Как работает подушка безопасности: принцип срабатывания по этапам
Подушка безопасности срабатывает в течение 20–30 миллисекунд с момента удара, что примерно в 10 раз быстрее, чем человек успевает моргнуть. За этот промежуток времени датчик фиксирует резкое замедление, электронный блок принимает решение об активации, воспламенитель поджигает твёрдое топливо газогенератора, газ заполняет нейлоновый мешок, и подушка раскрывается перед водителем или пассажиром.
Датчики удара: первый этап цепочки
В современных автомобилях применяются электронные акселерометры на основе MEMS-технологии (микроэлектромеханические системы). Это крошечные кремниевые структуры, в которых при резком торможении смещается подвижная масса, изменяя ёмкость конденсатора. Изменение ёмкости преобразуется в электрический сигнал, который поступает в блок управления подушками (ACU). Датчиков в автомобиле несколько: центральный и периферийные по бокам кузова. Блок управления сравнивает сигналы всех датчиков и принимает решение об активации только при одновременном превышении порогового значения замедления на нескольких из них. Это исключает случайное срабатывание при езде по ухабам или при мелких авариях, когда подушка была бы опаснее, чем её отсутствие.
Газогенератор: сердце подушки
Газогенератор размещается непосредственно в модуле подушки. Классический вариант содержит таблетки азида натрия (NaN3) и оксиданта, разделённые металлической мембраной. Воспламенитель (инициатор) получает электрический импульс от блока управления и поджигает смесь. Реакция горения азида натрия и нитрата калия выделяет азот, который и надувает мешок за 20–30 миллисекунд. Реакция производит также оксид калия и диоксид кремния, безопасные твёрдые остатки, удерживаемые фильтрами внутри корпуса. Современные автомобили всё чаще переходят на безазидные газогенераторы, работающие на нитрате гуанидина и нитрате аммония. Они менее токсичны при производстве и утилизации.
Мешок и процесс надувания
Мешок подушки безопасности изготавливается из нейлоновой ткани плотностью 420 денье с силиконовым покрытием, снижающим газопроницаемость. Объём фронтальной подушки водителя составляет около 60 литров, пассажирской, около 130 литров из-за большего расстояния до лобового стекла. Боковые и шторные подушки меньше: 12–30 литров. После полного раскрытия через специальные клапаны или поры ткани газ начинает медленно выходить, так что к моменту контакта с телом человека подушка уже частично мягче, что снижает нагрузку на голову и грудную клетку. Без этого стравливания жёсткий раздутый мешок сам мог бы причинить травмы.
Виды подушек и адаптивные системы
Первые подушки безопасности появились в серийных автомобилях в 1970-е годы в виде фронтальных модулей. Сегодня в современном автомобиле насчитывается до 10 подушек: фронтальные, боковые в спинках сидений, шторные по периметру крыши, коленные и даже внешние капотные, защищающие пешеходов. Адаптивные газогенераторы с двумя ступенями срабатывания регулируют давление в зависимости от тяжести удара и расстояния до пассажира, определяемого датчиком веса или ультразвуковым сенсором. В России с 2016 года наличие как минимум двух фронтальных подушек является обязательным требованием технического регламента для новых легковых автомобилей.
