安全气囊是一种车辆乘员约束系统，使用的气囊设计为在碰撞过程中快速充气然后快速放气。它由气囊垫、柔性织物袋、充气模块和冲击传感器组成。 安全气囊的目的是在碰撞事件中为乘员提供柔软的缓冲和约束。它可以减少乘客和车内人员之间的伤害。
安全气囊在车辆乘员和方向盘、仪表板以及车身支柱、顶篷衬里和挡风玻璃之间提供能量吸收表面。现代车辆可能包含多种配置的安全气囊模块，包括驾驶员、乘客、气帘、座椅侧面碰撞、膝垫、充气安全带、右前侧和左侧传感器以及行人安全气囊模块。
在碰撞过程中，车辆的碰撞传感器向安全气囊电子控制器单元(ECU)提供关键信息，包括碰撞类型、角度和碰撞严重程度。利用该信息，安全气囊电子控制器单元的碰撞算法确定碰撞事件是否满足展开条件，并触发各种点火电路以在车辆内展开一个或多个安全气囊模块。作为车辆安全带系统的安全气囊，安全气囊模块的展开是通过设计为一次性使用的烟火过程触发的。较新的侧面碰撞安全气囊模块由压缩空气气缸组成，在车辆侧面碰撞时触发。[1]
第一个商业设计是在20世纪70年代引入乘用车的，但收效甚微，实际上造成了一些死亡。[2]在20世纪80年代末和90年代初，许多市场广泛采用安全气囊，在一些汽车上也采用驾驶员安全气囊和前排乘客安全气囊；许多现代车辆现在包括六个或更多单元。[3]
安全气囊被认为是一种“被动”约束，是“主动”约束的补充，如安全带。因为不需要车辆乘员的动作来激活或使用气囊，所以它被认为是一种“被动”装置。这与被认为是“主动”装置的安全带形成对比，因为车辆乘客必须采取行动来启用它们。[4][5][6][7][8]
该术语与“主动安全”和“被动安全”无关，主动安全和被动安全分别是指首先防止事故发生的系统，以及在事故发生后尽量减少其影响的系统。在这种情况下中，汽车的防抱死制动系统 (ABS)被视为主动安全装置，而其安全带和安全气囊都将被视为被动安全装置。由于被动装置和系统——那些不需要车辆乘客输入或动作的装置和系统——能够以主动方式独立运行，因此会产生进一步的术语混乱；安全气囊就是这样一种装置。车辆安全专业人员在使用语言时通常会小心谨慎，以避免这种混淆，尽管广告原则有时会在安全功能的消费者营销中阻止这种语义警告。使术语更加混乱的是，航空安全团体在中使用术语“主动”和“被动”刚好汽车行业相反。[9]
“用于覆盖飞机和其他车辆部件”的气囊起源于英国伯明翰的两位牙医哈罗德·圆和阿瑟·帕罗特于1919年提交的一项美国专利[10]并于1920年获得批准。[11]充气气囊早在1951年就开始使用了。[12][13]专门用于汽车的气囊独立地归功于美国人约翰·海特里克，他于1952年8月5日申请了气囊专利，该专利于1953年8月18日被美国专利局授予第2，649，311号专利。[14][15]德国工程师沃尔特·林德(Walter Linderer)于1951年10月6日申请了德国专利第896312号，该专利于1953年11月12日发布，大约是在美国人约翰·赫里克(John Hetrick)之后三个月。Hetrick和Linderer的安全气囊都是基于压缩空气系统，要么由弹簧、保险杠接触释放，要么由驾驶员释放。20世纪60年代的后来研究表明，压缩空气不能足够快地给基于机械的气囊充气以达到最大的安全性，这导致了当前基于化学和电气的气囊。[16][17]在专利申请中，制造商有时使用术语“可充气乘员约束系统”。
海特里克是IE工程师人和美国海军成员。他的安全气囊是根据他在海军服役期间使用来自鱼雷的压缩空气的经验设计的，同时也是为了在事故发生时在他们的汽车中为家人提供保护。海特里克当时与美国主要汽车公司合作，但他们选择不投资。[18][19]尽管现在在美国销售的每辆汽车都需要气囊，但海特里克1951年的专利申请是一项“有价值”的发明的例子，对其发明人来说没有什么经济价值，因为直到1971年专利到期后，气囊才首次用于商业用途，当时它作为实验安装在几辆福特汽车上。[20]
1964年，日本汽车工程师柯波莉(小堀保三郎)，开始开发气囊“安全网”系统，该系统利用炸药给气囊充气，后来他在14个国家获得了专利。他死于1975年，没有看到安全气囊系统被广泛采用。[21][22][23]
