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[小编荐车] 防患于未然 安全气囊的演进

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借酒消愁 发表于 2013-6-27 16:03:50 | 只看该作者 发表于
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本帖最后由 借酒消愁 于 2013-6-27 16:06 编辑


看到这张图你应该会觉得很滑稽,不用好奇,这并不是什么新的高科技透明安全气囊,而是乐天的一则为驾驶者开发的提神咖啡口香糖广告,虽然只是一个纯属娱乐的开端,但事实上安全气囊的故事也并没有各位想象的那么枯燥,这期《演•异》栏目我们就来讲述一下安全气囊的进化过程。

一、 安全气囊的由来


气囊这个概念首次被应用到汽车身上要追溯到1941年,不过直到1951年才有真正的报道开始记载这一发明,当年一位名为Walter Linderer的德国工程师,首次设计了一款气囊装置,其原理也是以一个压缩空气系统为基础,可以由驾驶者或者因车辆碰撞而完成开启。很可惜的是因为当时的技术并不完善,他并没有立刻申请专利,等到他的专利申请获批时,已经比美国的发明者John Hetrick晚了大约三个月。不过这在后人看来,也许并不是最让Walter Linderer郁闷的事情,在其专利确立之后的六十年代,他的这项发明经证实并不能提升驾驶的安全性,因为这套空气压缩系统即使在特殊情况下可以打开,其充气的速度也远远达不到保护驾驶者生命安全的目的,所以最终还是被定论为不切实际的发明。


相比之下,John W. Hetrick的发明反而更引起汽车厂商们的注意,这也跟他的一些亲身经历有很大关系。1952年的春天,他开着一台1948年的的克莱斯勒Windsor,带着妻子和7岁的女儿Joan一起出去郊游,在刚刚转过山路的一处拐角,一块大石头出现在道路中央,由于车速较快已经来不及躲闪,Hetrick随即猛踩了刹车,绕过石头向右前方驶去,最终车子躲过了大树和木栅栏,一头扎进了路边的沟里。值得庆幸的是,一家人毫发无伤,而且沟里都是淤泥,车也并无大碍。不过,这次有惊无险的经历也让Hetrick陷入了沉思,“为什么车内部不能有一个防止人们磕碰的装置呢?”。因为当车辆开进沟里的那一瞬间,他跟妻子都拼命的伸出手臂挡住坐在副驾驶座上的女儿,避免她的头部磕到仪表板上。一回到家,Hetrick便坐到厨房的桌子前开始画草图。

Hetrick结合了一些自己在海军服役期间,修理鱼雷时所积累的经验和启发,当时的鱼雷表面会覆盖一层帆布袋,当其内部的压缩空气被释放,表面的帆布袋会瞬间被气体充满,并向上发射,这一幕被用到了他的设计当中,持续涂涂改改了两周之后,最终一个跟现在的安全气囊设计非常类似的装置在1952年8月5日被申请成为了专利。


不过安全气囊技术可跟我们之前介绍过的车灯等其他零部件不同,它的发展并没有那么平顺,或者说,虽然想法很好,但是实现起来确实需要顶尖汽车品牌的技术和设计师、工程师们经过多年测试研究才能完成,即使是现在,我们似乎也经常会听到车祸中安全气囊没有打开的情况,或者打开瞬间由于温度过高或者是气体压缩问题,而导致的烫伤或者炸伤事件,这也就是为什么Hetrick的发明直到30年之后才开始被汽车厂商所使用。


其实Hetrick也非常悲剧,虽然被认为是第一个发明汽车安全气囊的人,却也从未因此而获得过一分利,即便是在上世纪五十年代末,福特和通用汽车公司都对他的这项发明很感兴趣,同时也注意到了它的重要性,但很快两家公司就发现,当时的汽车技术根本无法逾越的两道屏障,一个是无法让汽车精准的判断气囊的打开时机,另一个就是如何瞬间让气囊充满气体,而这项发明也随即不了了之。



人们对气囊这项发明再次重拾信心,要归功于1966年美国陆军对爆炸真空管的成功测试,同时,汽车研发中心Eaton也成功研制出了一种预充气气囊,它跟Hetrick发明的气囊装置原理相同,通过9-10个尼龙袋包裹住一个装有氮气的容器,当容器的机关一旦被触发,氮气就会快速而稳定地充满整个尼龙气囊,被触发的机关相当于一个22口**的发射威力,灵敏的感应器以及可靠的充气速度,使得这项测试基本解决了之前提到的两个主要问题。


随着气囊测试的成功,福特公司也随即决定要将这项安全装置安装在1971年的全尺寸福特和水星全系车型上,不过这项决定很快就被福特的首席车身工程师Stuart Frey否定,Frey认为单单因为解决了两个主要问题,并不能就简单的认为气囊技术是安全的,如果要实现量产,很多细节问题尚需考量,比如大批量生产的安全气囊的配件质量与性能、气囊内部装置爆炸时是否会有致命的意外发生,而且有些车祸对于车辆的撞击角度很难把握,很可能不会启动气囊,或者如果气囊设计的过于灵敏,可能只是玻璃破碎,都会让只能使用一次的气囊打开,一系列的细节问题,又让这项安全技术退回到了草图桌前。

                       


