АР выпустили материал с дополнительными объяснениями своей нашумевшей статьи -
https://autoreview.ru/articles/krash-testy/pesny-o-vechnom
Ликбез: почему краш-тесты отличаются от школьных опытов по физике?
autoreview.ru
Зачем-то опять сделали платной, но это мы исправим.
«Скорости при ударе двух автомобилей не складываются! А ваш новый удар тележкой ничуть не жестче, чем старый о стенку». Почитали мы вашу критику нашей новой методики краш-тестов, удивились — и решили устроить ликбез. Итак, чем удар автомобиля и тележки с деформируемым барьером кардинально отличается от классического соударения двух бильярдных шаров из школьных опытов по физике?
Итак, задачка: из пункта А в пункт Б выехал автомобиль со скоростью 60 км/ч, а другой — ему навстречу. На тех же шестидесяти. Не складываются, говорите?
А вот с энергиями действительно все сложнее.
Помните некоего англичанина, которому яблоко на голову упало?
Согласно второму закону этого самого Ньютона, сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение: F = m*a. А третий закон Ньютона гласит, что два тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю, но противоположными по направлению. Из всего этого следует, что m₁*a₁ = m₂*a₂. И соответственно, m₁/m₂ = а₂/а₁.
Иными словами, чем больше масса автомобиля по отношению к «сопернику», тем меньшее ускорение при ударе он испытывает. Например, при двукратном весовом преимуществе — скажем, во время столкновения Патриота и Гранты — на седоков в УАЗе чисто теоретически будет действовать вдвое меньшее замедление, чем на обитателей салона Лады.
Не грех вспомнить, что такое импульс (произведение массы на скорость) и импульс силы (произведение силы F на время ее действия Δt), равные между собой, — если преобразовать второй закон F = m*a в F = m*V/Δt, а затем в F*Δt = m*V. Законы Ньютона применительно как к реальным авариям, так и к моделирующим их краш-тестам имеют еще пару важных следствий — закон сохранения импульса и закон сохранения момента импульса.
Три закона Ньютона всегда действуют одновременно. Во время краш-теста автомобиль и тележка, как и две машины в реальной аварии, взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Если это не чисто лобовой удар, образуется плечо (l) сил инерции, при 50% перекрытия равное расстоянию между продольными осями, и поэтому действует момент (М), разворачивающий как автомобиль, так и тележку
Сумма импульсов двух лифтбеков Polo, движущихся навстречу друг другу со скоростью 60 км/ч, равна нулю, так как они одинаковы по модулю и противоположны по направлению. Но! Если автомобили врезаются друг в друга со смещением, образуется плечо — плечо действия сил инерции (поперечное расстояние между их центрами масс). Или иначе — плечо действия импульса. И два Polo крутились бы и после столкновения — сначала под действием момента импульса, а затем в силу собственной инерции. Но они останавливаются. Потому что есть силы трения между шинами и поверхностью дороги. А ведь процесс трения при аварии также идет между всеми соприкасающимися деталями!
Иными словами, часть кинетической энергии преобразуется посредством трения в тепло — причем часть куда более значительная, чем в школьном опыте с бильярдными шарами.
Последние, к слову, с известной погрешностью моделируют абсолютно упругий удар: кинетическая энергия механической системы до столкновения и после почти не изменяется. В противоположность абсолютно неупругому удару двух шаров из пластилина. У них, наоборот, вся кинетическая энергия уходит в деформацию и нагрев.
А при краш-тесте, как и при реальной аварии, всегда имеет место микс из абсолютно упругого и неупругого ударов: автомобили не слепляются друг с другом, как пластилин, но и не отскакивают, как бильярдные шары, друг от друга или от бетонных стенок.
Вот почему модель, основанная исключительно на «идеальной» механике Ньютона, не учитывающей переход кинетической энергии в другие виды энергии и наличие трения, применима к реальным авариям и краш-тестам только с существенными поправками.
Главная из них — энергетический расчет. Суммы энергий до столкновения и после должны быть равны. Ведь энергия не берется ниоткуда и не исчезает в никуда.
Например, из 221 кДж, высвобождаемого при ударе 1400-килограммового автомобиля на 64 км/ч (в расчеты энергетики старого ARCAP-удара, опубликованные в АР №23, 2020, вкралась ошибка — не 231, а 221 кДж, — благо для всех прочих краш-тестов энергетика приведена верно), на отскок и трение приходятся немалые 36 кДж. Плюс деформируемый барьер. Используемая нами конструкция из алюминиевых сот поглощает около 90 кДж (это усредненные данные, поскольку для автомобилей разной массы и габаритов этот показатель может разниться в пределах 15%). Если бы не было ни сминаемого барьера, ни трения, а смятый металл частично не распрямлялся, переводя запасенную потенциальную энергию в энергию отскока, кузову пришлось бы поглотить не 95 кДж, а в два с лишним раза больше — все 221 кДж!
А теперь посмотрим глазами физика-теоретика на наш новый краш-тест. Что происходит, когда барьер на носу тележки полностью смят? Тогда испытуемый автомобиль взаимодействует уже с жестким передним щитом и мощной рамой, то есть закон сохранения энергии работает в другую, негативную сторону. Почти все дальнейшее энергопоглощение идет за счет кузова испытуемого автомобиля (на отскок уходит куда меньше). Примерно то же самое, кстати, можно видеть при ударе современной машины с прочным кузовом о более «мягкий» автомобиль четвертьвековой давности. То есть наша тележка выступает в роли легковушки будущего — крепкого орешка, не мнущегося на высокой скорости.
