安全气囊的科学原理

安全气囊工作原理

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本文包括：

 1. 引言

 2. 停用安全气囊的条件

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安全气囊工作原理

长期以来，可靠的安全带一直是汽车中唯一的被动保护装置。尽管当时人们对于安全带的安全性存有争议，尤其是对于在儿童使用时，但随着时光流转，许多国家和地区最终颁布了强制使用安全带的法规。 统计数据表明，安全带的使用挽救了成千上万原本可能在撞车事故中罹难的生命。

安全气囊的开发由来已久。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。

相关法规规定，从1998年款开始，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年款开始执行此规定）。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。

在本文中，您将了解安全气囊背后的科学奥秘及其工作原理、当前存在的问题和未来技术的发展趋势。

在具体探讨安全气囊这个话题之前，我们先回顾一下有关运动定律的知识。首先，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。

《城市公共交通》４／２００２　０　

太原市公共交通总公司通讯中心王　勇　太原市公共交通总公司第一分公司李保成　

现代汽车安全气囊系统（ＳＲＳ）的原理及检修　

摘　要：随着交通事故的不断增加，以及用户安全意识的提高，　为了减少汽车发生碰撞时由于巨大惯性力所造成的对驾驶员和乘　员的伤害，现代汽车装用安全气囊系统越来越普及：本文对汽车　安全气囊系统的原理及检修作了分析与探讨。　关键词：汽车；系统；原理；碰撞；检修　ｐｒｏｂｅ　ｉｎｔｏ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｏｖｅｒｈａｕｌ　ｏｆ　ＳＲＳ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｔａｉｙｕａｎ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｗａｎｇ　Ｙｏｎｇ　Ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｂｒａｎｃｈ　ｏｆ　ＴａｉＹｕａｎ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ＬＩ　Ｂａｏ—Ｃｈｅｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｕｓｅｒｓ　ｓａｆｅ　ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｉｎｊｕｒｙ．ｔｏ　ｄｒｉｖｅｒｓ　ａｎｄ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ａ　ｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓ　ｉｎｅｒｔｉａ　ｆｍ＇ｃｅ　ｗｈｅｎ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ　ａｒｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｆｏｕｌ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｏｔｈｅｒ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ　Ｒｅｓｔｒａｉｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＳＲＳ）ｉｓ　ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄ　ｉｎ　ｍｏｒｄｅｎ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｏｖｅｒｈａｕｌ　ｏｆ　ＳＲＳ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ；ｓｙｓｔｅｍ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；ｏｖｅｒｈａｕｌ　ｌ　概述　害的程度也就越大。安全气囊系统的功用是：当汽车遭受　碰撞导致车速急剧变化时，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘　员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫，使驾驶员、乘员头　部与胸部压在充满气体的气囊上，利用气囊的阻尼作用和　气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，　从而减轻人体遭受伤害的程度。　安全气囊系统对驾驶员和乘员的头部颈部安全起着明　显的保护作用，特别是在汽车正面碰撞和侧前方碰撞时，　其保护作用尤为明显，而座椅安全带对人体胸部以上的保　护作用则十分有限。统计结果表明，汽车发生事故时，人　体胸部以上受伤的几率高达７５％以上。安全气囊主要是针　对乘员上体，特别是头部和颈部在发生撞车事故时的安全　而设计的。由于在汽车出厂时就已安装在车内，无需有意　识地再去完成“佩带”动作，可随时随地进行保护，更容　易被人们所接受。　安全气囊是一个机电一体化的高科技产品，我国对安　全气囊的研究是最近几年才开始的，随着国内汽车工业的　发展，人们安全意识的增强，相信对该系统的研究会迅速　发展起来。可以预计，随着新型电子元器件精度和微机控　制功能的提高，安全气囊将在汽车安全行驶中发挥更大的　作用。　安全气囊系统又称为辅助防护系统（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ　２　安全气囊系统的基本工作原理　Ｒｅｓｔｒａｉｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ），其英文缩写为ＳＲＳ。　当汽车发生碰撞时，汽车与汽车或汽车与障碍物之间　的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后汽车速度将急剧变化，　驾驶员和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动，并与车　内的转向盘、前风窗玻璃或仪表台等构件发生碰撞，这种　碰撞称为二次碰撞。在车辆事故中，导致驾驶员和乘员遭　受伤害的主要原因是二次碰撞。当汽车发生正面碰撞时，　在惯性力的作用下，驾驶员面部或胸部可能与前风窗玻璃　或转向盘发生二次碰撞，前排乘员可能与仪表台发生二次　碰撞，后排乘员可能与前排座椅发生二次碰撞；当汽车遭　受侧面碰撞时．驾驶员和乘员可能与车门、车门玻璃或车　门立柱发生二次碰撞。车速越高，惯性力就越大，遭受伤　作者职务职称：王勇　副主任工程师　地址邮编：双塔西街１６７号０３００１２　文献标识码：　Ｂ　中图分类号：Ｕ４９３．９９　文章编号：１００９－１４６７（２００２）０４－００１８－０３　收稿日期：　２００２－０４－１９　一Ｉ８一　安全气囊系统主要由安全气囊传感器、防撞安全气囊　及电子控制装置（ＥＣＵ）等组成。　（１）防撞安全气囊。由充气装置、气囊、外壳等组　成。其中：充气装置安装在转向盘中的支架上，由气体发　生剂、火药、传爆管、过滤器、外壳等组成。火药由高氯　酸钾、钙盐等组成。气体发生剂为氢氧化内。当碰撞发生　后，传爆管引燃火药，产生高温，使气体发生剂迅速产生　大量的气体，经多次过滤，除去烟尘和灰尘，从气体喷口　喷入气囊，使气囊在瞬间充满气体。　气囊安装在充气装置上部的盒中，表面用塑料护罩遮　住。气囊一般由尼龙制成，其面上有一些小的排气孔，当　汽车因碰撞而使气囊充气，保护驾驶员和乘员的头部及胸　部时，气囊上的小孔在充气后立即排气，这样使气囊更柔　软，起到更好的缓冲作用，同时也免致气囊妨碍视线及影　响人员离开车辆。　

