论文部分内容阅读

这一天,美国乔治亚洲的亨利警官在例行巡逻时截住了一位超速驾车者。亨利警官告诉他车速达到了每小时140公里,已经超速,需要对他进行处罚。不料,违章者不但不接受处罚,反而突然掏出一把手枪对准亨利警官连开两枪,子弹击中了亨利警官的胸膛。幸亏亨利警官身上的防弹背心挡住了子弹,帮助他捡回了一条性命(图1)。
防弹背心既要保证安全,又要兼顾轻便。然而,早期的防弹背心虽然能够防弹,但往往大而硬。所以制造商们一直推陈出新,努力设计出既轻便又灵活的防弹背心,而新式的防弹背心必须经过测试。
弹道测试在克兰菲尔德大学的一片树林里进行。专家们用黏土做成模拟人。将黏土模拟人加热到35摄氏度,使其密度达到相当于真人的程度,这样测试结果才真实。测试使用的枪支可换装各种规格的枪管,可以发射从“沙漠之鹰”到来复枪等各种口径的子弹。

测试开始了,装弹、预备、射击!完成测试需要发射6颗子弹。子弹以每小时1600多公里的速度飞行,要是击中没有防护的人体,后果可想而知。
测试结果,防弹背心成功地阻止了子弹穿透,但是子弹还是对“人体”造成了一些伤害,因为防弹背心被子弹击中后留下一些凹痕。这表明防弹背心受到子弹强大的冲击力后仍然可能对人体造成伤害。不过这种伤害最多也许会断几根肋骨,因为有了防弹背心的保护就不会致人死命了。
按照理论要求,防弹背心允许被子弹击中后留下凹痕,但这个凹痕的深度是有标准的。美国的标准是50毫米。实际上,为保险起见,制造商都提高了凹痕深度的标准,一旦凹痕深度超过25毫米,防弹背心就不合格了。

由于工作和环境不同,对防弹背心的要求也不同。甚至不同的国家要求也不一样。比如,英国的警察最容易受到刀刃的攻击,所以防弹背心需要具备防弹和防刀刃两种功能(图2)。
应当说,防弹背心对阻止子弹的杀伤比对尖刀的防护更容易一些,子弹是借助冲击力来穿透物体,而尖刀是借助刀尖本身来刺透物体。专家们在测试中将尖刀连上传感器,以测量出尖刀刺出的压力。
伊恩用尽全身力气持刀刺出,其穿刺力为15焦耳,但是刀刺不进防弹背心。因为这个防弹背心可以防止45焦耳的穿刺力。专家们还使用机械装置以每小时320公里的速度发射小刀,但也无法刺透防弹背心。这件防弹背心通过了测试。
21年前的汽车故障不断,现在的情况完全不一样了。英国在道路上跑的汽车有2100万辆,使用期内平均才维修3次。为什么现在的汽车质量变得这么可靠呢?这是因为汽车在出厂之前,专家们想方设法来破坏汽车,加强了对汽车安全性能的测试。

在英国伯明翰附近的盖顿有一家汽车公司,他们定期设计出各种方案来摧毁全新的汽车,以测试引擎、车体和零件的安全性及可靠性。为此,仅2004年就耗资1亿多英镑。
这些汽车测试看起来近于疯狂,但目的却是非常严肃的。可以设想,就算一个买车人一辈子只遇到过一次这种情况,都有可能产生严重的后果。为此,在汽车设计和测试中都要尽可能估计到会发生哪些意外,并模拟可能发生的情况进行破坏性测试,以使汽车更加安全。
英国因汽车交通事故而死亡和重伤的比例在持续下降,对司机和乘客的保护成了汽车制造商主要的卖点。很显然,汽车想要能够经受得住非常严重的破坏,必须非常坚固。

测试时,汽车在1米多深的水中行驶,水下的路面坑洼不平,加上水的阻力,车子摇晃很厉害。接下来在倾斜35度的地面上测试,车身颠簸更加厉害。汽车只有经过各种毁灭性的测试,专家们才会放心(图3)。
汽车的安全气囊曾成功地挽救过事故车辆的驾驶员生命,于是,有人设想将这一方法运用到摩托车上,以此来保护摩托车驾驶员的生命安全。
1997年,英国有509名摩托车驾驶员死在道路上。当撞击速度达到每小时48公里,驾驶员撞到汽车并从摩托车上被抛下来后,很容易落在另外的车道上被其他车辆碾压,从而造成第二次受伤。所以交通研究实验室的人们做了很多设想:既然安全气囊对汽车有用,为什么不能将它改造后用在摩托车上呢?
试验成功了,安全气囊成功地吸住了模拟人,防止他从摩托车上摔出去,从而避免受到伤害。由此得出这样的结论:摩托车安全气囊如果投入使用,将会大大降低摩托车驾驶者在路上的死亡率(图4)。
人的一生有1/3的时间是在床上度过的,因此,睡床必须能够承受各种压力。

