Подушка безопасности

Подушка безопасности — это устройство пассивной безопасности транспортного средства, предназначенное для смягчения удара водителя и пассажиров о элементы салона при столкновении. Представляет собой эластичную оболочку, которая в момент аварии мгновенно наполняется газом, образуя упругий барьер между телом человека и рулевым колесом, приборной панелью, стойками кузова или стеклом. Современные автомобили оснащаются несколькими подушками, расположенными спереди, сбоку и по периметру салона.

История

Идея создания надувного устройства для защиты от ударов возникла в начале XX века. Первый патент на «надувной мешок для защиты пассажиров» был зарегистрирован в США в 1951 году инженером Джоном Хетриком. Однако практическая реализация столкнулась с техническими трудностями: требовался компактный и надёжный газогенератор, способный срабатывать за тысячные доли секунды.

В 1960-х годах американская компания Eaton, Yale and Towne (ныне Eaton Corporation) разработала прототип, основанный на химической реакции, выделяющей газ. Первые серийные подушки безопасности появились в автомобилях General Motors в 1973 году — они устанавливались на модели Oldsmobile Toronado и Buick LeSabre. Однако из-за высокой стоимости и несовершенства конструкции (подушки срабатывали с задержкой или не срабатывали вовсе) массовое внедрение затянулось.

Переломным моментом стало ужесточение законодательства США в 1980-х годах. В 1984 году Национальное управление безопасностью движения на трассах (NHTSA) обязало автопроизводителей постепенно оснащать все новые автомобили фронтальными подушками безопасности. К 1998 году это требование стало обязательным для всех легковых автомобилей в США. В Европе и России аналогичные нормы вводились позднее: с 2006 года подушки безопасности стали обязательным элементом для всех новых моделей, продаваемых в странах Европейского союза.

В России обязательное оснащение автомобилей подушками безопасности для водителя и переднего пассажира было введено с 1 января 2012 года для всех выпускаемых в обращение транспортных средств категории M1 (легковые автомобили).

Устройство и принцип действия

Подушка безопасности состоит из трёх основных компонентов:

• Модуль подушки — тканевая оболочка из нейлона или полиэстера, сложенная в компактный чехол. Оболочка имеет специальные отверстия для контролируемого выпуска газа после срабатывания.
• Газогенератор (пиропатрон) — устройство, содержащее твёрдое топливо (обычно азид натрия NaN₃ в смеси с окислителями). При подаче электрического импульса топливо воспламеняется, выделяя большой объём азота. Давление газа быстро расправляет подушку.
• Блок управления (контроллер) — электронное устройство, получающее сигналы от датчиков удара (акселерометров). Контроллер анализирует силу и направление удара и принимает решение о необходимости активации подушки.

Принцип работы: при сильном лобовом или боковом столкновении датчики фиксируют резкое замедление (перегрузку). Блок управления подаёт ток на пиропатрон, который за 20–50 миллисекунд (0,02–0,05 с) наполняет подушку газом. Человек ударяется о надувную оболочку, которая мягко гасит его инерцию. После этого газ через отверстия выходит наружу, подушка сдувается, и водитель/пассажир не оказывается зажатым в салоне.

Классификация

Подушки безопасности классифицируются по месту установки и направлению защиты:

• Фронтальные — устанавливаются в рулевом колесе (для водителя) и в передней панели (для переднего пассажира). Защищают при лобовых столкновениях. Современные системы могут отключать пассажирскую подушку при установке детского кресла.
• Боковые — расположены в спинках передних и задних сидений или в дверных панелях. Защищают грудную клетку и таз при боковых ударах.
• Шторки (головные подушки) — устанавливаются под обшивкой крыши вдоль боковых стоек. При срабатывании опускаются вниз, закрывая боковые окна и защищая голову пассажиров от ударов о стойки и от попадания осколков стекла.
• Коленные — размещаются под рулевой колонкой или под передней панелью со стороны пассажира. Предотвращают травмы коленей и бёдер при сильном ударе.
• Центральные — устанавливаются между передними сиденьями (в подлокотнике или спинке). При боковом ударе предотвращают столкновение голов водителя и переднего пассажира друг с другом.
• Подушки для защиты пешеходов — устанавливаются на внешней стороне капота или перед ветровым стеклом. При наезде на пешехода подушка поднимает капот или закрывает нижнюю часть лобового стекла, смягчая удар.

