Автомобили - Долгий поцелуй

Книга «Бела Барени, отец пассивной безопасности», которую лет пять назад прислал мне из Германии ее автор – штатный историк DaimlerChrysler Гарри Ниман, содержит много любопытных историй. Например, из нее я узнал, что настоящим отцом легендарного Volkswagen Beetle был Бела Барени, а вовсе не Фердинанд Порше-старший, как принято считать. Причем его приоритет как автора конструкции был закреплен в ходе судебного процесса, закончившегося осенью 1954 года победой Барени.

Еще в этой книге опубликованы любопытные довоенные фотографии разбитых машин. Несмотря на то, что многие из этих автомобилей испытали на себе фронтальный удар, передняя часть у них оставалась практически нетронутой, зато где-то посередине автомобили были сломаны пополам, словно спички. Но, пожалуй, самая интересная фотография в этой книге датируется 1986 годом. На ней Бела Барени с несвойственным ему угрюмым видом стоит рядом с разбитым автомобилем Mercedes 220 S Ponton. Чем же так недоволен изобретатель? Оказывается, на устроенной в его честь выставке – «Барени и его прототип будущего Volkswagen» – произошла историческая фальсификация.

Для того, чтобы продемонстрировать посетителям действие разработанных Барени энергопоглощающих зон, компания Daimler–Benz (ныне DaimlerChrysler) решила достать из запасников заводского музея первый в мире серийный автомобиль с деформируемыми зонами, разбить его и привезти на выставку. Однако по ошибке разбили не тот Mercedes! Вместо Mercedes 220 SE c кузовом W111 разбили его предшественника – Mercedes 220 S по прозвищу Ponton, у которого никаких деформируемых зон не было!

«Можно ли сделать так, чтобы водитель оставался живым после столкновения на высокой скорости?»– интересовались в послевоенные годы журналисты у директоров автомобильных компаний. Но те лишь качали головами. «Разве можно спасти человека, которого бросает в сторону рулевого колеса и панели приборов с силой в несколько тонн?» – недоумевали они. Но ответ или, по крайней мере, часть ответа на этот вопрос лежал на поверхности: силу можно уменьшить!

Автором этой догадки стал конструктор Daimler–Benz Бела Барени, который в 1951 году подал заявку, а год спустя получил патент под названием: Vehicles, in particular for occupant transportation, «автомобили, предназначенные главным образом для транспортировки людей». Бела предлагал в корне изменить подход к конструированию автомобилей: по его мнению, жесткой следовало делать только «клетку»обитаемого салона, а все остальные части машины должны были быть деформируемыми и при ударе поглощать энергию. Первая идея была не нова: компания Volvo, к примеру, делала «клетку»салона жесткой еще с 1944 года. А вот предложение делать моторный отсек и багажник деформируемыми казалось безумным. Но как еще можно было уменьшить перегрузки, действующие на водителя?

Именно из-за чудовищных перегрузок (в несколько сот g) гибли люди в довоенных жестких автомобилях. При ударе головы о руль головной мозг по инерции продолжал двигаться и буквально расплющивался о черепную коробку. Деформируемые же зоны позволяли растянуть время «поцелуя» автомобиля с препятствием, к примеру, с 15 до 150 миллисекунд и тем самым на порядок снижали перегрузки, а сминающийся металл гасил кинетическую энергию, переводя ее в тепло и звук.

Реализовывать свои идеи на практике Барени начал на предсерийном Mercedes 220 S Ponton уже в 1952 году. Конструктор изменяет структуру каркаса несущего кузова, внедряет легкие металлы в «передок» машины, чтобы сделать его более податливым. И хотя машина со сминаемой передней частью была успешно испытана, появившийся в продаже в марте 1954 году автомобиль так и остался без энергопоглощающих зон. Почему? «В начале пятидесятых проектам Белы уделяли второстепенное значение, – объясняет историк Гарри Ниман. – Во-первых, в компании Daimler–Benz в то время все были помешаны на автоспорте, а во-вторых, многие считали недопустимым рекламировать Mercedes как автомобили, в которых можно выжить при аварии: считалось, что это может вызвать у потенциальных покупателей негативные ассоциации, недопустимые по правилам рекламного бизнеса». Поэтому первый серийный автомобиль, в конструкции которого были реализованы идеи Барени, увидел свет на шесть лет позже, чем планировал изобретатель. А реклама все-таки появилась. Ведь иначе как объяснить покупателям нового Mercedes 220 SE, что машины при аварии так сильно сминаются не из-за того, что компания начала экономить на стали?

В том же 1959 году происходят еще два знаменательных для пассивной безопасности события: компания Volvo первой в мире пополняет стандартную комплектацию своих моделей трехточечными ремнями безопасности, а Daimler–Benz по инициативе Барени начинает регулярно проводить краш-тесты в Зиндельфингене. За один только 1959 год там разбивают 80 автомобилей.

Результаты первых ударных испытаний шокируют: оказывается, что шансы выжить в любом из тогдашних «Мерседесов» (за исключением последней модели) даже на скорости всего 50 км/ч – нулевые. Так что все новые модели конструируются уже в соответствии с принципом Барени, а опыт немецкой компании вскоре начинают перенимать и другие фирмы. Например, на Volvo энергопоглощающие зоны дебютируют в 1966 году на одном из самых безопасных автомобилей той поры – Volvo 144.

