Как работает подушка безопасности

Мешок, который надувается за мгновение

Подушка безопасности — система пассивной безопасности автомобиля. Это эластичный нейлоновый мешок, который при аварии мгновенно наполняется газом и смягчает удар ^[1]. Она рассчитана на то, чтобы работать вместе с ремнём безопасности^[1].

Как она срабатывает

1. Датчик удара — акселерометр — замечает резкое торможение при столкновении^[1].
2. Он запускает химическую реакцию в газогенераторе — небольшом баллончике^[1].
3. Реакция за доли секунды даёт много азота, и он наполняет подушку^[2].
4. Подушка раскрывается со скоростью больше 300 км/ч^[1].
5. Человек ударяется о подушку, и газ стравливается через небольшие вентиляционные отверстия — подушка сдувается^[1].

Всё вместе занимает десятки миллисекунд. Ещё датчик Аллена Брида 1967 года надувал подушку меньше чем за 30 миллисекунд, а в газогенераторе старого типа все реакции заканчиваются примерно за 40 миллисекунд после удара^[2].

Химия внутри руля

В старых подушках газогенератор содержал смесь азида натрия, нитрата калия и диоксида кремния. Подушке водителя нужно 50–80 граммов азида натрия, большей подушке пассажира — около 250 граммов^[2]. Реакции идут цепочкой: азид натрия разлагается на натрий и азот, натрий реагирует с нитратом калия, давая ещё азот, а остатки превращаются в безопасные силикаты^[2].

В современных подушках газ вырабатывает другое вещество — нитрат гуанидина^[2].

Почему без ремня опасно

Подушка гасит удар и уменьшает перегрузку, которую испытывает человек при резкой остановке ^[1]. Но алгоритм её срабатывания рассчитан на то, что человек пристёгнут^[1].

Фронтальные подушки рассчитаны на лобовой удар и не должны срабатывать при боковом ударе, ударе сзади или перевороте^[1]. Для бокового удара есть отдельные боковые подушки — их запатентовала компания Autoliv, и они появились в машинах в середине 1990-х^[1].

Детское кресло и датчик веса

Если на переднее сиденье ставят детское кресло, подушку пассажира нужно отключить. Это делают выключателем или автоматически: датчик веса в сиденье проверяет нагрузку. Если она меньше 25 кг, система считает, что место пустое или там ребёнок в кресле, и подушку не включает^[1].

По данным американского Национального управления безопасности дорожного движения, за 1990–2000 годы из 175 погибших от срабатывания подушек 104 были детьми. Но за те же годы подушки сработали около 3,3 миллиона раз и спасли, по оценке ведомства, больше 6377 жизней^[2].

История

• 1919 — первый патент на подушку безопасности для транспорта, но идею не воплотили^[1].
• 1951 — первые подушки изготовили, но они срабатывали медленно, и инвесторов не нашлось^[1].
• 1964 — японский инженер Ясузабуро Кобори начал разработку подушки, которую надувало взрывчатое вещество; позже он получил на неё патенты в 14 странах^[1].
• 1967 — американец Аллен Брид изобрёл шариковый датчик удара: стальной шарик в трубке, удерживаемый магнитом^[1][2].
• 1972 — первая подушка в серийном автомобиле, Oldsmobile Toronado модели 1973 года^[1].
• 1981 — Mercedes-Benz предлагает подушку как дополнение к ремню: при аварии сначала затягивается ремень, потом раскрывается подушка^[1].
• 1996–1998 — первый российский автомобиль с подушкой: экспортная Lada Samara Baltic (ВАЗ-21093), которую собирали в Финляндии. С конца 2000-х подушки стали обязательными в стандартной комплектации «Лады» ^[1].
• 2006 — Honda выпускает первую подушку безопасности для мотоцикла^[1].

О другом приборе, который спасает жизни, — в статье «Как работает огнетушитель».