前風(fēng)擋玻璃是汽車必不可少的組成部件， 具有良好的光學(xué)性能和力學(xué)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(shí)也是行人保護(hù)的關(guān)鍵零件之一。

在NCAP行人保護(hù)測(cè)試中，姿態(tài)較低或者前懸較低的車型，測(cè)試點(diǎn)會(huì)落在前風(fēng)擋玻璃上。規(guī)程中對(duì)距離“風(fēng)擋玻璃安裝框架超過(guò)165mm”且“沿頭型試驗(yàn)速度矢量方向測(cè)量風(fēng)擋玻璃底部100mm以內(nèi)沒(méi)有其他結(jié)構(gòu)”的點(diǎn)可以被認(rèn)定為默認(rèn)綠色[1]，該點(diǎn)行人頭部的傷害值HIC理論上小于650，即可以得到滿分成績(jī)。

圖1風(fēng)擋玻璃邊緣測(cè)量[1]

通常情況下我們會(huì)認(rèn)為該區(qū)域是安全區(qū)域，不需要進(jìn)行測(cè)試。但是，近年來(lái)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)“安全區(qū)域”現(xiàn)在并不是想象中那么安全！這些區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果可能是黃色、橙色、棕色、甚至是最危險(xiǎn)的紅色狀態(tài)。

圖2 某車型色塊圖

這種異?，F(xiàn)象已經(jīng)被越來(lái)越多的認(rèn)證機(jī)構(gòu)及整車廠發(fā)現(xiàn)，其中歐洲最新發(fā)布的ECE R127.03中將前風(fēng)擋玻璃納入測(cè)試區(qū)域，同時(shí)對(duì)這種前風(fēng)擋玻璃的非典型碎裂現(xiàn)象進(jìn)行了定義：頭型沖擊器撞擊前風(fēng)窗玻璃試驗(yàn)過(guò)程中，前風(fēng)窗玻璃的完整性保持1 ms以上不碎裂；或時(shí)間加速度曲線中有大于500 m/s2的非典型長(zhǎng)波峰且持續(xù)時(shí)間超過(guò)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(fēng)擋玻璃后加速度迅速增大，非典型碎裂的玻璃表現(xiàn)良好的彈性，在1.6ms加速度達(dá)到最大值， 5.0ms風(fēng)擋玻璃下側(cè)非撞擊位置開(kāi)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(wǎng)狀”碎裂形式不同。

圖4 某車型某位置撞擊時(shí)刻玻璃變形及曲線

在研究過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)前風(fēng)擋玻璃的成型工藝、玻璃厚度、退火時(shí)間長(zhǎng)短等都會(huì)影響行人保護(hù)性能。

前風(fēng)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(diǎn)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(fēng)擋玻璃生產(chǎn)效率高、合格率高、制造精度高，同時(shí)一副模具可以長(zhǎng)周期進(jìn)行生產(chǎn)，而且能夠滿足HUD及相關(guān)性能的要求，壓制成型工藝得到各大主機(jī)廠青睞。但是在相同厚度前提下，壓制工藝的前風(fēng)擋玻璃較重力成型工藝的玻璃行人保護(hù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果差，主要原因是前風(fēng)擋玻璃退火不充分導(dǎo)致玻璃局部半鋼化的現(xiàn)象。所以，退火時(shí)間越長(zhǎng)，前風(fēng)擋玻璃的行人保護(hù)性能越好，如圖6所示。

圖5 制造工藝關(guān)系曲線

圖6 退火時(shí)間關(guān)系曲線

前風(fēng)擋玻璃通常是3層結(jié)構(gòu)，包括上下兩層玻璃以及中間的PVB模，通常情況下前風(fēng)擋玻璃的厚度在前風(fēng)擋玻璃通常是3層結(jié)構(gòu)，包括上下兩層玻璃以及中間的PVB模，通常情況下前風(fēng)擋玻璃的厚度在4.96mm（2.1mm +0.76mm+ 2.1mm）左右，某些車型也會(huì)使用單片2.3mm厚度的玻璃. 相同工藝前提下，前風(fēng)擋玻璃越厚，行人保護(hù)頭部傷害值HIC越大，如圖8所示。

圖7 前風(fēng)擋玻璃三層結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 玻璃厚度關(guān)系曲線

隨著C-NCAP及Euro NCAP行人保護(hù)頭部測(cè)試區(qū)域的擴(kuò)大，會(huì)有更多的行人測(cè)試點(diǎn)位于前風(fēng)擋玻璃區(qū)域。國(guó)內(nèi)外法規(guī)研究小組計(jì)劃將前風(fēng)擋玻璃區(qū)域納入測(cè)試范圍，同時(shí)，ECE R127.03中規(guī)定，2028年7月7日以后非典型碎裂的前風(fēng)擋玻璃車輛不可以售賣。行業(yè)內(nèi)急需解決前風(fēng)擋玻璃非典型碎裂問(wèn)題，我們也會(huì)繼續(xù)進(jìn)行非典型玻璃碎裂的相關(guān)研究工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程 第5部分行人保護(hù)評(píng)價(jià)方法，http://www.c-ncap.org/

[2] Proposal for the 03 series of amendments to UN Regulation No. 127 (Pedestrian Safety)