Автомобильный краш-тест

Краш-тесты, регулярно проводимые крупнейшими автоконцернами, дают понять, насколько та или иная машина способна «держать удар». И главное здесь не то, насколько прочным и надёжным при столкновении с препятствием оказывается кузов конкретного транспортного средства. Куда важнее, насколько безопасно было в момент аварии находиться внутри испытуемой машины людям. Именно их состояние, полученные травмы или же их отсутствие, характер повреждений и их объём являются главным критерием получения автомобилем заветных рейтинговых баллов или звёзд.

Что это такое?

Автомобильный краш-тест – испытание транспортного средства на прочность, демонстрирующее, насколько серьёзно могут пострадать люди, которые в момент ДТП будут находиться в салоне машины. В ходе тестирования ТС в лабораторных условиях намеренно сталкивают с препятствиями. В зависимости от целей конкретного испытания характер препятствия, площадь соприкосновения с ним и направление удара могут различаться. В наше время безопасность машин проверяют, организуя им не только фронтальные, но также боковые и задние столкновения.

Немаловажным фактором является и безопасность машины по отношению к пешеходам. Для её проверки на манекенов в лабораторных условиях намеренно производится наезд авто на скорости 40 км/ч. Показания датчиков, которыми оснащено каждое тело «жертвы», позволяют проанализировать воздействие на пешехода удара бампера ТС, его капота и лобового стекла.

История

Инициатором первых зарегистрированных краш-тестов в далёком 1934 году выступила компания General Motors. Испытания проводились на специальной площадке, оборудованной искусственными перекрытиями, и имели целью выяснить, как поведёт себя машина в случае лобового столкновения с бетонным блоком, какие повреждения получит человеческое тело в ходе подобного ДТП. Принципиально важно, что испытания эти ещё не носили обязательного характера. Благодаря подобным тестам производителям удалось выявить ряд серьёзных недостатков популярных в то время серийных автомобилей, а затем приступить к их устранению. Стоит отметить, что инженеры брали в расчёт не только результаты испытаний. Они тщательно анализировали фотографии реальных аварий, изучали иски, составляемые по каждому трагическому инциденту, нередко проводили беседы с пострадавшими водителями и пассажирами. Подвергались весьма дотошному обследованию и сами повреждённые ТС.

Настоящим откровением для всего автомира стало то, что суперпрочные, жёсткие конструкции машин, наделённые металлической приборной панелью, крепкой нескладывающейся рулевой колодкой, многочисленными торчащими острыми аксессуарами (ручками и т.п.) на проверку оказались чрезвычайно травмоопасными.

Кстати, никаких прописанных норм и регламентов проведения автомобильных испытаний вплоть до начала 1970-х годов официально зафиксировано не было. Машины разбивали не только на полигонах и площадках, но и просто, спуская их с обрывов. В качестве манекенов использовали и пластиковые болванки, и животных, и даже трупы людей. Известны случаи, когда в качестве «жертвы» выступали даже живые люди, добровольно подвергавшие свою жизнь и здоровье огромному риску, чтобы автомобили в будущем стали ещё безопаснее.

Первой попыткой регулирования этой сферы стало введение в 1973 году Национальной ассоциацией безопасности дорожного движения США (NHTSA) списка требований по проведению краш-тестов. Всё те же американцы в 1970-х годах положили начало стандартизированным автомобильным испытаниям. Программа контроля новых автомобилей получила название NCAP (New Car Assessment Program). Для оценки характеристик машины был введён пятизвёздочный рейтинг, применяемый до сих пор. Аббревиатура NCAP в настоящее время дополняется обозначением конкретной страны или региона, в которых проводят подобные специализированные краш-испытания.

Современный алгоритм проведения

Сегодня тестирование автомобилей проводится в специализированных оборудованных лабораториях. Каждый краш-тест состоит из трёх этапов:

• Подготовка транспортного средства. Автомобиль перед началом испытаний оснащают специальными датчиками. Внутрь салона помещают манекенов, имитирующих водителя и пассажиров. На теле каждой «жертвы» располагают сенсоры. Они позволят зафиксировать воздействие, которое окажет корпус машины на тело человека в момент столкновения.
• Непосредственно проведение испытания. Это самый технологичный этап. В ходе него машину на определённой скорости сталкивают с препятствием. В качестве последнего может выступать бетонная стена, другой автомобиль (имитирующая его тележка), столб и даже манекен, играющий роль пешехода.
• Анализ результатов. Самый важный этап, ради которого в принципе и организуется тестирование. Специалисты проводят анализ данных, полученных с датчиков, видеозаписей происшествия, а иногда и рентгеновских снимков испытуемых машин. На основе обработанной информации определяется степень деформации механизмов автомобиля, оценивается фактическая функциональность его систем безопасности, составляется картина повреждений, полученные как корпусом машины, так и людьми, находящимися внутри и снаружи ТС. Конечным результатом анализа данных становится подробный отчёт о безопасности машины.

