安全氣囊的發(fā)展與應(yīng)用

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摘要：做為車身被動(dòng)安全性的輔助配置，日漸受到人們的重視。當(dāng)汽車與障礙物碰撞后，稱為一次碰撞，乘員與車內(nèi)構(gòu)件發(fā)生碰撞，稱為二次碰撞，氣囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打開一個(gè)充滿氣體的氣墊，使乘員因慣性而移動(dòng)時(shí)“撲在氣墊上”從而緩和乘員受到的沖擊并吸收碰撞能量，減輕乘員的傷害程度。 關(guān)鍵詞：碰撞；美國(guó)；安全；飛機(jī)；發(fā)展；應(yīng)用 引言：隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)汽車安全重視程度的提高，汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)近年來也發(fā)展得很快，智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)?！“踩珰饽沂瞧嚤粍?dòng)安全中一項(xiàng)技術(shù)含量很高的產(chǎn)品。1970年就有廠家開始研制可以減輕碰撞事故中乘員傷害程度的安全氣囊；20世紀(jì)80年代，汽車生產(chǎn)廠家開始逐漸裝用安全氣囊；進(jìn)人90年代，安全氣囊的裝用量急劇上升；而進(jìn)入新世紀(jì)以后，汽車上普遍都裝有安全氣囊。 　　汽車安全氣囊系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SRS）是輔助安全系統(tǒng)，它通常是作為安全帶的輔助安全裝置出現(xiàn)。安全帶與安全氣囊是配套使用，沒有安全帶，安全氣囊的安全效果將要大打折扣。據(jù)調(diào)查，單獨(dú)使用安全氣囊可使事故死亡率降低18%左右，單獨(dú)使用安全帶可使事故死亡率下降42%左右，而當(dāng)安全氣囊與安全帶配合使用時(shí)可使事故死亡率降低47%左右。由此可見，只有兩者相互配合才能最大可能的降低事故的死亡率，安全氣囊系統(tǒng)必然作為安全帶的輔助系統(tǒng)出現(xiàn)。 　　當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全帶將乘員“約束”在座椅上，使乘員的身體不至于撞到方向盤、儀表板和風(fēng)窗玻璃上，避免乘員發(fā)生二次碰撞；同時(shí)避免乘員在車輛發(fā)生翻滾等危險(xiǎn)情況下被拋離座位。安全氣囊的保護(hù)原理是：當(dāng)汽車遭受一定碰撞力量以后，氣囊系統(tǒng)就會(huì)引發(fā)某種類似小劑量炸藥爆炸的化學(xué)反應(yīng)，隱藏在車內(nèi)的安全氣囊就在瞬間充氣彈出，在乘員的身體與車內(nèi)設(shè)備碰撞之前起到鋪墊作用，減輕身體所受沖擊力，從而達(dá)到減輕乘員傷害的效果。 一、安全氣囊的發(fā)展 1. 國(guó)外安全氣囊的發(fā)展 安全氣囊的雛形是美國(guó)人Jhon.W.Hetrick發(fā)明的安全氣墊。1952年Hetrick發(fā)明了他自己之稱為“汽車安全氣墊”的裝置，用來減輕急剎車或正面碰撞帶來的嚴(yán)重傷害。這是一種純機(jī)械裝置。用于使氣囊膨脹的壓縮空氣貯存在一個(gè)壓力容器中，連接著彈簧的質(zhì)量塊用來感應(yīng)汽車的減速度。當(dāng)質(zhì)量塊產(chǎn)生位移時(shí)，能打開一個(gè)閥使壓力空氣從壓力容器中沖出來，以使氣囊膨脹。氣囊可裝在方向盤中、手套箱門上、儀表板上部以及前排座椅的靠背。 　　早期的空氣囊主要用于與其它安全裝置一起防止飛機(jī)著陸時(shí)與地面的碰撞。1960年，安全氣囊技術(shù)開始在原有的基礎(chǔ)上研制并轉(zhuǎn)為民用。 　　60年代末,美國(guó)高速公路交通安全委員會(huì)（NHTSA）開始建議制定一個(gè)可選擇的安全氣囊法則,鼓勵(lì)汽車廠商去發(fā)展安全氣囊。 　　