安全氣囊的發(fā)展與應(yīng)用

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摘要：做為車身被動安全性的輔助配置，日漸受到人們的重視。當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充滿氣體的氣墊，使乘員因慣性而移動時“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；安全；飛機；發(fā)展；應(yīng)用 引言：隨著科技的發(fā)展和人們對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?！“踩珰饽沂瞧嚤粍影踩幸豁椉夹g(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80年代，汽車生產(chǎn)廠家開始逐漸裝用安全氣囊；進人90年代，安全氣囊的裝用量急劇上升；而進入新世紀以后，汽車上普遍都裝有安全氣囊。 　　汽車安全氣囊系統(tǒng)（簡稱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，單獨使用安全氣囊可使事故死亡率降低18%左右，單獨使用安全帶可使事故死亡率下降42%左右，而當安全氣囊與安全帶配合使用時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)。 　　當發(fā)生碰撞事故時，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；同時避免乘員在車輛發(fā)生翻滾等危險情況下被拋離座位。安全氣囊的保護原理是：當汽車遭受一定碰撞力量以后，氣囊系統(tǒng)就會引發(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，從而達到減輕乘員傷害的效果。 一、安全氣囊的發(fā)展 1. 國外安全氣囊的發(fā)展 安全氣囊的雛形是美國人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重傷害。這是一種純機械裝置。用于使氣囊膨脹的壓縮空氣貯存在一個壓力容器中，連接著彈簧的質(zhì)量塊用來感應(yīng)汽車的減速度。當質(zhì)量塊產(chǎn)生位移時，能打開一個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著陸時與地面的碰撞。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,美國高速公路交通安全委員會（NHTSA）開始建議制定一個可選擇的安全氣囊法則,鼓勵汽車廠商去發(fā)展安全氣囊。 　　70年代,美國通用、福特,德國奔馳，日本豐田等汽車公司以及美國MORTON公司、TRW公司、德國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月德國的一個研究小組成功地將火箭推進技術(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)展進入了一個全新的發(fā)展階段。 1984年,美國高速公路交通安全委員會（NHTSA）在著名的“聯(lián)邦汽車安全標準”中的208條款《乘員碰撞保護》（Federal MotorVehicl Safety Standard208,簡稱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,美國福特、克萊斯勒,德國寶馬,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90年代后期,美國、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)主流轎車的標準件。 2．國內(nèi)安全氣囊的發(fā)展 我國對汽車安全氣囊的研究起步較晚。上個世紀80年代末我國的一些汽車碰撞安全和軍工專家才開始關(guān)注汽車安全氣囊的研究和發(fā)展。 　　隨著世界汽車進軍我國，我國的汽車工業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展契機。1992年，我過自行研制的FS-01安全氣囊通過撞車試驗。我國的政策法規(guī)也對我國汽車工業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展空間。 　　在我國“九五”規(guī)劃期間和“十五”規(guī)劃中,國家經(jīng)貿(mào)委和汽車行業(yè)將安全氣囊列為我國汽車零配件三大重點發(fā)展項目（電子噴油系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)）之一,尤其是在1999年10月28日,國家機械工業(yè)局發(fā)布《關(guān)于正面碰撞乘員保護的設(shè)計規(guī)則》（CMVDR294）。這個設(shè)計規(guī)則明確提出對汽車乘員在發(fā)生汽車碰撞時的安全標準。所述的安全要求。CMVDR294的發(fā)布間接地對汽車配置安全氣囊提出了新的要求,這無疑是中國安全氣囊發(fā)展史上的一個進步,同時也對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)已接近國際水平。清華大學(xué)的黃世霖等人在汽車碰撞實驗研究中,系統(tǒng)地研究了多種國產(chǎn)汽車中安全氣囊的匹配技術(shù)對汽車安全氣囊的點火控制模擬、汽車碰撞的過 程模擬和實驗驗證以及有關(guān)軟件在汽車安全氣囊系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用等方面作了大量工作,對國內(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)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的錦恒公司是國內(nèi)唯一一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車安全氣囊生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)能力和所占市場份額在國內(nèi)最大。