与此同时,通用汽车公司也在自行研制安全气囊,当然他们也遇到了与福特一样的诸多问题,甚至还包括设计开始时,吓人的气囊开启声音,更麻烦的是,因为要给气囊安排一个合理的位置,设计师还需要对汽车内饰进行重新设计等。不过值得通用庆幸的是,他们拥有一些福特没有的优势,那就是通用旗下相当专业的子公司,比如AC电子部门,这个部门当时为波音747开发加速器,而这项专业技术对研制车辆的碰撞感应器非常有帮助,通用公司通过精密的系统分析,精确的判断出车辆发生碰撞时,车内乘客的运动状态,从而开发出了一套高效的安全气囊系统。


最终,通用公司在1973将安全气囊系统安装到了1000台雪佛兰Impala身上,这不仅让通用成为了安全气囊的领军人物,同时从1974年开始到1976年,通用将安全气囊装置安装在了10000台旗下车型身上,包括全尺寸奥兹莫比尔、别克和凯迪拉克。安全气囊总算首次与消费者见面,可惜的是,本打算由此实现年产量10万台带有安全气囊车型的通用公司,似乎并未得到消费者的认可,整个配备安全气囊车型的售卖时期,通用仅售出了10,321台车,导致安全气囊项目再一次被搁置,再次见到它又是八年之后。


安全气囊技术走上正轨已经是1984年,当时梅赛德斯-奔驰将其作为车辆的选配技术,又经过了两年的测试之后,终于以标准配件的身份出现,随后,福特在1986年款的福特Tempo和水星Topaz身上也为客户提供选装气囊,通用也再次把安全气囊技术提上日程。


随着汽车发展的不断演进,人们对安全的重视程度正在不断加深,安全气囊这项技术终于在1990年被彻底重视起来,并以法律的形式进行普及推广,当时在美国所销售的所有汽车上必须安装安全气囊或者安全带,而汽车厂商多数都因为客户需求而选择安装安全气囊,到了1998年,美国国会颁布法令,要求从那年开始生产的所有车型必须在驾驶和副驾驶侧都配备安全气囊。值此,安全气囊也就逐步发展成为了今天我们所见到的样子,功能和分类也更加细致,全方位的保护驾驶者在事故中的人身安全。

二、 摩托车上的安全气囊


安全气囊在现代摩托车身上几乎很少见到,只有一些特殊的型号比如宝马C1等城市代步用摩托车上可以见到,不过事实上早在20世纪70年代,英国交通研究实验室就针对可供摩托车使用的不同样式的安全气囊开始测试,2006年,本田首次在其量产版本的金翼摩托车身上安装了安全气囊,本田称安装在摩托前端的感应器可以精确的探测到车辆碰撞情况,从而判断气囊开启的时机,同时气囊也可以吸收掉一部分摩托车驾驶者的冲撞力,并降低向前飞出的速度。


一些摩托车赛事中使用的车辆也安装了特制的安全气囊,在早期这些安全气囊只是通过一根电线与车身相连,当发生撞击时,电线一头的别针脱落,气囊就会被瞬间打开以保护车手。来自法国的手工技师Helite还曾经专门为摩托车手以及摩托雪橇和骑马爱好者们,设计制造过专用的气囊夹克。而现代摩托车安全气囊的技术主要以意大利知名护具品牌Dainese的主动安全系统为主导,不再使用电线连接,而是通过电子系统更精确地触发氮气气囊。

三、 安全气囊在太空和军事上的应用

其实安全气囊不仅在汽车和摩托车上起着重要的作用,从二十世纪60年代开始,美国国家航空航天局(NASA)和美国国防部(US DoD)就已经将安全气囊技术应用到了飞机和宇宙飞船中,我们不妨来看两个在航空和军事方面的应用案例。

航空方面的应用


1966年,美国的Luna9和Luna13登陆月球,使用了大量气囊以帮助降落。美国的Mars Pathfinder在1997年登陆火星的时候,采用了独创的气囊降落技术,可同时提供空气制动(即通过大气摩擦而降低太空船速度)、降落伞以及火箭推进器降落等。这套系统也同时被两项火星探测任务使用,虽然后来Beagle 2曾经在使用这项技术降落于火星时失败,不过其原因至今仍然是个迷。


军事方面的应用


美国陆军在UH-60A/L黑鹰和OH-58D Kiowa勇士直升机上,都装配有驾驶舱气囊系统(CABS),包括驾驶员前方和侧方气囊,而OH-58D上还配备了专门的电子碰撞感应单元,CABS系统由美国航空技术指挥中心研发,是首个应用到军事航空飞机上的安全系统。

四、 安全气囊技术的突破


随着现代汽车工业技术的不断发展,安全气囊在汽车方面的应用也在不断地创新突破,这也就不得不提到在汽车安全方面首屈一指的品牌沃尔沃所推出的EnVeloP技术,即汽车外部保护系统,这项技术在沃尔沃为全新V40推出行人安全气囊技术的一年后发布,意在更加全面的降低车辆本身及发生碰撞时,对周围行人所造成的伤害。


这套汽车外部保护系统由一个内置于车顶的容器构成,里面压缩放置了一个与现在的安全气囊材料相同的真空气球,一旦发生碰撞,无论是与其他车辆之间,还是与路边的障碍物,甚至是感应器判断为涉水的情况,内置的气球都会以迅雷不及掩耳的速度打开,并包裹住整个车身,将车辆和人员的伤害降到最低。


总之,安全气囊可以说经历了非常坎坷的发展历程,无数次的失败之后,最终成为了今天汽车身上不可或缺的安全装置之一,它迄今为止也已经拯救了成百上千条生命,而它的故事背后也承载了汽车发展的悠久历史。


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