汽車安全氣囊的應(yīng)用與發(fā)展

劉博

齊齊哈爾工程學(xué)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(fā)展規(guī)模及水平

國外汽車安全氣囊的發(fā)展：最初的安全氣囊雛形是美國人約翰·赫特里特發(fā)明的一種叫做“安全氣墊”的裝置。1952年Hetrick發(fā)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(fā)生正面碰撞時對的車內(nèi)人員的傷害。是一種純機械結(jié)構(gòu)。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(zhì)量塊的加速度來檢測車輛的瞬時減速度。在質(zhì)量塊產(chǎn)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(guī)定大小。氣囊多數(shù)安裝在方向盤飾蓋中、手套箱門板上、儀表盤上朝向車內(nèi)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(yīng)用與航空業(yè)，避免飛機著陸時與地面的產(chǎn)生強烈的沖擊。六十年代后期，安全氣囊技術(shù)才剛開始有了突破性的研制，并一步一步的轉(zhuǎn)為民用領(lǐng)域發(fā)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(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)中。該條款明確了安全氣囊的生產(chǎn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及安全性原則，至此安全氣囊有了具體的發(fā)展方向和規(guī)則制度。這無疑促進了安全氣囊的發(fā)展，人們稱該項條款為汽車安全氣囊發(fā)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(guī)，同時，世界各大汽車制造公司也響應(yīng)政府法令法規(guī)，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(qū)，歐共體、美國以及日本已經(jīng)正式出臺法律法規(guī)，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(fā)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(jié)構(gòu)類似于駕駛員安全氣囊，區(qū)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(rèn)為是一種高端而現(xiàn)代的安全裝置。

1.2 國內(nèi)的發(fā)展規(guī)模及水平

國內(nèi)汽車安全氣囊的發(fā)展：我國開始安全氣囊研究相對較晚，上個世紀(jì)八十年代末，我國一些軍工專家和汽車碰撞安全研究學(xué)者才開始關(guān)注汽車安全氣囊的研究和發(fā)展。

隨著世界各國汽車進軍我國汽車市場，我國汽車工業(yè)迎來了難得的發(fā)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(guī)也為我國汽車工業(yè)的發(fā)展奠定了良好的發(fā)展環(huán)境。

我國“九五”、“十五”規(guī)劃期間，汽車零配件發(fā)展的三個重點項目，便有安全氣囊系統(tǒng)的研究，特別在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）。明確提出對汽車乘員在發(fā)生汽車碰撞時的安全標(biāo)準(zhǔn)，CMVDR294的發(fā)布使得汽車安全氣囊的配置必須要有新的標(biāo)準(zhǔn)。至此，我國在安全氣囊的發(fā)展上又前進了一步，為安全氣囊的研究與發(fā)展注入了新的活力，并指出了發(fā)展方向。

2 我國汽車安全氣囊應(yīng)用的分析

2.1 國內(nèi)汽車安全氣囊應(yīng)用現(xiàn)狀

我國安全氣囊的發(fā)展始于九十年代末，當(dāng)時我國電子類安全產(chǎn)品處于起步階段，這兒為安全氣囊的發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。同時，國家在法律法規(guī)方面也給予相應(yīng)的支持，在二十世紀(jì)末頒布了《關(guān)于正面碰撞乘員保護的設(shè)計規(guī)則》一相關(guān)法則。這一法則極大程度上推動了我國安全氣囊行業(yè)的發(fā)展與開發(fā)進程，產(chǎn)生了積極的引導(dǎo)作用。

通過多年的產(chǎn)品研究和行業(yè)發(fā)展，在國內(nèi)的一些高校的研究室和研究團隊，與相關(guān)企業(yè)進行了產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)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(lǐng)先水準(zhǔn)。其中較為突出的有，黃世霖率領(lǐng)的清華大學(xué)汽車碰撞研究實驗團隊，該團隊主要研究內(nèi)容為安全氣囊匹配技術(shù)，研究對象為國內(nèi)常見的汽車所裝配的安全氣囊系統(tǒng)。主要研究方法為模擬實驗法及數(shù)據(jù)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(fā)出的多款軟件對安全氣囊的發(fā)展有著突出的貢獻。在系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計方面進行了大量的研究工作，這對于產(chǎn)品實際生產(chǎn)來說起到至關(guān)重要的作用，為國內(nèi)汽車安全氣囊產(chǎn)品生產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。

2.2 主要發(fā)展成果

經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國汽車安全氣囊的發(fā)展已達(dá)到一定的高度，安全氣囊行業(yè)已呈現(xiàn)一個全新的局面。其中在安全氣囊的核心組件——氣體發(fā)生器的研究發(fā)展水平上，已達(dá)到了較高的技術(shù)水準(zhǔn)。