1967年，在开发安全气囊碰撞传感器方面取得了突破性进展，当时Allen K.Breed发明了一种用于碰撞检测的机械式管内球组件，一种机电式传感器，用磁铁将钢球固定在管上，磁铁可以在30毫秒内给安全气囊充气。[24]在充气过程中首次使用小规模爆炸的叠氮化钠代替压缩空气。[17]随后，百得公司首先将这项创新推销给克莱斯勒汽车。一种类似的“自动感应式”防撞装置，由伊顿、耶鲁、汤恩公司为福特公司开发的一种类似的“自动感应式”防撞系统，很快在美国成为一种自动安全系统，[25][26]而意大利伊顿利维雅公司提供了本地化的变体气垫。[27]
20世纪70年代初，福特和通用汽车公司开始提供装有安全气囊的汽车，最初是在政府部门购买的车队金属绿色1973年雪佛兰羚羊轿车。这些雪佛兰都有一个1974年风格的奥斯莫比仪表板，和一个包含驾驶员侧安全气囊的特殊方向盘。在这批原车中，已知只有一辆幸存下来，并且状况良好。通用汽车公司奥斯莫比·托罗纳多是美国第一辆装有乘客安全气囊的国产汽车。[28]通用汽车以笨拙的名称“气垫约束系统(ACRS)”销售其第一个气囊模块。该汽车制造商在1977年停止了该选项年型，理由是消费者缺乏兴趣。福特和通用随后花了几年时间游说反对安全气囊的要求，声称这些装置是不可行和不合适的。克莱斯勒在1988-1989年的车型上制定了驾驶员侧安全气囊标准，但直到20世纪90年代初，安全气囊才在美国汽车中广泛使用。[29]
20世纪70年代中期，美国引入了乘用车气囊，当时该国的安全带使用率相当低。福特在1971年建立了一个带气囊的试验车队，随后通用汽车在1973年在雪佛兰汽车上建立了试验车队。早期装有安全气囊的通用汽车实验车队经历了七次死亡，其中一次后来被怀疑是由安全气囊引起的。[30]
1974年，通用汽车在全尺寸凯迪拉克中将“气垫约束系统”(ACRS)作为常规生产选项(RPO AR3)推出，[31]别克和奥斯莫比车型。20世纪70年代配备ACRS的通用汽车有一个驾驶员侧安全气囊，一个驾驶员侧膝盖约束装置[32](包括一个带衬垫的下仪表板)和一个乘客侧安全气囊。乘客侧气囊保护两位前排乘客[32]不像大多数较新的，它集成了一个膝垫和一个躯干垫，它也有两个阶段的部署，这取决于冲击力。装有ACRS的汽车在所有座位上都有安全腰带，但没有肩带。肩带在美国已经是封闭汽车上的强制性设备，司机和前排外侧乘客座位没有安全气囊，但通用汽车选择销售安全气囊作为肩带的替代品。这款凯迪拉克车型的售价分别为1974年的225美元、1975年的300美元和1976年的340美元（2017年分别为1125美元、1360美元和1465美元）。
安全气囊的早期发展符合国际上对汽车安全立法的兴趣。一些安全专家主张采用基于性能的乘员保护标准，而不是规定特定技术解决方案的标准，这可能会很快过时，可能不是一种经济高效的方法。然而，随着各国相继强制实施安全带约束，几十年来对其他设计的重视程度有所降低。[27]
正面气囊
三张碰撞试验假人的照片，头部正好落在安全气囊中
汽车工业、研究和监管机构已经不再把安全气囊看作是安全带的替代品，现在安全气囊名义上被命名为安全气囊或附加充气约束装置。
1981年，梅赛德斯-奔驰在西德推出了气囊，作为其旗舰轿车车型 S级(W126) 的一个选项。在梅赛德斯系统中，传感器会自动预张紧安全带，以减少碰撞时乘员的运动(现在这是一个常见的特征)，然后在碰撞时展开气囊。这将安全带和安全气囊集成到约束系统中，而不是将安全气囊认为是安全带的替代物。
1987年，保时捷944 Turbo成为第一辆将驾驶员和乘客安全气囊作为标准装备的汽车。动力较弱的保时捷944和944S将此作为可用选项。同年，日本汽车在本田传奇上的出现来第一个安全气囊。[33]
1988年，克莱斯勒成为第一家将驾驶员侧安全气囊作为标准装备的美国汽车制造商，该安全气囊有六种不同型号。[34][35]第二年，克莱斯勒成为美国第一家在2008年提供驾驶员侧安全气囊的汽车制造商。[36]从1991年款开始，克莱斯勒小型货车的所有版本都带有气囊。[34] 1993年吉普大切诺基在1992年推出时成为第一辆提供驾驶员安全气囊的越野车。[37]驾驶员和乘客安全气囊成为所有道奇无畏、鹰眼和克莱斯勒协和式轿车的标准装备，领先于任何法规。[38]1993年初，第400万辆装有安全气囊的克莱斯勒汽车下线。[39]1993年10月，道奇公羊成为第一辆带有标准驾驶员侧气囊的皮卡车。[40]
1990年3月12日，在美国弗吉尼亚州弗吉尼亚州，两辆装有安全气囊的汽车之间发生了第一次已知事故。一辆1989年的克莱斯勒勒·巴隆汽车越过了中心线，与另一辆1989年的克莱斯勒勒·巴隆汽车发生了正面碰撞，导致两个驾驶员安全气囊都展开。尽管车辆严重受损，但司机只受了轻伤。[41][42][43]
