汽車安全氣囊的應用與發展

劉博

齊齊哈爾工程學院 黑龍江省齊齊哈爾市 161005

1 汽車安全氣囊的概況

1.1 國外的發展規模及水平

國外汽車安全氣囊的發展：最初的安全氣囊雛形是美國人約翰·赫特里特發明的一種叫做“安全氣墊”的裝置。1952年Hetrick發明了一種汽車安全氣墊，其作用是緩沖在車輛行駛中采用緊急制動剎車時和發生正面碰撞時對的車內人員的傷害。是一種純機械結構。其原理是將供氣囊中的壓縮空氣膨脹，并儲存在壓力容器中，采用質量塊的加速度來檢測車輛的瞬時減速度。在質量塊產生相對位移時，連接其上的控制閥打開，將儲存器中的壓縮空氣釋放出來，使氣囊充氣并且膨脹到規定大小。氣囊多數安裝在方向盤飾蓋中、手套箱門板上、儀表盤上朝向車內人員的部分以及前排座椅靠背靠近B柱的位置，一些車輛在C柱上也有安裝。

早期的空氣囊并非獨立使用，而是和其它安全裝置一起配套使用，主要應用與航空業，避免飛機著陸時與地面的產生強烈的沖擊。六十年代后期，安全氣囊技術才剛開始有了突破性的研制，并一步一步的轉為民用領域發展。

八十年代初，美國的一項條款中增加了對安全氣囊的要求，該條款有美國國家高速路交通安全委員會撰寫，并填充到聯邦汽車安全標準中。該條款明確了安全氣囊的生產設計標準及安全性原則，至此安全氣囊有了具體的發展方向和規則制度。這無疑促進了安全氣囊的發展，人們稱該項條款為汽車安全氣囊發展史上的一個重要的里程碑。歐洲方面也緊隨其后，頒布了類似的ECER94法規，同時，世界各大汽車制造公司也響應政府法令法規，例如美國克萊斯勒和福特汽車制造公司，日本的本田和豐田汽車制造公司，瑞典的富豪汽車制造公司，德國寶馬等汽車制造公司都競相開始銷售配有安全氣囊的汽車。

九十年代后期，世界三大汽車制造地區，歐共體、美國以及日本已經正式出臺法律法規，對汽車進行加裝安全氣囊的要求。此時，很多主流轎車上多氣囊已成為最低配置模式。

在近幾年安全氣囊得到了高速的發展，價格大幅度下降，中低端轎車安裝安全氣囊已成為趨勢。同時，個別轎車前排安裝的乘客用安全氣囊（即雙安全氣囊形式），其結構類似于駕駛員安全氣囊，區別在于體積略大，膨脹所需氣體較多。90年代以來，人們普遍接受了安全氣囊的安全性能，認為是一種高端而現代的安全裝置。

1.2 國內的發展規模及水平

國內汽車安全氣囊的發展：我國開始安全氣囊研究相對較晚，上個世紀八十年代末，我國一些軍工專家和汽車碰撞安全研究學者才開始關注汽車安全氣囊的研究和發展。

隨著世界各國汽車進軍我國汽車市場，我國汽車工業迎來了難得的發展機遇。1992年，我國自主研制的FS-01安全氣囊通過撞車試驗。相繼出臺的政策法規也為我國汽車工業的發展奠定了良好的發展環境。

我國“九五”、“十五”規劃期間，汽車零配件發展的三個重點項目，便有安全氣囊系統的研究，特別在1999年10月28日，國家機械工業局發布《關于正面碰撞乘員保護的設計規則》（CMVDR294）。明確提出對汽車乘員在發生汽車碰撞時的安全標準，CMVDR294的發布使得汽車安全氣囊的配置必須要有新的標準。至此，我國在安全氣囊的發展上又前進了一步，為安全氣囊的研究與發展注入了新的活力，并指出了發展方向。

2 我國汽車安全氣囊應用的分析

2.1 國內汽車安全氣囊應用現狀

我國安全氣囊的發展始于九十年代末，當時我國電子類安全產品處于起步階段，這兒為安全氣囊的發展奠定了良好的技術基礎。同時，國家在法律法規方面也給予相應的支持，在二十世紀末頒布了《關于正面碰撞乘員保護的設計規則》一相關法則。這一法則極大程度上推動了我國安全氣囊行業的發展與開發進程，產生了積極的引導作用。

通過多年的產品研究和行業發展，在國內的一些高校的研究室和研究團隊，與相關企業進行了產品研發和生產的合作，并取得很好的研究成果，個別研究項目已接近國際領先水準。其中較為突出的有，黃世霖率領的清華大學汽車碰撞研究實驗團隊，該團隊主要研究內容為安全氣囊匹配技術，研究對象為國內常見的汽車所裝配的安全氣囊系統。主要研究方法為模擬實驗法及數據整合處理，該實驗小組模擬的碰撞過程與實際碰撞過程較為接近，并且在點過控制模擬方面做得非常好，其開發出的多款軟件對安全氣囊的發展有著突出的貢獻。在系統應用設計方面進行了大量的研究工作，這對于產品實際生產來說起到至關重要的作用，為國內汽車安全氣囊產品生產打下了堅實的基礎。

2.2 主要發展成果

經過二十多年的發展，我國汽車安全氣囊的發展已達到一定的高度，安全氣囊行業已呈現一個全新的局面。其中在安全氣囊的核心組件——氣體發生器的研究發展水平上，已達到了較高的技術水準。