70年代,美國(guó)通用、福特,德國(guó)奔馳，日本豐田等汽車公司以及美國(guó)MORTON公司、TRW公司、德國(guó)TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均開始投入大量資金和人力研究與發(fā)展安全氣囊,其中1971年5月德國(guó)的一個(gè)研究小組成功地將火箭推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于汽車安全氣囊。這些綜合力量使安全氣囊的研究與發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。 1984年,美國(guó)高速公路交通安全委員會(huì)（NHTSA）在著名的“聯(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)”中的208條款《乘員碰撞保護(hù)》（Federal MotorVehicl Safety Standard208,簡(jiǎn)稱FMVSS208）中增加了安裝氣囊的要求,這為安全氣囊的發(fā)展和使用提供了一個(gè)明確的法則及指導(dǎo)方向。FMVSS208條款是汽車安全氣囊發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑。此后,歐洲也頒布了ECER94法規(guī),緊接著日本豐田、本田,美國(guó)福特、克萊斯勒,德國(guó)寶馬,瑞典富豪等汽車公司紛紛開始銷售配有安全氣囊的汽車。 　　20世紀(jì)90年代后期,美國(guó)、歐共體、日本已正式立法在汽車上配置安全氣囊,雙氣囊已成為絕大多數(shù)主流轎車的標(biāo)準(zhǔn)件。 2．國(guó)內(nèi)安全氣囊的發(fā)展 我國(guó)對(duì)汽車安全氣囊的研究起步較晚。上個(gè)世紀(jì)80年代末我國(guó)的一些汽車碰撞安全和軍工專家才開始關(guān)注汽車安全氣囊的研究和發(fā)展。 　　隨著世界汽車進(jìn)軍我國(guó)，我國(guó)的汽車工業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展契機(jī)。1992年，我過自行研制的FS-01安全氣囊通過撞車試驗(yàn)。我國(guó)的政策法規(guī)也對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展空間。 　　在我國(guó)“九五”規(guī)劃期間和“十五”規(guī)劃中,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和汽車行業(yè)將安全氣囊列為我國(guó)汽車零配件三大重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目（電子噴油系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)）之一,尤其是在1999年10月28日,國(guó)家機(jī)械工業(yè)局發(fā)布《關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則》（CMVDR294）。這個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則明確提出對(duì)汽車乘員在發(fā)生汽車碰撞時(shí)的安全標(biāo)準(zhǔn)。所述的安全要求。CMVDR294的發(fā)布間接地對(duì)汽車配置安全氣囊提出了新的要求,這無疑是中國(guó)安全氣囊發(fā)展史上的一個(gè)進(jìn)步,同時(shí)也對(duì)安全氣囊的研究與發(fā)展指明了正確的方向和注入了新的活力。 在十多年的研究與發(fā)展過程中,國(guó)內(nèi)許多大學(xué)與事業(yè)公司的研究與產(chǎn)品已初具基礎(chǔ),其中部分研究與技術(shù)已接近國(guó)際水平。清華大學(xué)的黃世霖等人在汽車碰撞實(shí)驗(yàn)研究中,系統(tǒng)地研究了多種國(guó)產(chǎn)汽車中安全氣囊的匹配技術(shù)對(duì)汽車安全氣囊的點(diǎn)火控制模擬、汽車碰撞的過 程模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及有關(guān)軟件在汽車安全氣囊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等方面作了大量工作,對(duì)國(guó)內(nèi)的汽車安全氣囊研究具有重要的指導(dǎo)作用。 　　