Виды краш-тестов

В разных государствах применяют отличные друг от друга методики тестирования. Однако, во всех них можно выделить ряд основных, наиболее информативных приёмов исследования безопасности машин.

Лобовое столкновение

В ходе теста автомобиль на скорости 50-64 км/ч сталкивают с препятствием (бетонной стеной, алюминиевым кубом или другим автомобилем, в роли которого выступает тележка). Выбор скоростного режима здесь не случаен, ведь по статистике, именно на такой скорости происходит большая часть подобных аварий.

Данный тест позволяет оценить общую прочность автомобиля, функциональность его систем безопасности (пассивной и активной). К слову сказать, в обычной жизни лобовые столкновения происходят не так часто.

Смещённый удар

А вот смещённый или скользящий удар – история, встречающаяся повсеместно. Ведь любой водитель в опасной дорожной ситуации интуитивно пытается избежать столкновения (в т.ч. и лобового), уводя ТС в сторону. Площадь зоны удара в этом случае составляет примерно 25-40% от общей площади передней части кузова. Именно поэтому этот тест, максимально точно имитирующий столкновение двух автомобилей в реальной жизни, каждый год активно совершенствуется разработчиками.

Боковой удар

Данный краш-тест позволяет выявить ущерб, наносимый водителю и пассажирам машины, в момент, когда в её боковую часть врезается другой автомобиль. Посредством него удаётся оценить прочность боковых стоек, дверей ТС, а также проверить надёжность боковых подушек безопасности.

Чаще всего аварии с боковым ударом происходят в момент, когда автомобилисты пытаются проскочить на перекрёстке на запрещающий сигнал светофора. В лаборатории соответствующий удар направляют строго по центру водительской стороны кузова. В качестве тарана выступает тележка, несущаяся на скорости примерно 50-60 км/ч. В некоторых случаях имитация удара происходит за счёт намеренного столкновения машины, расположенной на специальной платформе и движущейся со скоростью 29-32 км/ч, о неподвижный столб или алюминиевый барьер. При этом различные зоны тестируемого авто покрывают разной краской, что позволяет обнаружить, измерить и проанализировать повреждения кузова максимально легко и оперативно.

При ударе сбоку повреждения людей, находящихся внутри салона, оказываются более многочисленными, выраженными и серьёзными. Объясняется это тем, что зона деформации кузова в боковой части машины имеет меньшую площадь, нежели подобная зона в области капота и багажника. При столкновении активно деформируются лишь центральная стойка и двери автомобиля, а удар практически всей силой обрушивается на водителя и пассажиров.

Удар сзади

Так называемый кормовой или хлыстовой удар сзади предназначен для выявления степени безопасности ремней и автокресел. Последние устанавливают на специальную подвижную платформу, движущуюся со скоростью 16-32 км/ч. Манекен надёжно закрепляется в кресле ремнями безопасности. Машине сначала придают ускорение, а затем резко останавливают её посредством гидравлического домкрата. А после внимательно изучают повреждения, полученные «жертвой».

Опрокидывание

В ходе краш-теста на опрокидывание проверяется, насколько поперечные стойки машины способны удерживать её крышу в момент, когда вылетевшая с дороги машина начинает крутиться вокруг своей оси.

Изображая жертву

Устроители краш-тестов в начале ХХ века пытались получить в ходе испытаний максимум объективных данных. Использование пластиковых болванок, лишь отдалённо напоминающих человека, этому явно не способствовали. Именно потому автопроизводителям пришла в голову невероятно смелая для того времени идея – задействовать в процессе тестирования трупы людей, умерших естественной смертью. Несмотря на волну протестов поборников морали, подобный подход стал настоящим прорывом. Понимание, какие раны, переломы костей и прочие повреждения получает при столкновении хоть уже и мёртвое, но всё же настоящее человеческое тело, заметно продвинуло инженеров на пути к совершенствованию автомоделей. Следующей вехой в развитии краш-тестов стало использование в них животных (свиней, шимпанзе и даже медведей).

