Создан материал, который защитит водителя и пассажиров при лобовых ДТП

Лобовые столкновения по-прежнему считаются одними из самых тяжелых по последствиям. При таком ударе энергия очень быстро передается кузову и пассажирам, поэтому задача инженеров — заставить переднюю часть автомобиля поглощать эту энергию максимально управляемо. Чем плавнее и равномернее происходит замедление, тем ниже пиковые нагрузки на человека и тем меньше риск тяжелых травм. Именно поэтому специалисты постоянно ищут новые материалы и конструкции, способные повысить пассивную безопасность.

Что предложили исследователи

Новый подход связан с использованием композитной металлической пены. Разработку изучали Аман Каушик и Афсанех Рабиеи из Университета штата Северная Каролина.

По данным Earth.com, материал способен сделать переднюю часть автомобиля эффективнее при поглощении энергии лобового удара. Компьютерное моделирование показало, что силовые элементы, заполненные такой пеной, выдерживают столкновения на более высокой скорости до достижения пороговых значений, связанных с тяжелыми травмами.

Как устроена композитная металлическая пена

В основе материала лежит матрица из нержавеющей стали, внутри которой размещено множество небольших полых металлических сфер, заполненных воздухом. При сильном сжатии эти сферы начинают последовательно деформироваться, а давление газа внутри них возрастает.

За счет этого сопротивление материала увеличивается по мере роста скорости воздействия. В результате ударная нагрузка распределяется иначе: замедление становится более равномерным, а не резким. Это важно, потому что именно резкие пиковые перегрузки часто приводят к наиболее опасным травмам.

Фото: earth.com

Как проводилось сравнение

Ученые сравнили три варианта продольных элементов передней части кузова. Все они имели одинаковую массу и длину, чтобы сравнение было корректным. В одном случае использовался новый наполнитель, а в двух других — уже существующие конструкции: прямоугольная и двойная восьмиугольная. При этом все испытания проводились в компьютерной среде, а не на реальных автомобилях.

То есть речь идет о математическом моделировании, которое позволяет оценить поведение конструкции, но пока не заменяет полноценный краш-тест.

Результаты при различных скоростях

При ударе на скорости примерно 88 км/ч вариант с металлической пеной показал заметно лучшие результаты. По сравнению с двойной восьмиугольной конструкцией аналогичных размеров и массы он обеспечил примерно на 38% меньшие пиковые значения силы и замедления. Кроме того, показатели тяжести столкновения и критерий травмирования головы HIC снизились примерно на 45%. Это означает, что новая конструкция могла бы существеннее гасить энергию удара и тем самым уменьшать нагрузку на людей внутри автомобиля.

При дальнейшем увеличении скорости преимущество нового наполнителя также сохранялось. Один из вариантов с металлической пеной достиг порогового значения тяжести аварии при скорости около 97 км/ч, а предельного показателя HIC — примерно при 124 км/ч. Для двойной восьмиугольной конструкции соответствующие пределы наступали при скоростях приблизительно на 34% и 40% ниже. Иными словами, традиционная конструкция раньше достигала опасных значений, тогда как вариант с композитной пеной сохранял защитные свойства в более широком диапазоне скоростей.

Что пока остается за рамками исследования

Полученные результаты нельзя приравнивать к полноценному краш-тесту автомобиля. Модель описывала работу только передних силовых элементов и не включала ремни безопасности, подушки и манекен. Это значит, что итоговое поведение реальной машины может отличаться, ведь в нем участвуют многие системы пассивной безопасности.

Следующим этапом исследователи планируют провести физические испытания по протоколам американского регулятора. Только после таких тестов можно будет делать более уверенные выводы о практической применимости разработки.

Практическое значение и перспективы

Если дальнейшие испытания подтвердят результаты моделирования, композитная металлическая пена может стать важным шагом в развитии безопасных кузовных конструкций. Она сочетает легкость, прочность и способность поглощать энергию удара, а это особенно ценно для современных автомобилей, где инженеры стремятся одновременно снизить массу и повысить защиту пассажиров. Кроме того, более равномерное замедление при ударе потенциально снижает риск травм головы и грудной клетки.

Однако до массового внедрения технологии предстоит решить вопросы стоимости, технологичности производства и совместимости с существующими платформами.

Источник: rusdtp.ru