汽車安全氣囊發展應用之淺析

汽車安全氣囊對減少撞車傷亡有不可替代的作用。最早發展安全氣囊系統的國家是美國。目前，已在北美、歐洲、日本等發達國家和各地區流行，但只有在美國以立法的形式強制安裝。

1953年8月，John·W·He·Trick首次提出了“汽車用安全氣囊防護裝置”，并獲得了題為“汽車緩沖安全裝置（Safety Cushion Assembly For Automotive Vehicles）的美國專利US2649311。20世紀60年代末，美國高速公路行車安全管理局（NHTSA）開始鼓勵汽車廠商發展安全氣囊。

從20世紀90年代以來，安全氣囊的安全性已經被人們普遍接受，并被視為一種現代化和高檔次的安全裝置。最近幾年，安全氣囊得到飛速發展，價格大幅下降，裝備安全氣囊的轎車從過去的中高級轎車向中低級轎車發展。

我國對汽車安全氣囊的研究起步較晚。20世紀80年代末我國的一些汽車碰撞安全和軍工專家才開始關注汽車安全氣囊的研究和發展。隨著世界汽車進軍我國，我國的汽車工業迎來了前所未有的發展契機。1992年，我國自行研制的FS-01安全氣囊通過撞車試驗。經過20多年的研究與發展過程中，國內許多大學與企業的研究與產品已初具基礎，其中部分研究與技術已接近國際水平。

使用缺陷

安全氣囊作為提高汽車安全性的有效措施之一越來越受到人們的重視。世界各國都投入大量的人力物力致力于安全氣囊的開發，使得安全氣囊系統得到大力發展。在一些實際的碰撞事故中證明安全氣囊確實具有降低乘員傷亡的功效，但也發現了其在使用中存在一些問題：

（1）傳統的安全氣囊系統是依據前排成年乘員的通常乘坐位置和姿態，根據安全氣囊的理想點火時刻設計的，這樣設計完成的系統，在情況多變的汽車碰撞事故中，就不能更有效地起到保護作用。因為，在汽車發生碰撞時，不同的碰撞條件及乘客的位置和姿勢的變化，都會導致乘客與氣囊的接觸時刻不是最佳，這就降低了安全氣囊的保護效果。

（2）安全氣囊的充氣展開速度高達250～300km/h，這么大的沖擊能量直接作用于人體足可以致人死亡。安全氣囊傷害乘員的事例早已發生，根據美國國家公路交通部的統計，由于安全氣囊的不適當展開以及乘員的不正確坐姿和位置，在1990～2000年間，已有98名孩子和70名成年人因此失去了生命。

（3）在緊急制動或惡劣的路面上行駛時發生誤引爆，造成人員傷害和無謂的經濟損失。

（4）普通的安全氣囊不能給予婦女和兒童很好的保護。

改進思考

針對安全氣囊實際使用中存在的問題，大家更希望在安全氣囊展開之前，安全氣囊系統能夠精確感應汽車發生的碰撞，并按照程序來判斷碰撞事故的嚴重程度，如果碰撞級別比較低的話，只需將安全帶的預緊機構拉緊即可；如果碰撞級別比較高，需要啟動安全氣囊，則將點燃氣囊的指令傳遞給氣囊系統。這就要求安全氣囊系統能夠準確地感應所發生的碰撞的原因和程度。

（1）乘員探測系統的選擇

針對氣囊未能對不同的乘員做出相應的保護，可在乘員座位上安裝一個乘員探測系統，對車座上是否有人、乘員的體型大小以及就座時偏離正中情況進行探測。相當于專門安裝一個傳感器，探測的乘員乘坐信息，并傳遞給中央電腦控制中心。如果發生碰撞的話，控制中心在對傳感器傳過來的信息進行判斷的同時綜合考慮乘員探測系統探測所得的乘員乘坐信息。這樣的話，安全氣囊系統就可以針對駕駛員和乘員的乘坐情況適時適量展開氣囊，完全避免碰撞。理想的安全氣囊是可以針對各種不同的特殊情況對汽車的使用者進行保護。