美国1991年的《多式联运效率法》要求1998年9月1日以后建造的乘用车和轻型卡车为驾驶员和右前乘客配备气囊。[44][45]在美国，NHTSA估计，截至1999年9月1日，安全气囊已经挽救了4600多人的生命；然而，20世纪90年代早期装置的碰撞部署经验表明，一些死亡和严重伤害实际上是由安全气囊引起的。[44]1998年，NHTSA启动了先进安全气囊的新规则，使汽车制造商在设计有效的技术解决方案时更加灵活。修订后的规则还要求改善对不同体型乘客的保护，无论他们是否使用安全带，同时将安全气囊对婴儿、儿童和其他乘客造成的风险降至最低。[44]
在欧洲，直到20世纪90年代初，气囊几乎还是闻所未闻。到1991年，四家制造商——宝马、本田、梅赛德斯-奔驰和沃尔沃——在他们的一些高端车型上提供了气囊，不久之后，气囊成为了更主流汽车上的常见功能，福特和沃克斯豪尔 / 欧宝是将气囊引入其产品的制造商之一不久之后，雪铁龙、菲亚特、尼桑、标致、雷诺和大众紧随其后。
到1999年，很少能找到一款不带安全气囊的大众市场新车，至少作为可选设备，而一些20世纪90年代后期的产品，如大众高尔夫Mk4 ，也有侧面安全气囊。标致306 是欧洲汽车大众市场演变的一个例子:从1993年初开始，这些车型中的大多数甚至没有提供驾驶员安全气囊作为选项，但到了1999年，甚至连侧面安全气囊也有几种变体。奥迪很晚才推出更大规模的安全气囊系统，因为即使在1994年款，它的流行车型也没有提供安全气囊。相反，德国汽车制造商在此之前只依赖其专有的基于电缆的procon-ten 约束系统。
大约从2000年开始，侧面碰撞安全气囊在中、低档汽车上变得司空见惯，例如小引擎版本的福特嘉年华和 标致206 ，帘式安全气囊也成为大众市场汽车的常规特征。2003年推出的丰田Avensis 是欧洲第一辆带9个安全气囊的大众市场汽车。
可变力展开前安全气囊的开发有助于将安全气囊本身造成的伤害降至最低。
自1990年以来，气囊的出现使欧洲道路上的死亡和重伤人数急剧下降，到2010年，欧洲道路上没有气囊的汽车数量只占汽车的很小比例，大部分剩余的汽车可追溯到20世纪90年代中期或更早。
气囊的形状
雪铁龙C4 提供了第一个“成形”的驾驶员安全气囊，这是由这辆车不寻常的固定轮毂方向盘实现的。[46]
侧气囊
目前基本上有两种常用的侧面安全气囊:侧面躯干安全气囊和气帘安全气囊。
大多数装备有气帘安全气囊的车辆还包括侧躯干安全气囊。然而，有些车，如雪佛兰钴系列，[47]2007-09年款雪佛兰银城大决战/通用汽车塞拉和2009-12年款道奇公羊[48]不使用侧躯干安全气囊。
侧躯干安全气囊
侧面碰撞安全气囊或侧面躯干安全气囊(侧面胸部/腹部安全气囊)是一类通常位于座椅上的安全气囊[49]或者门板，[50]并且在座椅乘员和车门之间膨胀。这些安全气囊旨在降低骨盆和小腹受伤的风险。[51]大多数车辆现在都配备了不同类型的设计，以帮助减少翻车事故中的伤害和车辆弹射。最近的侧气囊设计[52]包括双室系统；[53]骨盆区域较坚固的下腔和胸腔较柔软的上腔。[54][55]
瑞典公司美安(汽车设备) 获得了侧面碰撞安全气囊的专利，并于1994年首次作为一种选择提供[56]在1995年款 沃尔沃850 上，并作为1995年以后生产的所有沃尔沃汽车的标准设备。[56]
一些汽车，如2010年的大众波罗 MK . 5，配有头部和躯干侧安全气囊。它们安装在前排座椅的靠背上，保护头部和躯干。
侧管状或帘式气囊
1997年， BMW 7系列和更小的 5系列安装了管状头部侧气囊(可充气管状结构(ITS))，[57]“头部保护系统(HPS)”作为标准设备。[58]这种安全气囊的设计是为了在侧面碰撞中提供头部保护，并保持充气长达7秒钟以防止翻车。然而，这种管状安全气囊设计很快就被可充气的“帘式”安全气囊所取代。
1998年5月，丰田开始在普锐斯上提供从车顶展开的气帘气囊。[59]1998年，沃尔沃S80 配备了车顶帘式安全气囊来保护前后乘客。[60]从2000年起，帘式安全气囊就成为沃尔沃所有新车的标准装备，除了第一代 C70 ，它接受了扩大的侧躯干安全气囊，也保护了前排座椅乘员的头部。[56]第二代C70敞篷车拥有世界上第一个安装在门上的向上展开的侧帘安全气囊。