Первый технологичный человекообразный манекен был разработан Сэмюэлем У. Олдерсоном. Так называемый «Сэм» (Sierra Sam) применялся с 1949 года сначала для тестирования оборудования ВВС (в частности, катапультируемых кресел в авиации), а затем уже и при испытаниях гражданских машин. Непосредственно автомобильный, специализированный симулятор-манекен VIP-50 был разработан всё тем же Олдерсоном в 1966 году. С 1971 по 1977 год было выпущено три поколения крупных манекенов для краш-тестов типа Hybrid. Последняя, третья его версия на долгое время стала неким золотым стандартом симуляции человека в автомобильных испытаниях. Особенно востребованной она оказалась при тестировании машин в момент лобовых столкновений. На второй версии Hybrid долгое время проверяли функциональность и безопасность устанавливаемых в ТС поясных и плечевых ремней. Для тестирования автомобилей при боковых ударах были разработаны манекены типа SID.

По прошествии времени менялась не только техническая начинка манекенов, но и их гендерная принадлежность. Раньше манекены имели исключительно мужское телосложение, при том достаточно крупное. Использование подобной брутальной модели не позволяло объективно просчитать риски от пребывания внутри автомобиля водителя или пассажиров женского пола. Чтобы увеличить точность краш-тестов и, как результат, повысить безопасность ТС, инженеры разработали женскую, а затем и детскую версии манекенов.

Сегодня на службе у устроителей автомобильных тестов находятся симуляторы, имеющие разный рост, вес, комплектацию, соответствующую тому или иному возрасту, гендерные различия. Чтобы модели позволяли качественно отрабатывать те или иные аварийные ситуации, их оснащают высокочувствительными датчиками. Последние собирают и сохраняют данные о скорости и силе удара, его распределении по разным частям тела, позволяя оценить серьёзность причинённых людям увечий. Используемый в 2000-х годах манекен Hibrid III позволял отслеживать состояние «жертвы аварии» по 56 контрольным точкам. У самой современной модели манекена для краш-тестов, носящей имя THOR, подобных контрольных точек уже 116.

Нынешние манекены подробно дублируют анатомические особенности человеческого тела. Внутри конструкции имеется позвоночник, суставы максимально приближены по строению и фактуре к настоящим. Сам корпус манекена выполнен из алюминия и стали, при этом рёбра сделаны из пластика. Человеческую кожу довольно правдоподобно имитирует винил. Зоны лица манекена покрыты красками разных цветов, чтобы при ударе было максимально понятно, какое положение принимает голова «жертвы» относительно раскрывшейся подушки безопасности.

Специально разработанные, высокочувствительные устройства пришли на смену некогда задействованным в процессе обычным манекенам, животным и даже настоящим человеческим трупам. Эволюция манекенов от классических «Сэмов» до современных продвинутых моделей со множеством высокочувствительных датчиков длилась не одно десятилетие, требовала участия лучших инженерных умов, а также огромных материальных вложений. Стоимость современных манекенов просто зашкаливает, нередко она превышает 400 000 долларов. Зато и работают такие модели не один год и даже не одно десятилетие. Технологии позволяют периодически подлечивать их, буквально заживляя полученные в ходе эксплуатации травмы.

Именно по причине заоблачной стоимости технологичных манекенов да и самих испытуемых транспортных средств при проведении краш-тестов автопроизводители с начала 2000-х всё чаще используют метод «цифровых двойников». На основе данных, полученных от реального манекена, его цифровой аналог помогает спроектировать, какие именно повреждения получит оснащённая датчиками «живая кукла» в тех или иных аварийных ситуациях. Когда бОльшая часть выявленных технических недочётов автомобиля оказывается устранена инженерами, наступает время испытаний ТС в режиме реального времени.

Прочее снаряжение

В качестве сопутствующего оборудования в тестировании используют металлические (чаще алюминиевые) кубы или специальные тележки. Первые имитируют бетонную стену, вторые – другой автомобиль. Вес тележки составляет примерно 1 400 кг, что примерно равно весу стандартной легковушки. В краш-тестах кроссоверов в США используют тележку, вес которой намеренно увеличен на 400 кг.

Для разгона испытуемой машины применяют специальные платформы. В исключительных случаях скорость придают не автомобилю, а врезающемуся в него препятствию.

Видео испытания записывается с разных ракурсов на камеру с частотой кадров от 1000 в секунду. На записи, напоминающей больше замедленную съёмку, фиксируются даже мельчайшие детали происшествия. По ней специалисты могут отследить, например, открылась ли дверь авто в момент удара, достаточно ли глубоко голова жертвы утонула в раскрывшейся подушке безопасности, влетел ли в момент удара двигатель внутрь салона.