錦恒公司建有國內(nèi)一流的研發(fā)中心，實驗室通過了國家CNAL認證，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、側(cè)面撞等實車碰撞試驗?zāi)芰团_車試驗?zāi)芰?。公司的主要碰撞、檢測設(shè)備和組裝生產(chǎn)線均由國外引進，技術(shù)裝備水平國內(nèi)領(lǐng)先。他們通過引進美國公司的安全氣囊生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)出填補國內(nèi)空白的機械式安全氣囊產(chǎn)品；與一汽汽研所共同承擔(dān)了國家“九五”汽車電子產(chǎn)品攻關(guān)計劃，開發(fā)出具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的電子式安全氣囊產(chǎn)品。目前，該公司共為國內(nèi)20多個汽車生產(chǎn)廠家的30多個車型研發(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，是國內(nèi)同行業(yè)中首家實現(xiàn)為整車配套的企業(yè)。今年，他們還與國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、北美等國家。 　　2000年以來，我國安全氣囊市場需求平均每年都有超過200%的速度在增長，到2004年我國安全氣囊市場總配套量接近400萬套。目前，國內(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，安全氣囊的國產(chǎn)化率超過50%。國內(nèi)安全企業(yè)的生產(chǎn)和配套市場基本上分外資企業(yè)和國產(chǎn)企業(yè)兩大陣營。外資企業(yè)主要以Autoliv、Plast、Takawa、Mobis等為代表，國內(nèi)80%以上的安全氣囊由他們生產(chǎn)，外資企業(yè)占據(jù)著我國安全氣囊的中高端配套市場。國產(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，他們國內(nèi)安全氣囊的產(chǎn)量只占15%左右，主要在一些國產(chǎn)化的經(jīng)濟型乘用車有所配套。我國安全氣囊在經(jīng)歷安全氣囊的進口高峰后，進口安全氣囊的高速增長是勢頭已經(jīng)跌落，2005年上半年已經(jīng)出現(xiàn)進口負增長。目前，進口安全氣囊在國內(nèi)配套市場所占比重不到一半。2004年底開始，跨國安全氣囊企業(yè)相繼在中國投資氣囊組件的生產(chǎn)，加強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80%以上的安全氣囊組件將實現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目前，我國安全氣囊零部件ECU、氣體發(fā)生器、氣袋、布料的國內(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充滿氣體的氣墊，使乘員因慣性而移動時“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，相對于安全帶，安全氣囊只是一個輔助保護設(shè)備。安全氣囊是用帶橡膠襯里的特種織物尼龍制成，工作時用無害的氦氣填充。此系統(tǒng)由一個傳感器激活，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?，這能確保當乘客的身體被安全帶束縛不動而頭部仍然向前行進時，安全氣囊能及時到位。在頭部碰到安全氣囊時，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320公里/小時，碰撞時如果人的乘坐姿勢不正確，將給人帶來嚴重的傷害。 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)碰撞強度設(shè)定氣囊的充氣壓力，更加人性化地保護駕駛者的人身安全。嚴重碰撞時，氣囊迅速充氣，壓力最大；非嚴重碰撞時，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個安全氣囊，有前部先進的雙段式安全氣囊，安裝在前乘客座上的保護乘客胸部的SIPS防側(cè)撞氣囊，還有保護側(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)明了三點式安全帶，至今已拯救了數(shù)百萬人的生命。 在正面撞車時，安全帶是最重要的安全設(shè)施，但實際上在嚴重碰撞中它也只能避免頭部受重傷。因為盡管有安全帶，但在發(fā)生嚴重碰撞時人的上身還是會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。 結(jié)束語: 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。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，對碰撞中乘員和車的有關(guān)信息進行識別判斷，調(diào)整安全約束系統(tǒng)參數(shù)，使人體獲得最佳保護。要實現(xiàn)這一理想，以我們目前的研究來說可能還有很長的一段差距，但我們可以逐步完成。以上的探討思考也只是向理想邁進的一個步伐而已，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更加的完善。 參考文獻； 【1】 李東名、王生昌《現(xiàn)代車用安全氣囊發(fā)展簡介》1998，（2） 【2】 劉希恭《國產(chǎn)汽車安全氣囊系統(tǒng)》2007-5-1