產(chǎn)氣藥劑的配制技術(shù)關(guān)乎著氣體發(fā)生器的質(zhì)量，對氣體發(fā)生器工作狀態(tài)的穩(wěn)定性影響較為明顯，決定著氣體發(fā)生器的充氣效率高低和反應(yīng)時間的快慢。產(chǎn)氣藥劑分產(chǎn)氣藥和傳火藥兩種，目前已技術(shù)已發(fā)展成熟，且行業(yè)水平較高。我國生產(chǎn)的產(chǎn)氣藥和傳火藥已大量對外出口，供應(yīng)國外的安全氣囊發(fā)生器生產(chǎn)廠家。其中，較為成熟的是湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所研發(fā)的氣體發(fā)生器，該發(fā)生器為小型氣體發(fā)生器，并以此為基礎(chǔ)進行了模塊研究，并成功開發(fā)出一系列的化學(xué)氣體發(fā)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(yīng)的成果。不得不說高質(zhì)量袋用纖維對于汽車安全工業(yè)發(fā)展的重要性，隨著經(jīng)濟形勢轉(zhuǎn)變，目前汽車工業(yè)逐漸跨入支柱產(chǎn)業(yè)行列中。但是每個高速發(fā)展的行業(yè)背后都存在著相應(yīng)的弊病，就目前來看，汽車工業(yè)主要存在的就是安全問題。汽車工業(yè)高速的發(fā)展，使得公路速度等級也有了質(zhì)的飛躍，尤其是高速公路的發(fā)展，更使得國內(nèi)的汽車行業(yè)又加快了發(fā)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(guān)汽車安全問題加以關(guān)注，對此我們可以借鑒國外的發(fā)展經(jīng)驗。美國是最早將安全氣囊列入汽車標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)廠家也制定了相關(guān)生產(chǎn)裝配要求，日本緊隨其后，也把安全氣囊的標(biāo)準(zhǔn)化提上日程來。這對于國內(nèi)的汽車安全氣囊發(fā)展也不失為一個預(yù)警信號，預(yù)示著汽車安全性的時代到來。

3 未來汽車安全氣囊發(fā)展趨勢及影響

3.1 安全氣囊的發(fā)展方向

安全氣囊自身結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性也至關(guān)重要。只有在自身穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，才會發(fā)揮應(yīng)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(wěn)定的運行，能夠使其具有存在的價值。在當(dāng)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(guān)注，尤其是與汽車行車安全相關(guān)的各個機構(gòu)和裝置。各種相關(guān)安全設(shè)計層出不窮，使得各個系統(tǒng)的關(guān)注度逐漸上升，市場漸漸豐富起來。與其同時，也對安全系統(tǒng)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(jié)省汽車的內(nèi)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?cè)思败噧?nèi)乘車人員進行保護。使安全氣囊能夠更好的融入汽車的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。安全氣囊最具有發(fā)展前景的便是冷啟動化，隨著科技的發(fā)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(nèi)人員進行保護。傳統(tǒng)的利用炸藥爆炸產(chǎn)生氣體，對安全氣囊進行充氣，產(chǎn)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(tǒng)式的炸藥啟動所產(chǎn)生的沖擊，使氣體發(fā)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(nèi)人員的二次損傷，以此在保證行車安全的前提下提高系統(tǒng)的舒適性。

3.2 安全氣囊的發(fā)展預(yù)測

科技在發(fā)展，人類在進步。未來的汽車工業(yè)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)的未來，汽車的結(jié)構(gòu)和行駛方式將有著極大的改變，相對于傳統(tǒng)的汽車來說有著本質(zhì)的的區(qū)別?？赡軐τ诂F(xiàn)在的科技水平來說，有著質(zhì)的飛躍。例如汽車高新材料的發(fā)展，必定會使汽車的總體質(zhì)量大程度的降低，從而使汽車行駛速度穩(wěn)步提高。在速度和續(xù)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(xù)高速行駛的情況下，對汽車的各個部件和結(jié)構(gòu)都將有著更高的要求。尤其是對于汽車安全系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，將會有階段性的提升，這就要求汽車安全系統(tǒng)，在持續(xù)高速行駛的情況下保證高度的穩(wěn)定性及可靠性。在意外發(fā)生的時候，能迅速開啟并有效保證車內(nèi)人員的生命安全，減少車內(nèi)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(tǒng)組件，必須在汽車的各個部位及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之中，在意外發(fā)生時能夠減少車身結(jié)構(gòu)的改變，以及車內(nèi)人員的相對位移。從而避免以外的發(fā)生，減少汽車因意外事故，如正面碰撞、側(cè)面撞擊、側(cè)翻以及連續(xù)翻滾等情況下，對車內(nèi)人員的傷害。這些意外情況，在未來的汽車發(fā)展中將會遠(yuǎn)離人們身邊，隨著科技的發(fā)展進步，更多更全面的科學(xué)技術(shù)成果將用于汽車制造和設(shè)計方面。汽車將會更加穩(wěn)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(jié)構(gòu)構(gòu)成中，可能不會有安全系統(tǒng)的存在，因為在不遠(yuǎn)的將來，汽車的行駛將不會有危險的發(fā)生，或者取而代之的是更加安全有效溫和的保護方式。

4 結(jié)語

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