在更容易发生侧翻的车辆（如SUV和皮卡）上发现的侧翻感应侧帘式安全气囊将在检测到侧翻时展开，而不是在发生实际碰撞时展开。通常会有一个开关来禁用该功能，以防驾驶员想让车辆越野。
窗帘式安全气囊据说可以在SUV的侧面碰撞中减少高达45%的脑损伤或死亡。根据应用的需要，这些安全气囊有各种形式(例如管状、窗帘式、门上安装式)。[61]许多最新的 SUV 和 MPV 都有一个长长的充气帘式气囊，可以保护所有3排座椅。
膝盖气囊
第二个驾驶员侧安全气囊和独立的膝部安全气囊用于起亚Sportage（1995年推出的一款韩国SUV），此后一直是标准配置。安全气囊位于方向盘下方。[62][63]
丰田Caldina于2002年在日本市场推出了第一款驾驶员侧SRS膝部安全气囊。[64] 丰田安万斯成为欧洲销售的第一款配备驾驶员膝部安全气囊的汽车。[65][66]《欧盟新车安全评鉴协会》报道了2003年的《安万斯报》，“已经做了很多努力来保护司机的膝盖和腿，膝盖安全气囊工作良好。”[67]从那以后，某些车型还包括前排乘客膝部安全气囊，它们在碰撞中展开在手套箱附近或上方。膝部气囊的设计是为了减少腿部受伤。膝盖安全气囊从2000年开始变得越来越普遍。
后帘式安全气囊
2008年，新款丰田iQ微型车推出了第一款生产的后帘式安全气囊，在发生追尾碰撞时保护后排乘客的头部。[68]
座垫安全气囊
丰田iQ的另一个特点是乘客座椅上有一个座垫气囊。这是为了防止骨盆在正面碰撞或下潜时低于腰带。[69]后来，致炫等丰田车型也在驾驶座上增加了这一功能。
中央气囊
2009年，丰田开发了第一款生产的后排座椅中央安全气囊，旨在降低侧面碰撞中后排乘客二次受伤的严重程度。这个系统是从后排中央座椅上展开的，首先出现在重新设计的皇冠Majesta上。[70]2012年末，通用汽车公司与供应商高田推出了一种前中央安全气囊，它从驾驶座展开。[71]
2013年通用汽车导线，阿卡迪亚和飞地将是第一辆为前排中央乘客使用中央安全气囊的车辆。
安全带气囊
安全带安全气囊旨在通过增加安全带面积来更好地分配撞车时被扣住的人所受的力。这样做是为了减少对皮带佩戴者胸腔或胸部的可能伤害。
塞斯纳飞机公司[78]还推出了安全带气囊。[79]截至2003年[79]172、182和206的标准配置。
行人气囊
安装在车辆外部的安全气囊，称为行人安全气囊，旨在减少车辆与行人碰撞时的伤害。[80]当检测到碰撞时，气囊将展开并覆盖坚硬区域，如a柱[81]和发动机舱盖边缘，以免被行人撞到。[82]2012年推出的沃尔沃V40 标配了世界上第一个行人安全气囊。[83]因此，V40在欧盟新车安全评鉴协会的行人测试中排名最高(88%)。[84]2014年的路虎发现也安装了行人安全气囊。[81][85]
制造
SRS气囊供应商包括美安(汽车设备) 、Daicel 、高田、 TRW 和 KSS和该领域的先驱之一前Breed。
20世纪70年代中期，英国运输研究实验室在摩托车上测试了各种类型的气囊。2006年，本田在其金翼摩托车上推出了首款生产的摩托车安全气囊系统。本田声称，前叉上的传感器可以检测到严重的正面碰撞，并决定何时展开气囊，吸收骑手的部分前向能量，降低骑手从摩托车上摔下来的速度。[86]
气囊套装也被开发出来供摩托车大奖赛车手使用。在早期的形式中，它们通过电缆连接到摩托车上，当电缆从安装夹上拆下时展开，膨胀以保护骑车人的背部。法国制造商赫利特专门为摩托车手、雪地摩托车手和骑马者开发气囊夹克。[87]Dainese 进行了进一步的开发，在皮革上形成了一个自主系统，没有电缆连接到自行车上。取而代之的是，一个电子系统检测到跌倒并触发氮气气囊的充气来保护骑车人的上身。[88][89]
车辆中的气囊由中央气囊控制单元控制[90](ACU)，一种特殊类型的 ECU 。ACU监控车辆内的许多相关传感器，包括加速度计、冲击传感器、侧(门)压力传感器，[91][92] 车轮速度传感器、陀螺仪、制动压力传感器和座椅占用传感器。气囊本身及其充气机构隐藏在方向盘轮毂(驾驶员用)或仪表板(前排乘客用)内，在塑料活门或门后面，这些活门或门设计成在气囊充气的力下撕开。一旦达到或超过必要的阈值，气囊控制单元将触发气体发生器推进剂的点火，以快速给织物袋充气。当车辆乘客碰撞并挤压袋子时，气体以受控的方式通过小通气孔逸出。气囊的体积和气囊中通风口的尺寸根据每种车辆类型而定，与单独使用安全带相比，它可以在一段时间内将乘员的减速（以及由此产生的力）分散到乘员的身体上。
