

ПОДСЧИТАЛИ ≈ ПРОСЛЕЗИЛИСЬ

И вот через несколько дней мы анализируем проявленную кинопленку, осцилограммы замедлении и результаты замеров геометрии кузова. Вот как выглядит картина столкновения при замедленном просмотре кинопленки. Сначала начинает сминаться передок. В течение 20-ти миллисекунд, то есть тысячных долей секунды, лопается бампер, деформируется передняя панель, радиатор, капот, крыло, брызговик. Через 30 мс удар дошел до колеса, оно движется к задней части арки, 40 мс ≈ передок смят, колесо зажато между препятствием и кузовом, а манекены все еще сидят как ни в чем ни бывало! И только через 50 мс, после того, как деформация передней части кузова практически закончена, замедление обрушивается на водителя и пассажира, и они, растягивая натянувшиеся ремни безопасности, в течение 20 мс "складываются" до упора вперед. Водитель грудью и головой ложится на рулевое колесо, деформируя его (и грудную клетку). Еще 20 мс вроде бы ничего не происходит, но на самом деле для людей это самые трагичные мгновения ≈ огромное замедление, которое зафиксировали акселерометры, травмирует внутренние органы. И только спустя 150 мс с начала столкновения водителя (он ближе), а потом и пассажира под действием сил упругости лент ремней отбрасывает назад. Финал. Все столкновение длилось две десятые секунды.

Автомобиль на скорости 51,4 км/ч врезаеться левой половиной в неподвижное препятствие. Пошел отсчет времени.	Прошло 10 миллисекунд. Начал сминаться передок.	Прошло 20 мс. Подрамник согнулся, брызговик и крыло замяты.
30 мс - удар дошел до колеса, и оно уходит назад и вниз. Замедление начинает действовать на манекены	40 мс. Передок смят окончательно, и манекены "складываються" вперед	70мс. Манекены движутся вперед
100 мс. Манекен - водитель ударяеться головой и грудью о рулевое колесо.	120 мс. Энергия удара поглощена, и манекены начинают перемещаться назад	150 мс. Водитель движится назад первым, пассажир - за ним. Автомобиль начинает уходить вправо
200 мс. Активная фаза столкновения завершена. Манекены отброшены на сидения, а автомобиль заканчивает отскок.

Подсчет суммарного замедления головы водителя показал, что максимальное значение перегрузки достигло 94 g (g ≈ это ускорение свободного падения). Но это еще не так страшно, поскольку теоретически допускаются кратковременные пики до 120g. Но вот за период в 3 мс результирующее замедление достигло величины 89 g, а за период в 20 мс составило 83 g,- а это уже "криминал". При этом, кстати, максимальное замедление кузова на левом пороге не превышало 51 g! Почему же "погиб" манекен? Причин несколько.

Во-первых, виновата конструкция кузова. Дело в том, что передних лонжеронов у Оки, по сути дела, нет ≈ передняя панель держится на брызговиках, а двигатель и подвеска закреплены на подрамнике из стальной трубы. И получается, что аккумулировать энергию в передке просто нечему ≈ брызговик сминается легко и быстро, подрамник просто загибается, попутно делая еще одно черное дело ≈ передавая через резинометаллический шарнир усилия на пол в зоне ног. Пожалуй, деформация пола ≈ это единственная серьезная энергоаккумулирующая стадия смятия кузова Оки.

Но вот беда ≈ пол вминается внутрь и толкает ноги водителя, они уходят коленями вверх, а это грозит переломами и стоп, и голеней. А коленям и так достанется: накачанная "запаска", которая у Оки располагается под капотом прямо перед водителем, вносит свою лепту во вздыбливание приборной панели навстречу коленкам. Кстати, педали от удара тоже поднимаются вверх.

Во-вторых, сиденья под действием сил инерции сместились вперед, согнув хилые короба полика: правое ≈ на 55 мм, а водительское ≈ на 150 мм. И пространства для ног водителя осталось всего ничего ≈ 17 сантиметров! Лонжеронов у Оки нет, а трубчатый подрамник подвески и силового агрегата просто согнулся, попутно деформировав пол. Рулевая колонка при ударе сместилась вверх, а потом ее "припечатал" манекен.

В-третьих, ремни безопасности сильно растянулись, позволив телу резко сложиться вперед. Вообще-то, ремни должны растягиваться ≈ их относительное удлинение под нагрузкой в 1000 кг нормируется в пределах 12≈16%, но реально получается раза в два больше. А потом, они срабатывают не сразу ≈ сначала защемляется механизм, потом вытягивается катушка...

ЭПИЛОГ

Итак, картина получается невеселая. Столкнувшись с препятствием на скорости 50 км/ч левой стороной, годовалая Ока наверняка сильно травмирует, и, весьма вероятно, убьет своего хозяина. И то, что кузов "пошел" несильно, что справа целы аккумулятор, фара и двигатель, а корпус коробки передач, похоже, чуть-чуть треснул, уже никого не утешит. Кстати, удар выявил еще некоторые особенности Оки. Например, краска облетает с погнутого металла как луковая шелуха ≈ грунт не держится на поверхности. Конечно же, наш тест - не сертификационные испытания. Автомобиль был не новым, а удар с перекрытием не предусмотрен действующими стандартами. Наша цель ≈ выяснить, насколько безопасен тот или иной автомобиль при столкновении средней тяжести, и мы это начали делать. Конечно, если бы у Оки были развитые передние лонжероны, если бы лучше работали ремни безопасности, если бы крепления сидений не гнулись, если бы... То это была бы другая машина, и стоила бы она дороже. Так что все, что мы можем посоветовать владельцам этого автомобильчика (кстати, у нас в редакции ездят еще две Оки), ≈ держать запаску подспущенной, уповать на удачу, свои водительские навыки и на активную безопасность, а она у Оки хороша. И ≈ как можно меньше рискованных маневров!

Л. ГОЛОВАНОВ

P. S. По грустной иронии судьбы, недавно в небольшую аварию на Оке попал сотрудник нашей редакции. Ничего страшного не произошло, и осмотр Оки не оставлял сомнений, что водитель ≈ в полном порядке (многие из нас бывали и в переделках посерьезней, выходя "сухими из воды"). Однако врачи констатировали сотрясение мозга средней тяжести, и это нас удивило. Но когда были обработаны результаты нашего краш-теста, мы поняли, что удивляться было нечему...