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安全气囊的原理

安全气囊的开发由来已久。早在美国交通运输部于20世纪80年代要求机动车安装快速充气垫之前,就有人提出了使用快速充气垫防止撞伤的构想。在紧急降落时使用软枕垫进行缓冲的想法一定很有吸引力—第一项用于飞机的可充气式紧急降落设备的专利早在第二次世界大战时就已经提出申请!在20世纪80年代,汽车中首次出现了商用安全气囊。

从1998年开始,美国出台法律规定,所有的新车都必须同时在驾驶员和乘客旁边安装安全气囊(轻型卡车则从1999年开始执行此规定)。统计数据表明:迄今为止,安全气囊将从正面直接相撞致死的风险降低了大约30%。在方向盘或仪表板气囊之后还出现了座椅和车门侧气囊,但其应用仍不如前者那么广泛。有专家称在未来几年内,汽车的配置将从双气囊变为六气囊甚至八气囊。就像早期围绕安全带使用所产生的争议一样,安全气囊也激起了一些类似的争论,成为政府和行业着重研究和测试的对象。

 之前我们在介绍安全带工作原理的时候,曾经探讨过有关运动定律的知识。我们知道运动的物体具有动量(物体的质量与速度的乘积)。除非有外力作用,否则物体将继续按照当前的速度和方向运动。汽车由若干物体组成,包括汽车本身、汽车内堆放的物品,当然还包括乘客。如果这些物体不受到限制,那么即使汽车由于撞击而停止运动,它们也将按照汽车的行驶速度继续运动。

  要阻止物体的运动惯性,就需要在一定时间内对物体施加作用力。汽车相撞时,汽车的动量在瞬间急剧改变,而乘客的动量却保持不变(因为乘客没有足够的时间来应对这种变化),因此需要很大的作用力才能阻止乘客的运动。任何辅助保护系统的设计宗旨都是让乘客停止运动,同时尽量减少对他/她造成的伤害。

  而安全气囊所要做的就是将乘客的速度降为零,同时确保乘客受到较少的损伤,甚至毫发无损。安全气囊的使用非常严格。安全气囊只能在乘客和方向盘或仪表板之间的有限空间内发挥作用,并且必须在几分之一秒的时间内完成使命。不过,如果安全气囊系统能够匀速降低乘客的速度,而不是让他的运动骤然而止,那么即便是如此有限的距离和时间也是很有价值的。

那么,安全气囊靠什么来完成如此高难度的任务呢?安全气囊有三个部件可以助其完成这项本领:气囊自身由纤细的尼龙纤维制成,折叠后装入方向盘或仪表盘。近来还出现了装入座椅或车门的气囊。

传感器是通知气囊充气的设备。当撞击力相当于以16-24公里/小时的速度撞击砖墙时,气囊便会开始充气。当质量位移使电接触断开时,某个机械开关将会被触动,告知传感器已发生撞击。传感器从内置于微芯片中的加速计接收信号。

 安全气囊充气系统中的叠氮化钠(NaN3)和硝酸钾(KNO3)发生反应,生成氮气。氮气形成的热流会让气囊迅速膨胀,气囊充气系统与固体火箭助推器的原理相同。安全气(文章来源安全急救网www.aqjj120.com囊系统点燃的是“固体推进剂”,后者的燃烧极为迅速,可产生大量气体为气囊充气。随后,气囊爆炸般地冲出原始安装位置,时速高达322公里,比眨一下眼睛还要快!1秒之后,气体通过气囊上的小孔迅速消散,气囊收缩,因此乘客又可以自由移动。

尽管整个过程只经历短短的1/25秒,但多出的这点时间已足以防止人员遭受重创。顺便介绍一下,气囊中释放出的粉状物质是普通的玉米淀粉或滑石粉,安全气囊制造商用它们来确保气囊在贮存时保持柔韧和润滑。

  在使用汽车安全气囊之初,专家提醒这种新设备应与安全带一起使用。由于安全气囊只有在速度高于16公里/小时的正面撞击中才能发挥作用,因此仍然需要使用安全带。只有安全带能够在侧面撞击(尽管现在侧气囊日益普及)、追尾以及二度撞击中起到一定的保护作用。虽然科学技术日新月异,但就目前来说,安全气囊仍需要结合膝式/肩式安全带使用才能发挥作用!

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