汽车安全气囊的应用与发展

刘博

齐齐哈尔工程学院 黑龙江省齐齐哈尔市 161005

1 汽车安全气囊的概况

1.1 国外的发展规模及水平

国外汽车安全气囊的发展：最初的安全气囊雏形是美国人约翰·赫特里特发明的一种叫做“安全气垫”的装置。1952年Hetrick发明了一种汽车安全气垫，其作用是缓冲在车辆行驶中采用紧急制动刹车时和发生正面碰撞时对的车内人员的伤害。是一种纯机械结构。其原理是将供气囊中的压缩空气膨胀，并储存在压力容器中，采用质量块的加速度来检测车辆的瞬时减速度。在质量块产生相对位移时，连接其上的控制阀打开，将储存器中的压缩空气释放出来，使气囊充气并且膨胀到规定大小。气囊多数安装在方向盘饰盖中、手套箱门板上、仪表盘上朝向车内人员的部分以及前排座椅靠背靠近B柱的位置，一些车辆在C柱上也有安装。

早期的空气囊并非独立使用，而是和其它安全装置一起配套使用，主要应用与航空业，避免飞机着陆时与地面的产生强烈的冲击。六十年代后期，安全气囊技术才刚开始有了突破性的研制，并一步一步的转为民用领域发展。

八十年代初，美国的一项条款中增加了对安全气囊的要求，该条款有美国国家高速路交通安全委员会撰写，并填充到联邦汽车安全标准中。该条款明确了安全气囊的生产设计标准及安全性原则，至此安全气囊有了具体的发展方向和规则制度。这无疑促进了安全气囊的发展，人们称该项条款为汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。欧洲方面也紧随其后，颁布了类似的ECER94法规，同时，世界各大汽车制造公司也响应政府法令法规，例如美国克莱斯勒和福特汽车制造公司，日本的本田和丰田汽车制造公司，瑞典的富豪汽车制造公司，德国宝马等汽车制造公司都竞相开始销售配有安全气囊的汽车。

九十年代后期，世界三大汽车制造地区，欧共体、美国以及日本已经正式出台法律法规，对汽车进行加装安全气囊的要求。此时，很多主流轿车上多气囊已成为最低配置模式。

在近几年安全气囊得到了高速的发展，价格大幅度下降，中低端轿车安装安全气囊已成为趋势。同时，个别轿车前排安装的乘客用安全气囊（即双安全气囊形式），其结构类似于驾驶员安全气囊，区别在于体积略大，膨胀所需气体较多。90年代以来，人们普遍接受了安全气囊的安全性能，认为是一种高端而现代的安全装置。

1.2 国内的发展规模及水平

国内汽车安全气囊的发展：我国开始安全气囊研究相对较晚，上个世纪八十年代末，我国一些军工专家和汽车碰撞安全研究学者才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。

随着世界各国汽车进军我国汽车市场，我国汽车工业迎来了难得的发展机遇。1992年，我国自主研制的FS-01安全气囊通过撞车试验。相继出台的政策法规也为我国汽车工业的发展奠定了良好的发展环境。

我国“九五”、“十五”规划期间，汽车零配件发展的三个重点项目，便有安全气囊系统的研究，特别在1999年10月28日，国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》（CMVDR294）。明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准，CMVDR294的发布使得汽车安全气囊的配置必须要有新的标准。至此，我国在安全气囊的发展上又前进了一步，为安全气囊的研究与发展注入了新的活力，并指出了发展方向。

2 我国汽车安全气囊应用的分析

2.1 国内汽车安全气囊应用现状

我国安全气囊的发展始于九十年代末，当时我国电子类安全产品处于起步阶段，这儿为安全气囊的发展奠定了良好的技术基础。同时，国家在法律法规方面也给予相应的支持，在二十世纪末颁布了《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》一相关法则。这一法则极大程度上推动了我国安全气囊行业的发展与开发进程，产生了积极的引导作用。

通过多年的产品研究和行业发展，在国内的一些高校的研究室和研究团队，与相关企业进行了产品研发和生产的合作，并取得很好的研究成果，个别研究项目已接近国际领先水准。其中较为突出的有，黄世霖率领的清华大学汽车碰撞研究实验团队，该团队主要研究内容为安全气囊匹配技术，研究对象为国内常见的汽车所装配的安全气囊系统。主要研究方法为模拟实验法及数据整合处理，该实验小组模拟的碰撞过程与实际碰撞过程较为接近，并且在点过控制模拟方面做得非常好，其开发出的多款软件对安全气囊的发展有着突出的贡献。在系统应用设计方面进行了大量的研究工作，这对于产品实际生产来说起到至关重要的作用，为国内汽车安全气囊产品生产打下了坚实的基础。

2.2 主要发展成果

经过二十多年的发展，我国汽车安全气囊的发展已达到一定的高度，安全气囊行业已呈现一个全新的局面。其中在安全气囊的核心组件——气体发生器的研究发展水平上，已达到了较高的技术水准。