Тяжелый Defender (снаряженная масса — 2408 кг) тоже получил от комитета Euro NCAP штраф за пробой алюминиевых сот барьера до опорной плиты: Land Rover элементарно «забодал» тележку, имитирующую легковушку. Но и здесь преимущество в массе не гарантирует 100% защиты: нагрузки на колени и бедра манекенов были «оранжевыми»
А энергетический расчет показывает, что при такой же массе испытуемого автомобиля (1400 кг) во время краш-теста в формате 60+60 км/ч из суммарных 389 кДж кинетической энергии 90 кДж достанется сминаемому барьеру, 62 кДж уйдет на трение и отскок, а оставшиеся 237 кДж должен будет поглотить кузов машины.
Почему это более реалистичное испытание, чем прежний удар о стенку? Элементарно! Вспомним соотношение, выведенное из второго закона Ньютона: m₁/m₂= а₂/а₁. При ударе тележкой мы учитываем влияние массы испытуемого автомобиля, в то время как прежний краш-тест моделировал столкновение с машиной схожего калибра: Гранты с Вестой, Патриота с Prado и так далее.
Кстати, правило «чем тяжелее автомобиль, тем он безопаснее» не универсальное. Комитет Euro NCAP в конце прошлого года опубликовал результаты пары показательных экспериментов. Сперва частично загруженный фургон Nissan NV400 PRO массой 2848 кг стукнули 1400-килограммовой тележкой по введенной недавно методике фронтального краш-теста MPDB (50+50 км/ч, 50% перекрытия). И первый сюрприз: водитель фургона — несмотря на наличие подушки безопасности! — защищен ничуть не лучше, чем в маленьком хэтче Toyota Yaris, который легче в два раза. Оранжевый уровень угрозы для груди и коленей зафиксирован и там и там.
А экспедитор фургона в отсутствие не только подушки, но и ограничителя нагрузки от ремня рискует своими ребрами куда больше, чем пассажир Яриса: манекен зафиксировал «коричневое» сжатие груди.
Почему? Вспомните формулу импульса силы F*Δt. Чем больше Δt, тем меньше сама сила при той же величине импульса. На этом базовом принципе «распределения» нагрузки на больший временной промежуток основана фактически вся современная пассивная безопасность: сминаемые зоны позволяют кузову дольше деформироваться, ремни и подушки безопасности не только действуют на большой площади, но и «размазывают» силу взаимодействия во времени. А когда подушки нет и ремень простенький, без пироподтяга и ограничителя нагрузки, получается, что пиковая сила удержания выше при том же импульсе.
И еще один нюанс — структура кузова. Посмотрите на торчащий и практически недеформированный лонжерон фургона. Он прошел сквозь алюминиевые соты барьера как нож сквозь масло! Хотя, по идее, должен был сминаться, поглощая энергию, и тем самым защищать не только тех, кто в фургоне, но и седоков во встречной машине. В том числе поэтому Euro NCAP сейчас оценивает деформацию барьера (он более массивный, чем у нас) и пенализирует за «пробой» алюминиевых сот до опорной плиты.
Передок фургона Nissan NV400 PRO — наглядная иллюстрация того, что третий закон Ньютона действует как на макро-, так и на микроуровне. Пока стойкий лонжерон держал удар, более податливые структуры вокруг него сминались под действием тех же сил
А во втором краш-тесте «тележкой», врезающейся в такой же фургон на скорости 50 км/ч, был уже Nissan Juke массой 1487 кг. «Ударник» на 87 кг тяжелее, а нагрузки на водителя и пассажира в фургоне немного, но ниже. Опять противоречия с идеальной механикой Ньютона? Вовсе нет. Просто Juke — прежде всего силовая структура его кузова, — как оказалось, поглощает энергию лучше, чем стандартизированные алюминиевые соты.
И еще: водитель современной легковушки вовсе не обречен, когда врезается в тяжелый фургон. Хоть Juke и отлетел от NV400 PRO, как мячик от ракетки, картина деформации была схожа с тем, что мы наблюдали у нашего Polo после встречи с тележкой. И так же, как в нашем краш-тесте, под угрозой нижняя часть ног, а нагрузки на грудь водителя «оранжевые». Но пробоя подушки не случилось — голова защищена хорошо!
Законы физики не обманешь, однако при реальных авариях процессы куда сложнее, чем в школьных опытах. И проверить их можно только краш-тестами. Увы, пресловутая «экономическая целесообразность» не может мотивировать автопроизводителей делать машины за те же деньги сложнее, совершеннее и безопаснее. Это задача независимых рейтингов безопасности — быть стимулом, подгоняющим прогресс в области безопасности вперед.
И чем ближе к реальности этот стимул, тем он эффективнее. Именно поэтому мы ввели удар тележкой, который куда точнее и жизненнее, чем краш-тест о стенку. Именно поэтому наращиваем в прямом и переносном смысле энергетику ударов. Ведь если бы все было так просто, как в опыте с бильярдными шарами, краш-тесты бы и не потребовались.
autoreview.ru
Сейчас у всех журналистов такие заголовки. Профессиональная деформация, если хотите 
