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簡述非典型碎裂前風擋玻璃對行人保護的影響
前風擋玻璃是汽車必不可少的組成部件， 具有良好的光學性能和力學性能，能在一定程度上起到保障乘員的駕駛和乘坐安全，同時也是行人保護的關鍵零件之一。
在NCAP行人保護測試中，姿態(tài)較低或者前懸較低的車型，測試點會落在前風擋玻璃上。規(guī)程中對距離“風擋玻璃安裝框架超過165mm”且“沿頭型試驗速度矢量方向測量風擋玻璃底部100mm以內沒有其他結構”的點可以被認定為默認綠色[1]，該點行人頭部的傷害值HIC理論上小于650，即可以得到滿分成績。
圖1風擋玻璃邊緣測量[1]
通常情況下我們會認為該區(qū)域是安全區(qū)域，不需要進行測試。但是，近年來的試驗發(fā)現“安全區(qū)域”現在并不是想象中那么安全！這些區(qū)域試驗結果可能是黃色、橙色、棕色、甚至是最危險的紅色狀態(tài)。
圖2 某車型色塊圖
這種異?，F象已經被越來越多的認證機構及整車廠發(fā)現，其中歐洲最新發(fā)布的ECE R127.03中將前風擋玻璃納入測試區(qū)域，同時對這種前風擋玻璃的非典型碎裂現象進行了定義：頭型沖擊器撞擊前風窗玻璃試驗過程中，前風窗玻璃的完整性保持1 ms以上不碎裂；或時間加速度曲線中有大于500 m/s2的非典型長波峰且持續(xù)時間超過3 ms的波峰[2]，如圖3所示。
圖3
如圖4所示，行人頭型撞擊前風擋玻璃后加速度迅速增大，非典型碎裂的玻璃表現良好的彈性，在1.6ms加速度達到最大值， 5.0ms風擋玻璃下側非撞擊位置開始碎裂并迅速整體碎裂，最終碎裂形式為“雪花狀”，與以往玻璃的“蛛網狀”碎裂形式不同。
圖4 某車型某位置撞擊時刻玻璃變形及曲線
在研究過程中我們發(fā)現前風擋玻璃的成型工藝、玻璃厚度、退火時間長短等都會影響行人保護性能。
前風擋玻璃的成型工藝主要有兩種，一種是重力成型工藝，一種是壓制成型工藝。重力成型工藝，顧名思義就是依靠自身重力成型的一種工藝，將平板玻璃放在成型模具上加熱到軟化點溫度以上，玻璃在自重力作用下貼合模具即可成型。壓制成型工藝，是指平板玻璃加熱到軟化狀態(tài),依靠模具壓制成型。這種工藝制作的前風擋玻璃生產效率高、合格率高、制造精度高，同時一副模具可以長周期進行生產，而且能夠滿足HUD及相關性能的要求，壓制成型工藝得到各大主機廠青睞。但是在相同厚度前提下，壓制工藝的前風擋玻璃較重力成型工藝的玻璃行人保護實驗結果差，主要原因是前風擋玻璃退火不充分導致玻璃局部半鋼化的現象。所以，退火時間越長，前風擋玻璃的行人保護性能越好，如圖6所示。
圖5 制造工藝關系曲線
圖6 退火時間關系曲線
前風擋玻璃通常是3層結構，包括上下兩層玻璃以及中間的PVB模，通常情況下前風擋玻璃的厚度在前風擋玻璃通常是3層結構，包括上下兩層玻璃以及中間的PVB模，通常情況下前風擋玻璃的厚度在4.96mm（2.1mm +0.76mm+ 2.1mm）左右，某些車型也會使用單片2.3mm厚度的玻璃. 相同工藝前提下，前風擋玻璃越厚，行人保護頭部傷害值HIC越大，如圖8所示。
圖7 前風擋玻璃三層結構示意圖
圖8 玻璃厚度關系曲線
隨著C-NCAP及Euro NCAP行人保護頭部測試區(qū)域的擴大，會有更多的行人測試點位于前風擋玻璃區(qū)域。國內外法規(guī)研究小組計劃將前風擋玻璃區(qū)域納入測試范圍，同時，ECE R127.03中規(guī)定，2028年7月7日以后非典型碎裂的前風擋玻璃車輛不可以售賣。行業(yè)內急需解決前風擋玻璃非典型碎裂問題，我們也會繼續(xù)進行非典型玻璃碎裂的相關研究工作。
參考文獻：
[1] 中國新車評價規(guī)程 第5部分行人保護評價方法，http://www.c-ncap.org/
[2] Proposal for the 03 series of amendments to UN Regulation No. 127 (Pedestrian Safety)
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