不再遥不可及-从天而降的汽车技术之ABS防抱死制动系统
高科技的广泛应用让汽车变得越来越安全和智能,殊不知,很多高科技就是源自于高大上的航空器,随着科学技术的发展,才变得贴近人们生活。本次,我们就以不再遥不可及为主题,细数一些已普遍“飞入”汽车的飞机高科技,看一看它们原来的样子,并且推算一下还将有哪些新技术会“飞”入我们的汽车中。
导语:目前,已经有很多应用在飞机中的技术下放到汽车之中,本次我们就介绍一下目前已在汽车中得到普及的ABS防抱死制动系统
一、什么是ABS防抱死制动系统
ABS是防抱死制动系统的英文缩写, 英文的全称是Anti-lockBrakingSystem,或者是Anti-skidBrakingSystem。该系统在制动过程中可自动调节车轮制动力,防止车轮抱死以取得最佳制动效果。
通常,汽车在制动过程中存在着两种阻力:一种阻力是制动器摩擦片与制动鼓或制动盘之间产生的摩擦阻力,这种阻力称为制动系统的阻力,由于它提供制动时的制动力,因此也称为制动系制动力;另一种阻力是轮胎与道路表面之间产生的摩擦阻力,也称为轮胎——道路附着力。如果制动系制动力小于轮胎—道路附着力,则汽车制动时会保持稳定状态,反之,如果制动系制动力大于轮胎——道路附着力,则汽车制动时会出现车轮抱死和滑移。
如果前轮抱死,汽车基本上沿直线向前行驶,汽车处于稳定状态,但汽车失去转向控制能力,这样驾驶员制动过程中躲避障碍物、行人以及在弯道上所应采取的必要的转向操纵控制等就无法实现。如果后轮抱死,汽车的制动稳定性变差,在很小的侧向干扰力下,汽车就会发生甩尾,甚至调头等危险现象。尤其是在某些恶劣路况下,诸如路面湿滑或有冰雪,车轮抱死将难以保证汽车的行车安全。另外,由于制动时车轮抱死,从而导致局部急剧摩擦,将会大大降低轮胎的使用寿命。
ABS防抱死制动系统可以说能够缩短刹车距离和避免因抱死而无法实现控制的情况发生,目前已经在汽车中得到普及,其实,这种技术最初源自于飞机。
二、ABS的由来
上世纪20年代,飞机所采用的的刹车系统需要较长的距离才能将飞机刹停,并且很容易在工作时将轮胎刹爆。为了能够对这一问题加以改进,法国飞机兼汽车设计师夏布里埃·伏瓦辛(Gabriel Voisin)率先提出了飞机起落架机轮防抱死制动系统的概念,随后他设计出了一个脉冲制动系统,实验证明飞机降落滑跑距离不仅缩短了30%,刹车时起落架轮胎爆胎的情况也消除了,驾驶员可以放心把起落架的制动力加到最大。不过,ABS防锁死制动系统真正在航空领域流行还要等到二十多年后的20世纪50年代。
图注:1919~1932年的Junkers F.13。那时的飞机无ABS系统,降落只能靠抱死及土制跑道的阻力停止
图注:法国飞机兼汽车设计师夏布里埃·伏瓦辛(Gabriel Voisin)
图注:英国闪电战斗机
图注:英国彗星2C客机
图注:中国购买用作领导人专机的英国三叉戟客机
图注:只生产了54架的英国VICKERS VC10
时间进入20世纪40年代中期以后,随着喷气式飞机的逐渐发展,尤其是中、大型喷气式飞机开始出现,更大重量的飞机意味着在降落滑跑时也需要更长距离的跑道,以及性能更加优秀的刹车系统,航空领域对于ABS防抱死制动系统的需求也日显迫切。于是,英国邓禄普公司研制了Maxaret制动系统,这是第一个实用型ABS防锁死制动系统,英国的20世纪50年代研制的新一代喷气飞机都装备了这套制动系统,如闪电战斗机、彗星2C客机、三叉戟客机和VC10等等。
图注:法国协和式超音速客机首次采用了电控防抱死制动系统
图注:即便客机已经普及了防抱死制动系统,也会因为跑道、轮胎等保养原因,导致轮胎爆胎
不过,由于当时的防抱死制动系统还属于机械控制,制造成本较高,并且可靠性还不够稳定,因此虽然很多汽车厂商已经意识到这种技术有助于优化汽车的刹车性能、尤其是在湿滑路面上刹车的性能,但并没有在汽车领域里得到普及。随着1969年协和式超音速客机首次采用了电子控制的防抱死制动系统,这项技术才真正得到了大部分汽车厂商的认可与重视,于是在20世纪70年代,一些豪华汽车上开始装备防抱死制动系统。
三、ABS在汽车上的应用
现在的ABS都是电子式,而最早的ABS却是机械式。在20世纪50年代,防抱死制动系统开始逐步在汽车上进行试验,1951年时,Goodyear航空公司将机械式ABS搭载在载重卡车上进行试验。而到了1954年,法国航空公司的机械式ABS系统才在福特汽车公司的林肯Capri Convertible上进行试验。
图注:1954年,林肯Capri Convertible率先搭载了机械式ABS系统
1968年英国的跑车制造商Jensen在其四驱跑车FF上推出了机械式的Dunlop Maxaret系统。这个Dunlop Maxaret系统就是ABS的雏形,是一种纯机械结构,制动频率很低,虽然与现今的电子化ABS技术差异稍大,但在制动时仍可以帮助汽车改变方向。
图注:Jensen FF
到了1978年,ABS系统有了突破性发展。博世公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABS系统,并批量装于奔驰轿车上。由于微处理器的引入,使ABS系统开始具有了智能,从而奠定了ABS系统的基础和基本模式。
图注:1978年,Mercedes-Benz W116搭载了ABS系统
目前,ABS系统在汽车上的应用越来越广泛,已成为绝大多数类型汽车的标准装备,包括卡车、客车甚至是摩托车等。并且,在绝大部分国家和地区,由于法律法规的强制规定,各类车型的ABS装备率已达100%。
2、ABS系统的扩展
由于ABS系统得到了快速普及,基于ABS系统研发的EBD(制动力分配)、ESP(车身稳定控制系统)等也得到了快速发展和普及,并且,以上述技术为基础的自动巡航控制、甚至是自动驾驶技术也已向我们走来。