（2）氣體發生器的多元化發展

對于氣體發生器，不僅要求其工作可靠、性能穩定、耐久性好、符合環保要求，而且要求盡量減輕其質量和降低成本。尤其針對安全氣囊氣體傷人的情況，更是要求對氣體發生器加以改進。目前汽車上的氣囊系統大量采用以疊氮化物作為氣體發生物質的推進劑型氣體發生器，其它類型的氣體發生器，包括混合氣體型氣體發生器、液體（液態氣）型氣體發生器、壓縮空氣蓄能型氣體發生器和硝化纖維型氣體發生器等也在積極研制。

隨著汽車安全氣囊的普遍推廣應用，安全氣囊系統的各關鍵技術環節均成為汽車安全研究領域的重點。

發展趨勢

隨著汽車安全氣囊的普遍推廣應用，安全氣囊系統的各關鍵技術環節均成為汽車安全研究領域的重點。根據目前安全氣囊的發展現狀，其新技術的開發研究可以概括為向著氣囊的智能化、綠色環保化、虛擬技術化等方向發展。

（1）安全氣囊的智能化

這是在普通安全氣囊的基礎上增設傳感器和與之相配套的計算機軟件而制成。如：重量傳感器能根據重量感知乘客是大人還是兒童，紅外線傳感器能根據熱量探測座椅上是人還是物，超聲波傳感器能探明乘員的存在和位置等。計算機軟件則能根據乘客的身體、體重、所處位置和是否系安全帶以及汽車碰撞速度及撞擊程度等，及時調整氣囊的膨脹時機、速度和程度，使安全氣囊對乘客提供最合理有效的保護。

（2）安全氣囊的綠色環保化

目前汽車安全氣囊中普遍使用了迭疊化鈉，從環保和人體健康角度講，要避免使用有潛在危險和有毒性的含鈉物質。所以，采用新型氣體發生技術，使之符合環境保護的要求，是汽車安全氣囊發展的一個方向。如有采用非疊氮化合物的推進劑作動力，替代了原來安全氣囊所用的固體氮化合物；有采用空氣和氫的混合物的安全氣囊，氫燃燒后產生的熱氣體，能以很快的速度充滿安全氣囊；也有其他采用氦氣膨脹的新型安全氣囊系統。

（3）安全氣囊的虛擬技術化

可以應用計算機模擬的“虛擬技術”方式替代轎車實物碰撞。由一臺超級計算機進行“虛擬試驗”，一方面減少人力、物力、財力的消耗；另一方面也加快了產品的開發周期。超級計算機位于一間配有精密氣候調控系統的機房中，進行模擬碰撞試驗時，一邊測算轎車的設計對減少駕駛員和乘客受傷的風險能起多少作用，一邊研究轎車受撞變形的方式以及安全帶、安全氣囊等防護系統應如何設計才能達到最佳的防護效果。

（4）安全氣囊的保護全方位化

安全氣囊不僅僅局限于保護駕駛員與前座乘員。現代汽車還采用了窗簾一般的側氣囊，這樣即使是側面被撞，車內乘員的安全也能得到充分的保證。如：側翼氣囊，它是置于車門兩側及車頂的氣囊裝置，來自側翼撞擊的力量必須足夠大時才能觸發氣囊充氣，僅是踢踹或撞擊產生的能量還不足以造成氣囊裝置的觸發。當側面撞擊發生時，撞擊力雖被分散，但還有一部分由車門傳至裝有傳感器的座椅上，就在門與傳感器接觸的剎那，火焰推動兩個氣體發生器，以高達每秒2000米的速度，差不多是七倍的音速為氣囊充滿氮氣。它還可以在撞擊發生的關鍵瞬間，自始至終地保護著人體的上身。

安全氣囊在整個汽車的安全系統中的重要作用不言而喻。據統計，如果使用安全帶，可挽救45%的生命；如果同時使用安全帶和安全氣囊，這一比例將上升到60%。需要注意的是，在不帶安全帶的狀況下，安全氣囊不但不能對乘員起到保護作用，反而會帶來嚴重的殺傷力，安全氣囊的爆發力是驚人的，足以給駕駛者以重創。安全氣囊性能的好壞是評價汽車安全性的重要指標，汽車安全氣囊的升級改進之路才剛起步，仍需不斷創新、開發新技術。