История создания подушек безопасности

           25 лет назад мир впервые увидел подушку безопасности (airbag) на серийном автомобиле. Тогда она считалась эксклюзивом. Сегодня невозможно себе представить современную машину без этой детали. Но путь подушки от остроумной идеи до всеобщего признания оказался тернист.

 

Подушки безопасности водителя в момент срабатывания

              К середине прошлого века прогресс в автопроме привёл к логичным результатам. Машин в мире становилось всё больше, а сами они – всё мощнее и быстрее. Соразмерно росло количество аварий, и главное, люди, попадавшие в них, всё чаще гибли или получали тяжелые травмы. Естественно, самой угрожающей эта статистика была в главной автомобильной державе – США. В результате, в 1967 году там был принят законодательный акт, предписывавший оборудовать все автомобили в стране «автоматической системой защиты пассажиров», начиная уже 1969 года. Однако на тот момент единственной системой безопасности являлись ремни, причём обычные, привязные – инерционные появились только в начале 70-х. Тогда-то, в 1967-м, и вспомнили об идее, одновременно изложенной еще в 1953 году американцем Джоном Хедриком и немцем Вальтером Линдерером. В выданных им патентах говорилось о прикреплённом к рулю «складном развёртываемом мешке, надуваемом в случае опасности». За идею ухватились многие разработчики, но они столкнулись с множеством проблем. Между тем, в 1970 году на инженеров надавило только что созданное в США ведомство дорожной безопасности (NTHSA), которое обязало оснащать подушками все новые автомобили уже с 1973 года. Это было просто нереально. В итоге в СМИ и на политической арене развернулась кампания... против подушек. Сроки внедрения сначала были отодвинуты до 1976 года, а потом и вовсе отменены как директива. Обязательное оснащение автомобилей airbag было введено в только в 1993 году.

       Однако реализация идеи «развёртываемого» мешка потребовала колоссальных усилий. Сегодня традиционная подушка состоит из надувного колокола, пиропатрона, набора датчиков и электронного блока управления. Все это надо было создавать с нуля. Принцип пиротехнического наполнения подушки был взят на вооружение практически сразу. Только так можно было добиться требуемого показателя времени срабатывания – 30-50 миллисекунд. Однако встал вопрос, чем именно начинять пиропатрон. Сегодня используют сухое горючее – азид натрия (NaN3), например, а в начале пытались применять даже ракетное топливо. Часто пиротехнические эксперименты заканчивались гибелью автомобиля. Кроме того, патрон должен был быть компактным (сегодня это «таблетки» весом от 8 до 50 г), а продукты сгорания – безвредными для человека. Опасность таилась и в том, что раскрытие подушки сопровождается громким хлопком (до 140 дБ) и скачком давления в салоне. Боялись, что это может травмировать барабанные перепонки. Здесь разработчики прибегли к старинному методу – поместили в салоне клетку с 15 канарейками. Все хрупкие птички прекрасно перенесли акустический удар и даже сохранили способности к пению. Главную часть подушки – колокол сначала делали из плотной ткани, но она была довольно толстой и пропускала часть газа. Так что со временем остановились на тонком и прочном нейлоне (около 0,5 мм) с герметичным покрытием. Создание механизма, способного быстро и безопасно раскрывать подушку, было только половиной дела. Необходимо было ещё научить её раскрываться вовремя и только в критический момент. Ведь самопроизвольное срабатывание эйр-бэга на ходу весьма опасно. Кроме того, человек должен удариться в полностью раскрывшуюся, но ещё не начавшую сдуваться подушку. Слишком ранний или поздний контакт делает наличие эйр-бэга бессмысленным или даже вредным. Подушка, раскрываясь, «летит» человеку в лицо со скоростью 270-300 км/ч... В такой сложной работе потребовалась помощь концерна Bosch с его колоссальным опытом в сфере электрики и электроники.

         Система управления совместно с датчиками должна передать сигнал пиропатрону за несколько миллисекунд и при этом не реагировать на слабые воздействия (наезд на мелкое животное и т. п.), а также долгое время сохранять работоспособность, независимо от условий эксплуатации автомобиля. Чтобы выполнить все эти требования, разработчикам понадобилось более 10 лет работы, 250 краш-тестов на комплектных автомобилях и ещё 2500 – на макетах. А также 7 млн. километров испытательных пробегов. Интересно, что 600 опытных автомобилей, оснащенных подушками, проходили реальные испытания с «мерседесовцами» за рулём. Каждый сотрудник исследовательского центра обязан был откатать свою «тестовую повинность». Излишне говорить, что это было связано с немалым риском.

 

 

Подушки безопасности водителя и пассажира в момент срабатывания

             В итоге в декабре 1980 года, 13 лет спустя после начала работ, свет увидел первый серийный автомобиль, оснащённый подушкой безопасности. Стоимость опции тогда составляла немалую сумму – 4130 марок, но было ясно: будущее за подушками. И процесс, что называется, пошёл, Air Bag бросились внедрять все ведущие производители. А в 1988 году впервые была представлена серийная подушка для переднего пассажира. Статистика дорожных происшествий очень скоро выявила эффект от внедрения эйр-бэгов. В течение 80-х количество тяжелых травм и смертельных исходов во встречных авариях уменьшилось на 5%, а в 90-х, когда подушки вошли в стандартное оснащение, – упало радикально. Подушки, показав свою эффективность, стали неотъемлемой частью комплектации большинства автомобилей. Системы «надувной» защиты уже давно не ограничиваются фронтальными эйр-бэгами. В связи с опасностью боковых ударов и при перевороте автомобиля конструкторы разработали аналогичные устройства для защиты человека сбоку. В базовое оснащение вошли боковые подушки, вмонтированные в спинки передних сидений, а также надувные занавески, размещающиеся в стойках крыши и над дверями. Особые требования к боковым подушкам предъявляются на открытых автомобилях. Отсутствие жёсткой крыши и стоек заставляет монтировать их в верхней части дверей и делать более прочными. Часто предлагается оборудовать машину дополнительными эйр-бэгами для защиты коленей и ступней и предотвращения «подныривания» под ремни безопасности. Индивидуальные подушки получают и задние пассажиры.

 

Подушки безопасности пешеходов в момент срабатывания

          В борьбе за безопасность технология надувного мешка вышла за пределы автомобильного салона. Последние новинки – подушки, защищающие пешехода в случае наезда на него. Они раскрываются в местах контакта с автомобилем (перед бампером и у кромки капота) и защищают от травм ноги и голову сбитого человека.

          С каждым годом подушек в автомобиле становится больше, а сами они – умнее. Увеличивается количество датчиков, способных различать удары по силе и характеру. Самые совершенные системы могут даже распознать ситуацию, когда в стоящую на месте машину врезается другая. И это притом, что обычно подушки блокируются при скорости менее 20 км/ч. Подушки срабатывают быстрее. Теперь на раскрытие уходит не более 20 миллисекунд. Пиропатроны стали безвреднее. Современные фильтры пропускают в подушку только азот, задерживая опасные для здоровья газы и твердые частицы. Подушки научились варьировать внутреннее давление и степень раскрытия в зависимости от силы столкновения (адаптивные подушки). Благодаря датчикам в креслах, эйр-бэги умеют не раскрываться, если на сиденье никого нет или не пристегнут ремень безопасности. Современные подушки, в отличие от ранних образцов, которые опадали спустя 1-2 секунды после срабатывания, могут сохранять нужное давление до 10 секунд. Это позволяет защитить людей при повторном столкновении или при последующем перевороте машины. Подушки становятся деликатнее.