产气药剂的配制技术关乎着气体发生器的质量，对气体发生器工作状态的稳定性影响较为明显，决定着气体发生器的充气效率高低和反应时间的快慢。产气药剂分产气药和传火药两种，目前已技术已发展成熟，且行业水平较高。我国生产的产气药和传火药已大量对外出口，供应国外的安全气囊发生器生产厂家。其中，较为成熟的是湖北航天化学技术研究所研发的气体发生器，该发生器为小型气体发生器，并以此为基础进行了模块研究，并成功开发出一系列的化学气体发生器。

除此之外，我国在安全气囊袋用纤维方面也取得了相应的成果。不得不说高质量袋用纤维对于汽车安全工业发展的重要性，随着经济形势转变，目前汽车工业逐渐跨入支柱产业行列中。但是每个高速发展的行业背后都存在着相应的弊病，就目前来看，汽车工业主要存在的就是安全问题。汽车工业高速的发展，使得公路速度等级也有了质的飞跃，尤其是高速公路的发展，更使得国内的汽车行业又加快了发展速度。随着汽车对人们生活重要性的提高，人们不得不对相关汽车安全问题加以关注，对此我们可以借鉴国外的发展经验。美国是最早将安全气囊列入汽车标准装备行列中的国家，并且每年保持上千万的年销售增长。欧洲方面几家大的汽车生产厂家也制定了相关生产装配要求，日本紧随其后，也把安全气囊的标准化提上日程来。这对于国内的汽车安全气囊发展也不失为一个预警信号，预示着汽车安全性的时代到来。

3 未来汽车安全气囊发展趋势及影响

3.1 安全气囊的发展方向

安全气囊自身结构和系统的稳定性及安全性也至关重要。只有在自身稳定的基础上，才会发挥应有的功能和效果，更重要的是能够保证运行的安全，能够持久而稳定的运行，能够使其具有存在的价值。在当今注重汽车安全的时代，汽车的安全性问题受到人们持久的关注，尤其是与汽车行车安全相关的各个机构和装置。各种相关安全设计层出不穷，使得各个系统的关注度逐渐上升，市场渐渐丰富起来。与其同时，也对安全系统有了更高的要求，例如气囊小型化，气囊小型化不仅方便在汽车的各个部位进行安装。同时也可以节省汽车的内部空间，使得乘坐空间更宽大而舒适，并多方位、全面的对驾驶人及车内乘车人员进行保护。使安全气囊能够更好的融入汽车的结构空间内。安全气囊最具有发展前景的便是冷启动化，随着科技的发展，单一的安全性保护已不能满足人们的需要。人们需要确保安全性的前提下，具有更好的舒适性，能够柔和的对车内人员进行保护。传统的利用炸药爆炸产生气体，对安全气囊进行充气，产生过程过于猛烈且冲击大。虽然满足了速度的要求，却在舒适度方面无法满足人们的需要。因此需要一种柔和的起爆方式，避免因传统式的炸药启动所产生的冲击，使气体发生过程变得较为柔和。消除充气时猛烈的冲击和巨响，避免对车内人员的二次损伤，以此在保证行车安全的前提下提高系统的舒适性。

3.2 安全气囊的发展预测

科技在发展，人类在进步。未来的汽车工业将远远超出人们的想象，汽车不单单只是代步工具而已，而是成为人们生活不可或缺的一部分。在不远的未来，汽车的结构和行驶方式将有着极大的改变，相对于传统的汽车来说有着本质的的区别。可能对于现在的科技水平来说，有着质的飞跃。例如汽车高新材料的发展，必定会使汽车的总体质量大程度的降低，从而使汽车行驶速度稳步提高。在速度和续航能力上都会有所提高，这就要求汽车的整体安全性能有着可靠的保证。在持续高速行驶的情况下，对汽车的各个部件和结构都将有着更高的要求。尤其是对于汽车安全系统的安全标准，将会有阶段性的提升，这就要求汽车安全系统，在持续高速行驶的情况下保证高度的稳定性及可靠性。在意外发生的时候，能迅速开启并有效保证车内人员的生命安全，减少车内人员的伤害和死亡。以此为背景，就必须要求安全气囊等一些安全系统组件，必须在汽车的各个部位及关键结构之中，在意外发生时能够减少车身结构的改变，以及车内人员的相对位移。从而避免以外的发生，减少汽车因意外事故，如正面碰撞、侧面撞击、侧翻以及连续翻滚等情况下，对车内人员的伤害。这些意外情况，在未来的汽车发展中将会远离人们身边，随着科技的发展进步，更多更全面的科学技术成果将用于汽车制造和设计方面。汽车将会更加稳定、安全、可靠。这注定使汽车成为人们生活不可或缺的部分，在未来的汽车结构构成中，可能不会有安全系统的存在，因为在不远的将来，汽车的行驶将不会有危险的发生，或者取而代之的是更加安全有效温和的保护方式。

4 结语

我国汽车安全气囊行业发展较为迅速，但在高速发展模式的背后，却存在着诸多的问题，如产品质量问题、使用安全以及售后服务等。貌似行业水平已达到一定的高度，但整体水平发展的并不是很全面，而且质量不高。这个问题严重制约我国汽车行业的发展水平和发展速度，并直接影响到我国自主品牌在市场的竞争力，导致市场竞争力下滑，自主品牌的生存和发展收到制约。因此对于汽车相关技术的研究势在必行。