在“沉默夜晚”的测试实验室里,有个叫“铁人”的机器。“铁人”机器专门模拟“平均先生”和“平均太太”睡觉的习惯动作,这两个铁家伙要连续翻转2.5万次来模拟人的翻身动作,这相当于床垫被使用了10年。
臀部和胳膊肘最容易对床垫造成磨损,如果你每天早上起来习惯先坐在床边伸个懒腰,你一定很高兴床垫的边缘部分也经过了测试,那是用一个“石头臀部”来进行模拟测试的(图5)。
有时候,小孩会在床垫上蹦蹦跳跳,这就要测试床垫弹簧的弹性是否能够经得住小孩这种蹦跳带来的压力。一张床垫形成商品之前的测试相当全面。
对潜水员来说,没有什么比遇到大白鲨的袭击更可怕的事情了。罗德尼·福克斯对此深有体会,1963年,他差一点成为鲨鱼的午餐。在与死亡擦肩而过之后,他寻找出这个冷血杀手攻击人的原因——可能是受到潜水员的潜水服颜色的刺激: 鲨鱼对黑色的潜水服不感兴趣,相反对红色的潜水服很兴奋。看来要在鲨鱼出没的附近潜水,就不能穿着红色的潜水服(图6)。

有一个安全设想就是设置“鲨鱼笼”,让潜水员置身于“鲨鱼笼”中,将鲨鱼隔离在外面。但这个新设计是否能够保护潜水员的安全呢?这需要经过测试。测试开始了,大白鲨围着笼子游来游去。它发现够不着潜水员,但是它不断攻击潜水员佩戴的红色气管。测试结果是: 笼子对于防止大白鲨的攻击完全有效,但潜水员所佩戴的气管的颜色需要重新考虑。
更有人搞出这样的发明:穿上锁链盔甲潜水服来对付鲨鱼的撕咬。这一招是否能行,只有测试后才会知道。
穿上锁链盔甲潜水服的潜水员很快引来了一条鲨鱼。这条鲨鱼的体形虽然不太大,但它不断地攻击,终于将潜水员的锁链盔甲潜水服撕开了一个大口子,但并没有伤害到潜水员。最终锁链盔甲潜水服通过了测试。不过到目前为止,还没有人敢用这个方法来对付大白鲨(图7)。

也许你不太相信,大约有1/3的人惧怕乘坐飞机出行,主要原因是害怕飞机失事。因此,飞机的安全问题必须严肃对待。
美国航空航天局与联邦航空局共同研究得出: 航空燃料油蒸发后会成为高度易燃的油雾,如果能阻止燃料雾化,就有可能阻止起火。他们根据这一理论在一架波音飞机上进行测试。一旦测试成功,飞机的安全将会发生革命性的突破。为此,整个测试准备工作费时1年多,耗资800万英镑。
飞机加满了新型燃料——“反雾化煤油”,座位上坐满了测试的模拟人,在飞机降落区域预先安置了锋利的不锈钢切割机,飞机降落时燃料箱对准切割机,以便切割机立即切开燃料箱,使燃料油溢出并雾化。
一切准备妥当后,飞机起飞了。先是爬升到一定高度后开始降落。但是,飞机偏离航道,左翼撞到了地面。这个意外使切割机没有能够切开燃料箱,而是切到了引擎。引擎的巨大热量使本来应该起防止雾化作用的煤油失去了作用,并引发了大火(图8)。
那么,飞机上的“乘客”是否还活着呢?机身基本完整,测试的模拟人受到的冲击力显示他们都可能存活; 甚至机长也没生命危险,只是伤得比较厉害。坠机时在机舱内有火光闪过,但没有威胁到乘员的生命,6个紧急出口还能打开,但因为外面烈火熊熊,乘客无法使用这些出口。
这次测试虽然没有成功,但它为飞机的安全提供了其他很有价值的资料。