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你造吗?汽车前风挡玻璃可不简单

要问汽车上最大的玻璃是哪个,毫无疑问就是前风挡玻璃了。这种作为最大迎风面而存在的汽车附件,主要起着防护作用。然而看似简单的前风挡玻璃却是相当有内涵的“护卫”一枚。

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汽车前风挡玻璃的历史变迁

汽车最早是依附马车而设计的,当时车速低,并没有设计前风挡玻璃。然而坐在这样的汽车上经常会有一种很酸爽的现象发生,那就是经常会与蚊虫、飞石等来一个亲密接触。为了避免这种情况发生,大家会用护目镜来保护自己。

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随着汽车速度变得越来越快,光靠简单的护目镜已经难以抵挡高速冲击而来的各种不明物,于是在上世纪二十年代,制造商开始在汽车上加装简单的玻璃来挡风,当时的这种玻璃并没有什么特别之处。

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而汽车事故的不断频发,制造商发现简单的玻璃结构并不能达到很好的安全要求。特别是在高速运动发生破裂时,飞溅的玻璃会对车内成员和行人产生严重的生命威胁,普通玻璃就此OUT。

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夹层玻璃这种采用了中间胶状膜粘结里外两层玻璃的设计方式应运而生。关于夹层玻璃的规模化生产大概始于1910年前后,起初是在两片玻璃之间添加骨胶、赛璐璐片等有机材料。后来美国于1938年研制成了聚乙烯醇缩丁醛胶片,也就是我们常说的PVB胶片,其对无机玻璃有很好粘结力,具有透明、耐热、耐寒、机械强度高等特性,是制造夹层玻璃用的最佳粘合材料,这种胶片后来也成为了使用得最为广泛的中间膜材料。

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由于中间膜的存在,玻璃的抗冲击性能大大提高了,即使发生了严重的撞击事故,中间的胶状膜也可以在受损严重的情况下粘附破损的玻璃,保证玻璃不会轻易脱落。

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当然,并不是所有汽车都采用了夹层玻璃。

GB7258-1997(机动车运行安全技术条件)规定:机动车门窗必须使用安全玻璃,使用的安全玻璃应符合GB9656的要求。汽车的前风档玻璃应采用夹层玻璃或部分区域钢化玻璃,其它车窗可采用钢化玻璃。

那么机规中提到的部分区域钢化玻璃又是什么呢?

部分区域钢化玻璃与普通钢化玻璃相似,主要区别于发生碰撞后的破碎方式。

钢化玻璃破碎后会形成大小相当的细小碎块,导致无法观察前方环境,发生二次事故。而部分区域钢化玻璃则不同,它一旦破碎后,视区内的玻璃碎片较大,周边部份碎片较小,这种破碎方式尽可能的保证了一定的能见度。

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通常钢化玻璃是在玻璃达到一定温度后将两面均匀、快速冷却,而区域钢化玻璃是将玻璃加热到一定温度后,将玻璃进行不同强度的冷却,这种不均匀冷却方式使得主视区和周边区具有不同的应力,改变了原钢化玻璃的破裂方式。

尽管区域钢化玻璃有其自身特点,但它还是钢化玻璃的一种,不可避免玻璃在温差变化大时可能自爆、钢化后不能再加工、比之夹层玻璃有抗冲击能力和光学可视性较差等问题。世界很多发达国家已经淘汰了区域钢化玻璃,规定汽车前挡玻璃必须采用夹层玻璃,而我国现今还是区域钢化玻璃和夹层玻璃并存。

常说的“减速玻璃”并不存在

上文中讲到了一些常见的汽车玻璃,还有一种非常有意思的“减速玻璃”,车辙君打算挑出来单独聊一下。

关于”减速玻璃”的来历,大概始于轿车初入中国时,开惯了大卡车的司机发现轿车有着明显的速度差异,不明所以的司机们臆想着这可能是什么高级的舶来品,如是就有了“减速玻璃”一说。此外,也有人是通过从侧窗和前风档看物体时产生的速度差异感来得到这个结论的。总之不管什么原因,“减速玻璃”莫名的就成了高档品的一员了。

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“减速玻璃”是由视觉误差 行驶平稳性 玻璃质量共同造成的。后两者大家从字面意思上就能理解,简单来说平稳性高和高质量玻璃使得驾驶员疲劳感更低、视线清晰度更高,这里不过多讨论,主要来看看第一种。

先抛一个物理知识,人判断物体运动速度快慢的主要参数是角速度,不是线速度。这句话怎么理解呢,简单来说就是在三维空间中,人眼在感知速度变化的同时还会感知物体大小的变化,而角速度则正好能满足这种要求。

而这种生理习惯带来了一个很有意思的现象,那就是人对迎面而来的物体运动的感知度会没有物体平行于面部时那么强烈。

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从图中公式可以看到,当物体很小(这里的大小指的视线方向上的最大长宽),或者人物距离大于物体时,横向角速度会较纵向角速度小,这在汽车行驶中最常见的。特别是当L很小时,横向角速度不等于零,而纵向角度度等于零,也就是说通过侧窗我们可以感知到物体的运动变化,而通过前风挡却感知不到。

有些朋友认为”减速玻璃”就是夹层玻璃,这种对等的说法车辙君并不太认同,一是在当时的环境下夹层玻璃在中国有无使用还有待考证,二则是夹层玻璃并具备这种特点。

还有那些新式的前挡玻璃

有机玻璃

有机玻璃是由高分子材料通过注塑、挤出或者浇注成型的方法,将塑料制品制成玻璃结构,这带来的好处是其重量、韧性、强度都会优于无机玻璃。由于其优良的综合特性,这种材料现也逐渐被新能源汽车行业所关注,发展前景十分广阔。

例如在2014年的德国塑料加工工业展览会上,赢创工业集团推出了一款针对汽车玻璃而设计的新型模塑材料,是全球首款针对这项应用的PMMA特殊成型材料。

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增强现实技术

增强现实技术,简单说就是用计算机产生实时三维信息,把虚拟信息添加到现实世界的物体上,增强人对真实世界的感知。为了避免中控台分散精力,现在市面上有很多平视显示设备,这些简单的扁平化做法还属于起步阶段,在未来,现实增强技术会更多的出现在汽车前风挡玻璃上,信息的表现也会更加丰富。

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车辙小结

汽车前风挡玻璃作为驾驶员与周围环境的隔绝物,是不可或缺的,从最初的安全需求到将来的科技化要求,它作为人类智慧的载体还在不断进步,未来它还存在着更多的可能性。

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