Применение и эффективность

Подушки безопасности являются обязательным элементом пассивной безопасности для всех легковых автомобилей, выпускаемых в развитых странах. Они применяются также в некоторых грузовиках, автобусах и мотоциклах (специальные надувные жилеты).

Эффективность подушек безопасности подтверждена многочисленными исследованиями. По данным NHTSA, фронтальные подушки безопасности снижают риск гибели водителя при лобовом столкновении примерно на 29%, а риск гибели переднего пассажира — на 32%. Боковые подушки и шторки снижают риск смерти при боковом ударе на 37–52% в зависимости от типа транспортного средства.

Однако подушки безопасности не являются универсальным средством защиты. Они наиболее эффективны в сочетании с ремнями безопасности. При непристёгнутом ремне человек может получить тяжёлые травмы от удара о саму подушку или от столкновения с элементами салона до её полного раскрытия. Кроме того, подушки безопасности могут быть опасны для детей, сидящих на переднем сиденье, особенно в детских креслах, установленных против хода движения.

Критика и ограничения

Несмотря на высокую эффективность, подушки безопасности имеют ряд недостатков и критикуются за:

• Травмоопасность при неправильном использовании. При непристёгнутом ремне или при нахождении в непосредственной близости от подушки (например, при наклоне вперёд) раскрытие может привести к переломам, ушибам внутренних органов, ожогам от газов.
• Опасность для детей. Дети ростом ниже 150 см и весом менее 36 кг должны находиться на заднем сиденье. Установка детского кресла на переднее сиденье с активной подушкой безопасности запрещена.
• Стоимость ремонта. После срабатывания подушки безопасности требуется замена всего модуля, что может быть дорогостоящим (от 30 000 до 100 000 рублей и выше в зависимости от марки автомобиля). В некоторых случаях после ДТП автомобили списываются из-за дороговизны восстановления.
• Ложные срабатывания. В редких случаях подушки могут сработать при сильном ударе по днищу (наезд на бордюр, яму) или при резком торможении, что может привести к аварии.
• Экологические аспекты. Газогенераторы содержат токсичные вещества (азид натрия), а сама подушка после срабатывания становится отходом, требующим специальной утилизации.

Интересные факты

• Первая подушка безопасности в серийном автомобиле (1973) стоила около 200 долларов США, что по тем временам было сопоставимо с ценой небольшого мотоцикла.
• Скорость раскрытия подушки может достигать 300 км/ч. Именно поэтому пристегиваться ремнём безопасности крайне важно — чтобы не встретиться с подушкой «лицом к лицу» на такой скорости.
• В некоторых современных автомобилях (например, Mercedes-Benz S-Class) устанавливается до 12 подушек безопасности, включая подушки в ремнях безопасности и подушки для защиты стоп.
• В России обязательное оснащение автомобилей подушками безопасности для водителя и переднего пассажира было введено с 1 января 2012 года для всех выпускаемых в обращение транспортных средств категории M1 (легковые автомобили).

Источники

• Национальное управление безопасностью движения на трассах (NHTSA). «Air Bags». Официальный сайт.
• Европейская программа оценки новых автомобилей (Euro NCAP). «Airbag safety». Официальные отчёты.
• ГОСТ Р 41.94-99 (Правила ЕЭК ООН № 94). «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров при лобовом столкновении».
• Технический регламент Таможенного союза «О безопасности колёсных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011).
• «Автомобильные подушки безопасности: история, устройство, эффективность». Журнал «За рулём», 2018.
• «Пассивная безопасность автомобиля: подушки безопасности». Учебное пособие для вузов, под ред. А.Н. Буренина, М.: МАДИ, 2020.