来自各种传感器的信号被输入气囊控制单元，气囊控制单元根据这些信号确定碰撞的角度、严重程度或力以及其他变量。根据这些计算的结果，ACU还可以部署各种附加的约束装置，例如安全带预张紧器和/或安全气囊(包括驾驶员和前排乘客的前袋，以及安装在座椅上的侧袋和覆盖侧玻璃的“帘式”安全气囊)。每个约束装置通常由一个或多个烟火装置激活，通常称为引爆器或电火柴。由包裹在可燃材料中的电导体组成的电子火柴，在不到2毫秒的时间内，以1-3安培的电流脉冲激活。当导体变得足够热时，它点燃可燃材料，从而启动气体发生器。在安全带预张紧器中，这种热气用于驱动活塞，将松弛部分从安全带中拉出。在气囊中，引发剂用于点燃气囊充气机内的固体推进剂。燃烧的推进剂产生惰性气体，在大约20到30毫秒内使气囊快速膨胀。安全气囊必须迅速膨胀，以便在向前行驶的乘员到达其外表面时完全膨胀。通常，在正面碰撞中展开安全气囊的决定是在碰撞开始后15到30毫秒内做出的，并且驾驶员和乘客安全气囊都在车辆接触的第一时刻后大约60到80毫秒内完全膨胀。如果安全气囊展开得太晚或太慢，乘员因接触膨胀的安全气囊而受伤的风险可能会增加。由于乘客和仪表板之间通常存在更大的距离，乘客气囊更大，需要更多的气体来填充。
旧的安全气囊系统含有叠氮化钠（NaN3）、硝酸钾和二氧化硅的混合物。一个典型的驾驶员侧安全气囊包含大约50 - 80克的气囊，较大的乘客侧气囊大约含有250克。在大约40毫秒的冲击下，所有这些部件在三种不同的反应中产生氮气。反应顺序如下。
前两个反应生成4摩尔当量的氮气，第三个反应将剩余的反应物转化为相对惰性的硅酸钾和硅酸钠。之所以使用KNO3而不是类似NaNO的物质，是因为它的吸湿性较低。在这个反应中使用的材料不吸湿是非常重要的，因为吸收的水分会使系统失去敏化，导致反应失败。
初始反应物的粒径对可靠操作很重要。[93]NaN3和KNO3必须在10至20μm之间，而SiO2必须在5至10μm之间。
目前正在寻找可替代的化合物，该化合物可用于毒性较小的安全气囊中。[94]在Akiyoshi等人的一篇期刊文章中，发现了Sr络合物硝酸盐的反应，(Sr(NH2NHCONHNH2)∙(NO3)2)与各种氧化剂导致N2和CO2气体的发生。以氧化锌为氧化剂，反应最剧烈，反应起始温度最低。氮气和二氧化碳气体占所有气体的99%。[95]几乎所有的原料在温度达到500°C或更高之前都不会分解，因此这可能是一个可行的选择，作为安全气囊气体发生器。 在包含NaN的另一个可行替代方案的专利中3驱动气囊，气体产生材料涉及使用胍硝酸盐,5-氨基四唑双四唑二水合物，硝基咪唑，和基本硝酸铜。发现这些非叠氮化物试剂允许毒性更低、燃烧温度更低的反应和更容易处理的气囊充气系统。[96]
在侧面、后部或翻车事故中，前安全气囊通常不能保护乘员。[97]由于安全气囊只展开一次，并且在最初的碰撞后很快放气，所以在随后的碰撞中它们将不会是有益的。安全带有助于降低多种碰撞中受伤的风险。它们有助于正确定位乘员，以最大限度地发挥安全气囊的优势，并有助于在最初和随后的碰撞中约束乘员。
在装备翻车传感系统的车辆中，加速度计和陀螺仪用于感测翻车事件的开始。如果确定即将发生翻车事件，侧帘安全气囊将展开，以帮助保护乘员不与车辆内部侧面接触，并帮助防止车辆翻车时乘员弹出。
安全气囊设计用于在正面和近正面碰撞中展开，其严重程度超过车辆制造法规规定的临界值，无论车辆用于哪个特定市场：美国法规要求在碰撞中展开，其减速至少相当于23公里/小时（14英里/小时）的障碍碰撞或者类似地，在每辆车的整个前部以大约两倍的速度撞击一辆同样大小的停放车辆。[98]国际法规是基于性能的，而不是基于技术的，因此安全气囊展开阈值是车辆总体设计的一个功能。
不像碰撞测试，现实世界中的碰撞通常发生在车辆前方以外的其他角度，碰撞力通常不均匀地分布在车辆前方。因此，在现实世界的碰撞中，展开气囊所需的撞击车辆和被撞击车辆之间的相对速度可能比同等的屏障碰撞高得多。因为安全气囊传感器测量减速，所以车速不是安全气囊是否应该展开的良好指标。由于车辆底盘由于减速而撞击突出道路上方的低物体，安全气囊会展开。
安全气囊传感器是一个微机电系统 加速计，这是一个小集成电路集成了微型机械元件。微观机械元件响应快速减速而移动，这种移动导致电容变化，电容变化由芯片上的电子器件检测到，然后发送信号点燃气囊。最常见的MEMS加速度计是ADXL-50，采用亚德诺半导体，但也有其他微机电系统制造商。