安全气囊是什么

全气囊的奔驰S级轿车驶下生产线已25年了。据美国国家公路安全管理部门(NHTSA)的统计，在美国的交通事故当中，安全气囊已保护了 约14 200人的生命，你知道安全气囊的由来吗?下面就让店铺来为大家介绍一下吧，希望大家喜欢。

安全气囊

安全气囊，设置在车内前方(正副驾驶位)，侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向。安全气囊由三部分组成：气囊、传感器和充气系统。安全气囊的功能是当车辆发生碰撞事故时减轻乘员的伤害程度，避免乘员发生二次碰撞，或车辆发生翻滚等危险情况下被抛离座位。如果发生碰撞，充气系统可在不到十分之一秒的时间内迅速充气，气囊在膨胀时将冲出方向盘或仪表盘。从而使车内人员免受正向碰撞所产生作用力的冲击，大约在一秒钟后，气囊就会收缩(气囊上有许多小孔)，因此不会妨碍车内人员的行动。

安全气囊简介

安全气囊安全气囊，设置在车内前方(正副驾驶位)，侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向。装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System，简称SRS)的字样，直译成中文为“辅助可充气约束系统”。

安全气囊由三部分组成;首先是气囊自身，它由薄薄的尼龙纤维制成，折叠在方向盘或仪表盘中;然后是告知气囊充气的传感器，传感器可检测到相当于以16-24公里/小时的速度撞击墙壁的冲撞力;最后是充气系统，安全气囊实际上由与固体火箭助推器类似的系统进行充气，叠氮化钠(NaN3) 和硝酸钾(KNO3) 迅速发生反应，生成大量的热氮气，此气体将为气囊充气，气囊在膨胀时将冲出方向盘或仪表盘。

安全气囊是安全气囊系统一个辅助保护设备，它是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氮气填充。在发生碰撞时，安全气囊充气大约需要0.03秒。非常快的充气速度对确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部位缓慢地减速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达320公里/小时，碰撞时如果人的乘坐姿势不正确，将给人带来严重的伤害。

汽车安全气囊系统组成及工作原理详解

随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统(Airbag

RestraintSystem，以下简称安全气囊)等。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。

为了说明安全气囊的基本原理，这里首先说明汽车发生事故时造成乘员伤亡的原因。当汽车发生碰撞事故时，汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞，一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降，速度从35km/h降到零的时间约150ms左右；乘员和汽车内部结构之间的碰撞称之为二次碰撞，由于惯性的作用，当汽车急剧降速时，乘员要保持原来的速度向前运动，于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、挡风玻璃等之间的碰撞，从而造成了乘员的伤亡.汽车安全气囊的基本思想是，在发生—次碰撞后，二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气袋上，避免或减缓二次碰撞，从而达到保护乘员的目的。由于乘员和气袋相碰时，因振荡造成乘员伤害，所以一般在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。这样，当乘员和气整相碰时，借助圆孔的放气可减轻振荡，放气过程同时也是一个释放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于保护乘员。

安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元(ECU)、气体发生器(inflator)、气囊(bag)、续流器(clockspring)等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块(airbag