坐落在錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的錦恒公司是國(guó)內(nèi)唯一一家具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車安全氣囊生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)能力和所占市場(chǎng)份額在國(guó)內(nèi)最大。錦恒公司建有國(guó)內(nèi)一流的研發(fā)中心，實(shí)驗(yàn)室通過了國(guó)家CNAL認(rèn)證，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、側(cè)面撞等實(shí)車碰撞試驗(yàn)?zāi)芰团_(tái)車試驗(yàn)?zāi)芰Α９镜闹饕鲎?、檢測(cè)設(shè)備和組裝生產(chǎn)線均由國(guó)外引進(jìn)，技術(shù)裝備水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。他們通過引進(jìn)美國(guó)公司的安全氣囊生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)出填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的機(jī)械式安全氣囊產(chǎn)品；與一汽汽研所共同承擔(dān)了國(guó)家“九五”汽車電子產(chǎn)品攻關(guān)計(jì)劃，開發(fā)出具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電子式安全氣囊產(chǎn)品。目前，該公司共為國(guó)內(nèi)20多個(gè)汽車生產(chǎn)廠家的30多個(gè)車型研發(fā)、配套安全氣囊，已形成單班年產(chǎn)20萬套安全氣囊總成、120萬只氣囊、15萬只飾蓋的生產(chǎn)能力，是國(guó)內(nèi)同行業(yè)中首家實(shí)現(xiàn)為整車配套的企業(yè)。今年，他們還與國(guó)際著名的安全氣囊供應(yīng)商簽訂加工安全氣囊零部件的協(xié)議，產(chǎn)品將走向歐洲、北美等國(guó)家。 　　2000年以來，我國(guó)安全氣囊市場(chǎng)需求平均每年都有超過200%的速度在增長(zhǎng)，到2004年我國(guó)安全氣囊市場(chǎng)總配套量接近400萬套。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)安全氣囊企業(yè)有近20家，2004年產(chǎn)量超過200萬套，安全氣囊的國(guó)產(chǎn)化率超過50%。國(guó)內(nèi)安全企業(yè)的生產(chǎn)和配套市場(chǎng)基本上分外資企業(yè)和國(guó)產(chǎn)企業(yè)兩大陣營(yíng)。外資企業(yè)主要以Autoliv、Plast、Takawa、Mobis等為代表，國(guó)內(nèi)80%以上的安全氣囊由他們生產(chǎn)，外資企業(yè)占據(jù)著我國(guó)安全氣囊的中高端配套市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)企業(yè)主要是以錦州錦恒、東方久樂、上海比亞迪等為代表，他們國(guó)內(nèi)安全氣囊的產(chǎn)量只占15%左右，主要在一些國(guó)產(chǎn)化的經(jīng)濟(jì)型乘用車有所配套。我國(guó)安全氣囊在經(jīng)歷安全氣囊的進(jìn)口高峰后，進(jìn)口安全氣囊的高速增長(zhǎng)是勢(shì)頭已經(jīng)跌落，2005年上半年已經(jīng)出現(xiàn)進(jìn)口負(fù)增長(zhǎng)。目前，進(jìn)口安全氣囊在國(guó)內(nèi)配套市場(chǎng)所占比重不到一半。2004年底開始，跨國(guó)安全氣囊企業(yè)相繼在中國(guó)投資氣囊組件的生產(chǎn)，加強(qiáng)了安全氣囊上游零部件本地化供應(yīng)配套的能力。