最初使用水银开关的尝试效果不佳。在微机电系统出现之前，用于部署安全气囊的主要系统被称为“罗兰米特”。罗拉米特是一种机械装置，由悬挂在张紧带内的滚筒组成。由于采用了特殊的几何和材料特性，滚子可以自由移动，几乎没有摩擦或滞后。这个装置是在桑迪亚国家实验室研发的。直到20世纪90年代中期，罗兰米特和类似的宏观机械装置才被广泛应用于安全气囊，当时它们被微机电系统取代。
几乎所有的安全气囊都设计成在温度达到150–200°C（300–400°F）时在车辆发生火灾时自动展开。[99]这种安全特性通常被称为自动点火，有助于确保这样的温度不会导致整个安全气囊模块爆炸。
如今，气囊触发算法变得更加复杂。他们试图减少不必要的部署，并使部署速度适应崩溃条件。这些算法被认为是有价值的知识产权。实验算法可以考虑诸如乘员重量、座椅位置、安全带使用等因素，甚至试图确定是否存在婴儿座椅。
膨胀
当正面气囊展开时，信号被发送到气囊控制单元内的充气单元。点火器开始快速化学反应，主要产生氮气（N2）填充气囊，使其通过模块盖展开。一些安全气囊技术使用压缩氮气或氩气和烟火控制阀(“混合气体发生器”)，而其他技术则使用各种高能推进剂。虽然含有剧毒的叠氮化钠的推进剂在早期的充气机设计中很常见，但在使用的气囊上却没有发现任何有毒的叠氮化钠。
含叠氮化物的烟火气体发生器含有大量推进剂。驾驶员侧安全气囊将包含一个装有约50克叠氮化钠的储罐。乘客侧集装箱可容纳约200人 克叠氮化钠。[100]
替代推进剂可以包括例如硝基胍、相稳定硝酸铵（NH4NO3）或其他非金属氧化剂的组合，以及与叠氮化物不同的富氮燃料（例如四唑、三唑和它们的盐）。混合物中的燃速调节剂可以是碱性金属硝酸盐（NO3-）或亚硝酸盐（NO2-）、二氯酰胺或其盐、硼氢化钠（NaBH4）等。冷却剂和造渣剂可以是例如粘土、二氧化硅、氧化铝、玻璃等。[101]其它替代物例如硝基纤维素基推进剂（其具有高的气体产率但不好的储存稳定性，并且它们的氧平衡需要反应产物的二次氧化以避免一氧化碳的积聚），或者高氧氮的有机化合物与无机氧化剂（例如，二羧酸或三羧酸与氯酸盐（ClO3-）或高氯酸盐（ClO4-）和最终的金属氧化物；无氮配方避免形成有毒的氮氧化物。
从崩溃开始，整个部署和膨胀过程大约为0.04秒。因为车辆在碰撞中速度变化很快，安全气囊必须快速充气以降低乘员撞到车内的风险。
可变力装置
目前正在开发先进的安全气囊技术，以根据碰撞的严重程度、车辆乘员的尺寸和姿势、安全带的使用以及该人与实际安全气囊的距离来定制安全气囊的展开。许多这样的系统使用多级充气机，在中度碰撞中，多级充气机的展开力比在非常严重的碰撞中要小。乘员传感装置让安全气囊控制单元知道是否有人在安全气囊旁边的占座、该人的质量/重量、是否使用了安全带或儿童约束装置，以及该人是否在座椅前方并靠近安全气囊。根据这些信息和碰撞严重程度信息，安全气囊可以在较高的力级别、较低的力级别展开，也可以完全不展开。
自适应气囊系统可以利用多级气囊来调节气囊内的压力。安全气囊内的压力越大，当乘员接触安全气囊时，安全气囊将对其施加越大的力。这些调整允许系统在大多数碰撞中以适度的力展开气囊；仅在最严重的碰撞中保留最大力气囊。也可以使用额外的传感器来确定乘员的位置、重量或相对尺寸。安全气囊控制单元使用关于乘员和碰撞严重程度的信息来确定安全气囊是否应该被抑制或展开，如果是，则在不同的输出级别。
部署后
化学反应产生一股氮气来给袋子充气。一旦气囊展开，当气体通过织物（或有时称为缓冲垫）中的通风口逸出并冷却时，放气立即开始。展开通常伴随着灰尘状颗粒和车辆内部气体(称为流出物)的释放。大部分灰尘由玉米淀粉、法国粉笔或滑石粉组成，它们用于在气囊展开过程中润滑气囊。
新设计产生的废水主要由无害的滑石粉/玉米淀粉和氮气组成。在使用叠氮基推进剂（通常是NaN3）的旧设计中，最初总是存在不同量的氢氧化钠。少量这种化学物质会对眼睛和/或开放性伤口造成轻微刺激；但是，暴露在空气中，它很快变成碳酸氢钠(小苏打)。然而，这种转变不是100%完全的，并且总是从氢氧化钠中留下残余量的氢氧离子。根据安全气囊系统的类型，氯化钾也可能存在。
对大多数人来说，灰尘可能产生的唯一影响是对喉咙和眼睛的轻微刺激。一般来说，只有当乘客在车窗关闭且没有通风的情况下停留在车内数分钟时，才会产生轻微的刺激。然而，一些患有哮喘的人可能会因吸入灰尘而发生潜在致命的哮喘发作。
