Гибнут вместо людей: манекены для краш-тестов⁠⁠

Средства автомобильной безопасности, какими мы их знаем, появились совсем недавно. Однако на то, чтобы выделить уровни пассивной и активной безопасности и развивать их эффективность, понадобилось около 100 лет. Исследования в этой области проводятся и сейчас, но они были бы куда менее информативными без соответствующих испытателей, которыми являются имитирующие человека манекены…

Последствия резонансных ДТП

Как ни странно, первое дорожно-транспортное происшествие, приведшее к гибели человека, было зарегистрировано 31 августа 1869 года, то есть задолго до того, как первые бензиновые самоходные коляски увидели свет. Погибшая Мэри Уорд была англичанкой, а сбило ее транспортное средство с паровым двигателем.

В США первая зафиксированная авария с участием классического автомобиля произошла 13 сентября 1899 года – обитатель Нью-Йорка Генри Блисс был задавлен насмерть, когда выходил из троллейбуса.

В те времена персональные автомобили были большой редкостью, об опасности, которую они представляли для окружающих, конечно же, никто не думал. Но когда неприятные инциденты стали регулярно повторяться, муниципальные власти крупных населенных пунктов приступили к упорядочению уличного движения, а производители авто стали думать, как сделать самоходную повозку безопаснее.

Проблема заключалась в том, что для проведения испытаний требовались подопытные. К примеру, для изучения последствий лобового столкновения автомобиля и пешехода мешки, набитые сеном или песком, не подходили, так как по ним не удавалось определить степень нанесенных увечий. А использовать более жесткие препятствия тоже было опасно, так как от возможных травм не были защищены ни водитель, ни пассажиры тестируемых экипажей (автоматики ведь еще не существовало).

Первые моделирования ДТП с участием автомобиля и пешехода были проведены Детройтским университетом Уэйна, а в качестве манекенов применялись… человеческие трупы. Причем подбирались тела людей, умерших естественной, а не насильственной смертью, чтобы точнее определялся характер нанесенных автомобилем травм. Этическая сторона вопроса была улажена безапелляционным аргументом о том, что данные тела в будущем помогут спасти человеческие жизни.

Такая участь даже считалась почетной, поэтому, когда мы узнаем в кино или из книг, что человек завещал свое тело науке, стоит иметь в виду, что его могли использовать и таким вот образом.

Живые участники аварийных тестов

В это трудно поверить, но участие добровольцев в моделировании автокатастроф только приветствовалось. В середине 1950-х годов в Зал автомобильной славы свои имена вписали полковник военно-воздушных сил США Джон Пол Стэпп и профессор Лоуренс Патрик из Университета округа Уэйн.

На обоих указанных добровольцах проверялось влияние на человеческий организм экстремального замедления. Полковник Стэпп ранее уже отметился участием в испытаниях ракетных саней, замедлявшихся за 1,4 секунды со скорости более 677 км/ч до нуля. Конечно же, данные исследования были очень результативными, а полученный опыт бесценен, что не отменяло крайней опасности экспериментов, так как нагрузки на человеческий организм были беспрецедентными и могли привести к травмам, несовместимым с жизнью.

Кроме того, процедура оценки травматизма при проведении краш-тестов нуждалась в улучшении, но применения человеческих трупов для этого было уже недостаточно. Логичным выходом из положения было участие животных, но против этого выступили различные профильные организации и экологические активисты, что затрудняло процесс исследования.

Тем не менее испытания на животных сыграли важную роль в развитии автомобильной безопасности. Благодаря этому инженеры смогли внедрить в массовое производство складывающуюся рулевую колонку, способную предотвратить летальный исход и исключить пробитие ею грудной клетки водителя при сильном столкновении. Впервые такая колонка была применена в моделях Chevrolet в 1965 году. Крайне полезными в этих исследованиях стали… свиньи, чей организм по своему строению напоминал человеческий.

Использование манекенов

После того как испытания на животных и людях-добровольцах достигли своего этического и технического предела, к процессу дальнейших исследований были привлечены манекены. Первый человеческий имитатор был разработан доктором наук Сэмюэлем В. Олдерсоном в его исследовательской лаборатории Alderson Research Labs (ARL) совместно с Sierra Engineering Co в 1949 году.

В автомобильную промышленность он перешел из авиационной, где применялся для тестирований катапультируемых кресел пилотов, авиационных шлемов и ремней безопасности. Из-за данной специфики манекен по прозвищу Sierra Sam был намного выше и тяжелее среднестатистического мужчины.

На основе этого имитатора позже компания Alderson специально разработала для нужд компаний General Motors и Ford манекен VIP-50, а Sierra Engineering Co со своей стороны предоставила модель Sierra Stan. По просьбе автопроизводителей лучшие качества обоих имитаторов были объединены в новую модель, названную Hybrid I. Именно она стала основой для последующих поколений высокотехнологичных испытательных манекенов.

Технически имитаторы Hybrid лишь с виду напоминают манекены для рекламы одежды, которые мы привыкли видеть в супермаркетах. На самом деле это сложные устройства, снабженные множеством механизмов и датчиков. Они имеют функциональные шарниры, точно имитирующие коленные, плечевые и локтевые суставы, сложный аналог человеческого позвоночника и массу интегрированного оборудования, точно документирующего полученные в ходе краш-тестов повреждения. Любопытно, что изначально представители класса Hybrid являлись копиями тела взрослого мужчины, поскольку именно последние долгое время считались основной целевой аудиторией автомобильных брендов.

Лишь в 1976 году у версии Hybrid III появилась многочисленная «семья», состоявшая из женского имитатора, а также трех детей-манекенов десяти-, шести- и трехлетнего возраста. Кроме того, основной испытатель-имитатор получил большую вариативность исполнения, благодаря чему у инженеров появилась возможность сравнения того, как результаты аварии влияют на людей разного телосложения и размеров.

Конечно же, у модели Hybrid III имелся ряд ограничений, но благодаря универсальной конструкции ее детали были взаимозаменяемыми и позволяли адаптировать её к различным ситуациям. Изначально данный манекен был разработан для измерения силы лобового удара и оказался менее результативным при боковых ударах, опрокидывании и ударах сзади. Однако модели-имитаторы человеческого тела постоянно совершенствовались, поэтому современные манекены классов THOR или THUMS отличаются от Hybrid III так же, как кроманьонец отличался от «человека умелого».

***

Как вы поняли, эволюция испытательных манекенов продолжается: сегодня почти у каждого крупного автопроизводителя есть собственные модели, имитирующие представителей различных целевых групп, включая беременных женщин, мам с грудными младенцами, детей различного возраста, мужчин с лишним весом и пожилых людей.

Каждая из таких моделей благодаря сложному высокоточному оборудованию способна записывать множество переменных величин, включая скорость удара, раздавливающее усилие, скорость сгибания, складывания и замедления при столкновении. И лишь на основе полученных данных технологии пассивной и активной автомобильной безопасности постоянно развиваются и совершенствуются.