Тем временем в США выходит знаменитая книга Ральфа Найдера «Небезопасен на любой скорости»(Unsafe at Аny Speed). В ней автор, выступая в роли защитника прав потребителей, жестко критикует американские автокомпании за игнорирование проблем безопасности. Эффект от публикации оказывается ошеломляющим: тогдашний глава General Motors Джеймс Рош публично просит прощения у Найдера и народа. А несколькими годами позже правительство США издает указ, согласно которому новые модели автомобилей могут появиться в продаже только в случае успешного прохождения сертификационных испытаний на безопасность, в том числе краш-тестов. Аналогичные законы в это же время, при содействии Daimler–Benz и Volvo, принимаются во многих европейских странах. Так что если в 1970 году в Европе лишь 10% новых автомобилей имели зоны деформации, то десятилетие спустя они появляются практически на всех машинах.

В дополнение к основным силовым элементам – передним лонжеронам – конструкторы добавляют теперь верхние усилители фартука крыла с зонами концентрации напряжений, предназначенные для поглощения энергии удара. А для того, чтобы запрограммировать деформацию кузова, силовые элементы, например лонжероны, разбивают на участки повышенной и пониженной жесткости (путем гофрирования, сверления или же резкого изменения площади поперечного сечения элементов). Аналогичным образом прорабатывают и заднюю часть автомобиля, причем поверхность задних лонжеронов изменяют так, чтобы они поглощали энергию удара от столкновений без повреждения топливного бака. А для усиления салона его дооснащают мощными порогами и стойками, всевозможными усилителями. Различия в жесткости достигают также, используя материалы разной прочности. Нелегкий это труд!

Для того чтобы разработать кузов новой модели, отвечающий нормам пассивной безопасности, специалистам приходилось разбивать десятки, а порой и сотни автомобилей. Причем каждая из этих моделей создавалась фактически вручную и требовала внушительных трудозатрат. А тем временем отстающим производителям приходилось все тяжелее: если раньше надо было лишь соответствовать не слишком жестким сертификационным требованиям, то в конце 1980-х – начале 1990-х годов немецкие автожурналы стали проводить независимые краш-тесты. От их результатов во многом зависел успех машины на рынке. И тут на помощь автокомпаниям пришел компьютер.

Грандиозный прогресс, произошедший в этой области в 1990-х годах, позволил автокомпаниям разработать достаточно точные модели их машин и заменить реальные краш-тесты виртуальными. Конструкторы теперь вносили изменения в параметры математической модели, проводили краш-тесты, и лишь добившись оптимальных результатов на компьютере, проводили реальные испытания для проверки модели. По данным специалистов концерна Ford Motor, разница между результатами компьютерного моделирования и реального испытания сегодня лежит в пределах 5%. Так что во многом благодаря компьютерным моделям и широкому интересу к результатам независимых краш-тестов уровень пассивной безопасности автомобилей за последнее десятилетие значительно возрос.

Если в 1950-е годы шансы выжить при столкновении с другим автомобилем на скорости 50 км/ч были нулевыми, то сегодня, попав в аварию на более высокой скорости, можно не только остаться в живых, но вообще обойтись без каких-либо повреждений. Статистика аварий, происходящих в Европе и во всем мире, показывает, что, несмотря на непрерывный рост количества автомобилей, смертей на дорогах становится с каждым годом все меньше. И во многом это заслуга Белы Барени, человека, который опустошил кошельки миллионов автовладельцев, но зато многим из них спас жизни...

Пенсионеру Беле Барени было вдвойне неприятно: мало того, что с его ведома происходила историческая фальсификация, так еще и посетители недоумевали, о каких деформируемых зонах шла речь. Но исправлять ошибку было уже поздно. Так и ходит с тех пор миф, что первым серийным автомобилем с деформируемыми зонами был Mercedes 220 S Ponton.

При столкновении двух современных автомобилей на скорости 50 км/ч головы водителя и переднего пассажира кратковременно испытывают максимальные перегрузки около 40–50 g. Цифра впечатляющая, но такие перегрузки, действующие на протяжении всего 3 мс, считаются безопасными. Кстати, возникают они в тот момент, когда голова бьется о начинающую сдуваться подушку безопасности. Если бы подушки не было, то перегрузка головы была бы меньше, но серьезную нагрузку испытывала бы грудь водителя, перетянутая ремнем безопасности, а кроме того не исключено, что водитель мог бы удариться головой обо что-то еще. Тогда перегрузки точно были бы сильнее. Например, при ударе головы водителей довоенных машин о рулевое колесо перегрузки зашкаливали за 200 g. В этом случае смерть была практически неизбежна: если такое ускорение держалось больше 2–3 мс, мозг просто расплющивался о стенки черепа.

По данным медиков, головной мозг человека может выдержать перегрузки около 150 g, если они действуют на мозг не более 1–2 мс; со снижением перегрузок растет время, в течение которого человек может их испытывать, а перегрузка 40 g даже при длительном воздействии считается относительно безопасной для головы. В европейской программе оценки новых автомобилей (EuroNCAP, European New Car Assessment Program) в качестве одного из критериев оценки вероятности травмы головы при столкновении взято максимальное ускорение, действующее на голову на протяжении 3 мс. Безопасной считается перегрузка до 72 g, в промежуточную «красную» зону попадают перегрузки от 72 до 88 g, а при превышении 88 g травма головы считается высоковероятной. Немаловажной в методике EuroNCAP является и оценка давления, действующего на грудь человека: безопасным считается сжатие грудной клетки на 22 мм, предельным – сжатие на 50 мм.