由于方向盘轮毂和仪表板的安全气囊出口挡板设计，如果安全气囊展开，这些装置不可恢复，这意味着如果车辆在事故中未被注销，则必须更换这些装置。此外，灰尘状颗粒和气体会对仪表板和室内装潢造成不可修复的外观损坏，这意味着导致气囊展开的轻微碰撞可能是代价高昂的事故，即使没有人员受伤，车辆结构也只有轻微损坏。
1984年7月11日，美国政府修订了《联邦机动车安全标准208 》(FMVSS 208)，要求1989年4月1日以后生产的汽车为驾驶员配备被动约束装置。安全气囊或安全带将满足标准的要求。气囊的引入是由国家公路交通安全局发起的。[102]然而直到1997年，轻型卡车上才强制使用安全气囊。[103]
1998年，FMVSS 208修订为需要双前气囊，并且还强制要求使用低功耗的第二代气囊。这是由于第一代安全气囊造成的伤害，尽管FMVSS208仍然要求对安全气囊进行设计和校准，以便能够“挽救”未系安全带的50%尺寸和重量的“男性”碰撞试验假人的生命。安全气囊模块中使用的充气器组件的技术性能和验证要求在SAE USCAR 24-2中规定。[104]
北美以外的一些国家遵守国际化的欧洲 ECE车辆和设备法规，而不是美国联邦机动车安全标准。欧洲经委会安全气囊通常比美国安全气囊更小，充气的力度也更小，因为欧洲经委会的规格是基于带安全带的碰撞试验假人。在英国和大多数其他发达国家，对新车配备安全气囊没有直接的法律要求。相反，欧盟新车安全评鉴协会车辆安全等级鼓励制造商对乘客安全采取全面的方法；只有将安全气囊与其他安全功能结合起来，才能获得良好的评级。[105]因此，几乎所有新车都标配有至少两个安全气囊。
维修车辆时气囊意外展开会导致严重伤害，安装不当或有缺陷的气囊单元可能无法按预期操作或运行。一些国家对气囊和系统部件的销售、运输、搬运和服务施加限制。在德国，安全气囊被规定为有害爆炸物；只有经过特殊培训的机械师才允许维修气囊系统。
一些汽车制造商(如梅赛德斯-奔驰)要求在一段时间后更换未展开的气囊，以确保它们在事故中的可靠性。一个例子是1992 S500，它在门柱上贴有到期日标签。一些科达车辆标明自制造之日起14年的到期日。在这种情况下，更换是不经济的，因为汽车在14岁时价值可以忽略不计，远低于安装新安全气囊的成本。《沃尔沃》声明“在车辆使用寿命期间，安全气囊不需要更换”，尽管这不能作为设备的保证。[106]
尽管使用中的数百万个已安装的安全气囊有着良好的安全记录，但它们保护汽车乘员的能力有一些局限。
前安全气囊的最初实施对防止侧面碰撞没有什么作用，侧面碰撞比正面碰撞更危险，因为乘客舱前面的保护性褶皱区被完全绕过。现代车辆越来越需要侧气囊和保护气囊帘来防止这种非常常见的碰撞。
安全气囊设计成只打开一次，如果在最初的碰撞后有任何进一步的碰撞，则安全气囊是无效的。在某些翻车事故或涉及多次碰撞的其他事故中，可能会发生多次碰撞，例如多次多车辆碰撞[107]
在“钻入碰撞”期间会出现极其危险的情况，其中乘用车与缺少后部钻入防护装置的牵引车拖车的后部碰撞，或者撞到没有配备侧面钻入防护装置的拖车的侧面。[108]典型拖车的平台床大约位于典型客车的坐着的成年乘客的头部高度。这意味着除了玻璃挡风玻璃之外，拖车平台的头部和边缘之间可能没有什么。[109]在钻入碰撞中，设计用于吸收碰撞能量的汽车的挤压区域被完全绕过，并且气囊可能无法及时展开，因为汽车在挡风玻璃和车顶柱已经撞击拖车底板之前不会明显减速。[107]由于严重侵入乘客空间，即使是延迟充气的安全气囊也可能毫无用处，即使是在低速碰撞中，乘客也很有可能头部受到严重创伤或被斩首。西欧低档警卫的标准比北美的标准更严格，北美的标准通常允许对可能仍在公路上行驶数十年的旧设备进行管理。[108][110]
典型的安全气囊系统通过关闭点火钥匙完全禁用。意外关闭通常也会使发动机、动力转向和动力制动器失效，并可能是事故的直接原因。如果发生剧烈碰撞，禁用的安全气囊将不会展开以保护车辆乘员。2014年，通用汽车承认隐瞒了因点火开关故障导致汽车（包括其安全气囊）突然关闭的致命事故信息。这一缺陷直接导致13至74人死亡，具体取决于死亡人数的分类。[111]
在一些罕见的情况下，安全气囊可能会造成伤害，在一些非常罕见的情况下会导致车内人员死亡。为了给不系安全带的乘客提供碰撞保护，美国的安全气囊设计比大多数其他国家采用的国际标准设计的安全气囊触发力强得多。最新的“智能”安全气囊控制器可以识别是否使用了安全带，并相应地更改气囊缓冲展开参数。[112]