到2007年，我國(guó)80%以上的安全氣囊組件將實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目前，我國(guó)安全氣囊零部件ECU、氣體發(fā)生器、氣袋、布料的國(guó)內(nèi)采購率只有5%左右，氣囊組件配套還有很大的發(fā)展空間。 二、安全氣囊的應(yīng)用 氣囊的作用：當(dāng)汽車與障礙物碰撞后，稱為一次碰撞，乘員與車內(nèi)構(gòu)件發(fā)生碰撞，稱為二次碰撞，氣囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打開一個(gè)充滿氣體的氣墊，使乘員因慣性而移動(dòng)時(shí)“撲在氣墊上”從而緩和乘員受到的沖擊并吸收碰撞能量，減輕乘員的傷害程度。 何為安全氣囊 安全氣囊系統(tǒng)稱為SRS，相對(duì)于安全帶，安全氣囊只是一個(gè)輔助保護(hù)設(shè)備。安全氣囊是用帶橡膠襯里的特種織物尼龍制成，工作時(shí)用無害的氦氣填充。此系統(tǒng)由一個(gè)傳感器激活，該傳感器用于監(jiān)視碰撞中汽車速度減小的程度。在碰撞發(fā)生的早期，安全氣囊開始充氣，安全充氣大約需要0.03秒。安全氣囊可以非?？斓乃俣瘸錃馐种匾?，這能確保當(dāng)乘客的身體被安全帶束縛不動(dòng)而頭部仍然向前行進(jìn)時(shí)，安全氣囊能及時(shí)到位。在頭部碰到安全氣囊時(shí)，安全氣囊通過氣囊表面的氣孔開始排氣。氣體的排出有一定的速率，確保讓人的身體部位緩慢地減速。由于安全氣囊彈開充氣的速度可高達(dá)320公里/小時(shí)，碰撞時(shí)如果人的乘坐姿勢(shì)不正確，將給人帶來嚴(yán)重的傷害。 如果前排裝備了安全氣囊，不要讓6歲或140CM以下的兒童坐在前座，更不要將嬰兒座椅安置在前乘客座。 安全最為重要 現(xiàn)場(chǎng)爆破的安全氣囊是VOLVOS80的雙段式前安全氣囊，分為兩段激活式，能夠根據(jù)碰撞強(qiáng)度設(shè)定氣囊的充氣壓力，更加人性化地保護(hù)駕駛者的人身安全。嚴(yán)重碰撞時(shí)，氣囊迅速充氣，壓力最大；非嚴(yán)重碰撞時(shí)，氣囊先充70%的氣體，經(jīng)過0.1秒的間隔后再充30%的氣體，從而來減小充氣壓力，讓人的頭部與氣囊更柔和地接觸。VOLVOS80轎車配備有22個(gè)安全氣囊，有前部先進(jìn)的雙段式安全氣囊，安裝在前乘客座上的保護(hù)乘客胸部的SIPS防側(cè)撞氣囊，還有保護(hù)側(cè)面乘客頭部的IC氣簾等。 瑞典VOLVO轎車以安全高質(zhì)聞名于世，1959年VOLVO的工程師發(fā)明了三點(diǎn)式安全帶，至今已拯救了數(shù)百萬人的生命。 在正面撞車時(shí)，安全帶是最重要的安全設(shè)施，但實(shí)際上在嚴(yán)重碰撞中它也只能避免頭部受重傷。因?yàn)楸M管有安全帶，但在發(fā)生嚴(yán)重碰撞時(shí)人的上身還是會(huì)由于巨大的慣性而往前沖。所以安全帶只有與氣囊配合起來，才能使乘客在重大事故中得到最好的保護(hù)。 結(jié)束語: 理想的安全氣囊是可以針對(duì)各種不同的特殊情況對(duì)汽車．的使用者進(jìn)行保護(hù)。安全氣囊應(yīng)盡可能多地收集和利用有關(guān)乘員形體位置信息及撞車類型和撞車速度的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，對(duì)碰撞中乘員和車的有關(guān)信息進(jìn)行識(shí)別判斷，調(diào)整安全約束系統(tǒng)參數(shù)，使人體獲得最佳保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)這一理想，以我們目前的研究來說可能還有很長(zhǎng)的一段差距，但我們可以逐步完成。以上的探討思考也只是向理想邁進(jìn)的一個(gè)步伐而已，相信今后隨著科學(xué)技術(shù)研究的發(fā)展，我們的汽車安全措施會(huì)更加的完善。 參考文獻(xiàn)； 【1】 李東名、王生昌《現(xiàn)代車用安全氣囊發(fā)展簡(jiǎn)介》1998，（2） 【2】 劉希恭《國(guó)產(chǎn)汽車安全氣囊系統(tǒng)》2007-5-1