產氣藥劑的配制技術關乎著氣體發生器的質量，對氣體發生器工作狀態的穩定性影響較為明顯，決定著氣體發生器的充氣效率高低和反應時間的快慢。產氣藥劑分產氣藥和傳火藥兩種，目前已技術已發展成熟，且行業水平較高。我國生產的產氣藥和傳火藥已大量對外出口，供應國外的安全氣囊發生器生產廠家。其中，較為成熟的是湖北航天化學技術研究所研發的氣體發生器，該發生器為小型氣體發生器，并以此為基礎進行了模塊研究，并成功開發出一系列的化學氣體發生器。

除此之外，我國在安全氣囊袋用纖維方面也取得了相應的成果。不得不說高質量袋用纖維對于汽車安全工業發展的重要性，隨著經濟形勢轉變，目前汽車工業逐漸跨入支柱產業行列中。但是每個高速發展的行業背后都存在著相應的弊病，就目前來看，汽車工業主要存在的就是安全問題。汽車工業高速的發展，使得公路速度等級也有了質的飛躍，尤其是高速公路的發展，更使得國內的汽車行業又加快了發展速度。隨著汽車對人們生活重要性的提高，人們不得不對相關汽車安全問題加以關注，對此我們可以借鑒國外的發展經驗。美國是最早將安全氣囊列入汽車標準裝備行列中的國家，并且每年保持上千萬的年銷售增長。歐洲方面幾家大的汽車生產廠家也制定了相關生產裝配要求，日本緊隨其后，也把安全氣囊的標準化提上日程來。這對于國內的汽車安全氣囊發展也不失為一個預警信號，預示著汽車安全性的時代到來。

3 未來汽車安全氣囊發展趨勢及影響

3.1 安全氣囊的發展方向

安全氣囊自身結構和系統的穩定性及安全性也至關重要。只有在自身穩定的基礎上，才會發揮應有的功能和效果，更重要的是能夠保證運行的安全，能夠持久而穩定的運行，能夠使其具有存在的價值。在當今注重汽車安全的時代，汽車的安全性問題受到人們持久的關注，尤其是與汽車行車安全相關的各個機構和裝置。各種相關安全設計層出不窮，使得各個系統的關注度逐漸上升，市場漸漸豐富起來。與其同時，也對安全系統有了更高的要求，例如氣囊小型化，氣囊小型化不僅方便在汽車的各個部位進行安裝。同時也可以節省汽車的內部空間，使得乘坐空間更寬大而舒適，并多方位、全面的對駕駛人及車內乘車人員進行保護。使安全氣囊能夠更好的融入汽車的結構空間內。安全氣囊最具有發展前景的便是冷啟動化，隨著科技的發展，單一的安全性保護已不能滿足人們的需要。人們需要確保安全性的前提下，具有更好的舒適性，能夠柔和的對車內人員進行保護。傳統的利用炸藥爆炸產生氣體，對安全氣囊進行充氣，產生過程過于猛烈且沖擊大。雖然滿足了速度的要求，卻在舒適度方面無法滿足人們的需要。因此需要一種柔和的起爆方式，避免因傳統式的炸藥啟動所產生的沖擊，使氣體發生過程變得較為柔和。消除充氣時猛烈的沖擊和巨響，避免對車內人員的二次損傷，以此在保證行車安全的前提下提高系統的舒適性。

3.2 安全氣囊的發展預測

科技在發展，人類在進步。未來的汽車工業將遠遠超出人們的想象，汽車不單單只是代步工具而已，而是成為人們生活不可或缺的一部分。在不遠的未來，汽車的結構和行駛方式將有著極大的改變，相對于傳統的汽車來說有著本質的的區別。可能對于現在的科技水平來說，有著質的飛躍。例如汽車高新材料的發展，必定會使汽車的總體質量大程度的降低，從而使汽車行駛速度穩步提高。在速度和續航能力上都會有所提高，這就要求汽車的整體安全性能有著可靠的保證。在持續高速行駛的情況下，對汽車的各個部件和結構都將有著更高的要求。尤其是對于汽車安全系統的安全標準，將會有階段性的提升，這就要求汽車安全系統，在持續高速行駛的情況下保證高度的穩定性及可靠性。在意外發生的時候，能迅速開啟并有效保證車內人員的生命安全，減少車內人員的傷害和死亡。以此為背景，就必須要求安全氣囊等一些安全系統組件，必須在汽車的各個部位及關鍵結構之中，在意外發生時能夠減少車身結構的改變，以及車內人員的相對位移。從而避免以外的發生，減少汽車因意外事故，如正面碰撞、側面撞擊、側翻以及連續翻滾等情況下，對車內人員的傷害。這些意外情況，在未來的汽車發展中將會遠離人們身邊，隨著科技的發展進步，更多更全面的科學技術成果將用于汽車制造和設計方面。汽車將會更加穩定、安全、可靠。這注定使汽車成為人們生活不可或缺的部分，在未來的汽車結構構成中，可能不會有安全系統的存在，因為在不遠的將來，汽車的行駛將不會有危險的發生，或者取而代之的是更加安全有效溫和的保護方式。

4 結語

我國汽車安全氣囊行業發展較為迅速，但在高速發展模式的背后，卻存在著諸多的問題，如產品質量問題、使用安全以及售后服務等。貌似行業水平已達到一定的高度，但整體水平發展的并不是很全面，而且質量不高。這個問題嚴重制約我國汽車行業的發展水平和發展速度，并直接影響到我國自主品牌在市場的競爭力，導致市場競爭力下滑，自主品牌的生存和發展收到制約。因此對于汽車相關技術的研究勢在必行。