1990年，首次报道了安全气囊导致的汽车死亡事故。[113] TRW 在1994年生产了第一个充气气囊，不久之后传感器和低膨胀力气囊就变得普遍起来。双深度(也称为双级)安全气囊于1998年出现在乘用车上。到2005年，与安全气囊相关的死亡人数已经下降，当年没有成人死亡和两个儿童死亡归因于安全气囊。然而，在气囊展开的事故中，受伤仍然相当常见。
严重伤害并不常见，但是当安全气囊展开时，非常靠近安全气囊或与之直接接触的车辆乘员可能会受到严重或致命的伤害。这种伤害可能是由于无意识的驾驶员摔倒在方向盘上、在碰撞前刹车时在座位上向前滑动的乘客没有受到约束或受到不适当的约束，以及坐得非常靠近方向盘的驾驶员系好安全带而造成的。驾驶员不要将手交叉放在方向盘上的一个很好的理由是，在转弯时气囊展开可能会导致驾驶员的手被强行压到脸上，加重气囊本身造成的任何伤害，这个规则对大多数新手驾驶员来说是很容易忘记的。
传感和气体发生器技术的进步使得第三代安全气囊系统的开发成为可能，该系统可以根据乘员的尺寸、重量、位置和约束状态调整其展开参数。这些改进已经证明，对于使用第一代安全气囊系统时受伤风险增加的小成人和儿童来说，伤害风险系数降低了。[114]
由高田公司制造的一种气囊模型在气囊充气机中使用了基于硝酸铵的气体生成组合物，而不是更稳定但更昂贵的化合物四唑。硝酸铵基充气机有一个缺陷，即长期暴露在湿热气候条件下的旧充气机在展开过程中可能会破裂，金属碎片会穿过气囊进入驾驶员体内。[115]这一缺陷在美国造成7人死亡，100多人受伤，在马来西亚造成1人死亡。[116]2015年5月，国家公路交通安全局召回了3300多万辆汽车，[117]并于2015年11月罚款高达7000万美元。[118]丰田、马自达和本田已经表示，他们不会使用硝酸铵充气机。[119][120]
从1990年到2000年，美国国家公路交通安全管理局确定了175例由气囊引起的死亡事故。其中大多数(104人)是儿童。在此期间，大约有330万个安全气囊展开，该机构估计有超过6377人获救，无数人受伤。[113][121]
放在车辆前座的面向后的婴儿约束装置将婴儿的头部靠近安全气囊，如果安全气囊展开，这可能导致严重的头部伤害或死亡。一些现代汽车包括一个开关，用于禁用前排乘客安全气囊，以防在那里使用儿童支撑座椅(尽管澳大利亚不允许在安装安全气囊的前排使用面向后的儿童座椅)。
在带有侧面安全气囊的车辆中，乘客倚靠在窗户、门和支柱上，或将物体放在他们自己和车辆侧面之间是危险的。如果车辆的气帘安全气囊展开，挂在衣架挂钩上的物品可能会有危险。[122]如果乘客靠在车门上，安装在座椅上的安全气囊也可能导致内伤。[123][124]
从2013年开始，日本高田公司参与召回数百万个气囊充气机，这些充气机可能在压力过大的情况下充气，将金属充气机外壳的碎片送到驾驶员或乘客的体内，有时会导致死亡。
航空航天行业和美国政府多年来一直在应用气囊技术。早在20世纪60年代，美国宇航局和美国国防部就在各种飞机和航天器应用中集成了气囊系统。
安全气囊首次用于着陆是月球9号和月球13号，它们于1966年在月球着陆并返回全景图像。和以后的任务一样，这些飞机将使用安全气囊在地面上弹跳，吸收着陆能量。火星探路者着陆器采用了创新的气囊着陆系统，并辅以大气制动、降落伞和固体火箭着陆推进器。该原型成功测试了这一概念，两架火星探测漫游者任务着陆器采用了类似的着陆系统。小猎犬2号火星着陆器也试图使用安全气囊着陆，着陆成功，着陆器安全着陆，但是航天器的几个太阳能电池板未能展开，从而使航天器失效。
安全气囊也已用于军用固定翼飞机，如土豚 F-111的逃生人员舱。
美国陆军在其 UH-60A/L 中装有气囊[125][126]黑鹰和 OH-58D 基奥瓦人勇士[127]直升机舰队。驾驶舱安全气囊系统[128]由前气囊和侧气囊组成，以及一个带有电子碰撞传感器单元(ECSU)的可充气管状结构(仅在OH-58D上)。CABS系统是由美国陆军航空应用技术局通过与Simula安全系统（现为BAE系统）签订合同开发的。[129]它是第一个为飞机设计、开发并投入使用的用于防止乘员伤害的常规安全气囊系统（全球范围内）。第一个专门用于直升机的应用。
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