Совсем недавно немецким Институтом динамики быстропротекающих процессов общества Фраунгофера совместно с автоконцерном Daimler была разработана технология получения рентген-снимков автомобиля непосредственно в момент прохождения им краш-испытания. Рентгеновские снимки ТС, на скорости сталкивающегося с препятствием, в отличие от качественной высокоскоростной съёмки столкновения дают возможность подробно и максимально точно проанализировать деформацию деталей машины (внутренних, в том числе).

Основные задачи

С помощью краш-тестов удаётся понять, насколько эффективна работа активной (помогающей в принципе избежать аварии) и пассивной (направленной на минимизацию последствий ДТП) систем безопасности конкретного автомобиля.

Обработка данных, собранных датчиками с самой машины и манекенов, позволяет выявить недостатки конструкций ТС, их слабые места. На основе анализа полученной информации разрабатываются новые стандарты безопасности и технологии её обеспечения. Беря их во внимание, инженеры автоконцернов скрупулёзно дорабатывают конструкции моделей машин, вводят в процесс производства новые, более технологичные, податливые, но при этом прочные материалы, повышая тем самым общую безопасность автомобилей, сходящих с конвейера.

Ведь то, что современные машины при аварии так легко сминаются, лишь на первый взгляд кажется огромным недостатком. При ближайшем рассмотрении становится понятно, что подобное поведение конструкции заметно минимизирует негативное воздействие на людей в момент столкновения. Податливо меняя форму, металлическая конструкция автомобиля частично поглощает удар. За счёт этого энергия от столкновения передаётся водителю и пассажирам лишь частично. Одновременно с этим зоны смятия должны быть наделены достаточной прочностью, чтобы деформация внутри салона в итоге не оказалась критичной для находящихся в нём людей.

Публикация результатов краш-тестов в открытом доступе помогает автолюбителям делать выбор ТС более осознанным. Да и уровень доверия к производителям, без опаски предоставляющим свою продукцию на проверку, со стороны потребителей неуклонно растёт.

Расшифровка результатов

Чтобы оценить реальный уровень безопасности ТС, нужно проанализировать каждую категорию испытаний отдельно. В европейской системе тестирования (EuroNCAP), например, это безопасность взрослых на передних сидениях, безопасность детей на задних сидениях, пешеходная безопасность и работа системы активной безопасности. По каждому из перечисленных параметров автомобиль в ходе тестирования набирает определённые баллы. В европейской системе тестирования их для удобства переводят в проценты и звёзды. И вроде бы логично, что, чем больше звёзд, тем лучше. Но не всё так просто, ведь количество баллов и звёзд – показатель очень усреднённый, обобщённый. По какому-то параметру ТС может оказаться действительно на высоте, по другому же аспекту оно может заметно уступать конкурентам. При этом средний рейтинг автомобиля будет казаться вполне приемлемым.

Каждый отчёт безопасности дополняется схематичным изображением повреждений манекенов. Зоны поражения, в зависимости от серьёзности травм, окрашены в различные цвета, от красного до зелёного. При рассматривании картинки интуитивно понятно, на какие участки тела «жертвы» во время столкновения пришлось больше всего нагрузки. Подобные обозначения помогают легко считывать любой краш-тест, даже если его результаты опубликованы на иностранном языке.

Нелишним будет ознакомиться и с видео краш-теста, а также изучить комментарии к испытанию. В последних часто фигурирует действительно важная информация, зафиксировать которую в графиках и схемах иногда просто нереально. Например, в сносках можно встретить уточнение, что при ударе у автомобиля протёк бензобак или т.п.

Вместо заключения

Конечно, выбирая себе машину, есть смысл ориентироваться на результаты участия аналогичных моделей в краш-тестах. Но при анализе данных важно обращать внимание на год проведения этих испытаний и конкретную методику их оценки.

Однако, думать, что покупка ТС, имеющего высокий рейтинг, станет залогом исключительной безопасности на дороге, крайне неосмотрительно. Ведь испытуемая машина в условиях, отличных от лабораторных, может повести себя совершенно непредсказуемо. Именно поэтому так важно всегда соблюдать ПДД, не превышать рекомендуемый скоростной режим, не игнорировать средства и правила пассивной системы безопасности. Пристёгивайтесь ремнями, а не просто вставляйте в блок крепления заглушку, не закидывайте ноги на приборную панель, перевозите детей в специальных удерживающих устройствах согласно их возрасту, для транспортировки вещей используйте багажник, а не пространство салона, тем самым давая возможность спроектированным элементам пассивной безопасности авто сработать в момент Х на полную мощность. Только если водитель и пассажиры будут адекватно вести себя во время движения, можно надеяться, что их жизнь в момент аварии будет по возможности сохранена, а здоровью будет нанесён минимальный вред.