Им уже за 50 лет. Они спасли тысячи жизней, а могли бы — больше. Как работают современные подушки безопасности и почему иногда дают сбой?

Вам кажется, современный автомобиль с кучей электронных систем защитит от любой беды? А водитель и пассажиры — под надежной охраной подушек безопасности? Не все так однозначно. Автомобильные «надувные» средства защиты оберегают нас далеко не всегда, а порой и навредить могут...


Английское «air bag» как нельзя лучше передает суть устройства. Подушка безопасности — это мешок из тонкой ткани, в большинстве случаев — из нейлона. Система управления распознает удар (точнее, резкое замедление автомобиля) с помощью нескольких датчиков и подает сигнал детонатору. А далее немного химии. Смесь на основе бесцветной соли поджигается и образуется азот. Реакция происходит настолько молниеносно, что происходит буквально взрыв. Чтобы полностью раскрыть мешок, надо всего лишь 30-50 миллисекунд, а скорость выстрела подушки доходит до 322 км/ч! «Поймав» водителя, затем она за несколько секунд сдувается. Газ выходит через микроскопические отверстия, чтобы человек снова мог передвигаться.

Блок управления подушками безопасности реагирует на аварию молниеносно. Уже через 12 мс после удара начинается «взрыв» — химическая реакция, надувающая мешок азотом:

Подушки, раскрывайтесь!

Во время длительного и, надеемся, вечного хранения в чреве автомобиля для смазки мешка применяют, как правило, тальк или кукурузный крахмал. Но если все-таки беда случилась, как блок управления решает, раскрывать подушку или нет?

Ранние системы 70-80-х годов использовали для распознавания удара механические датчики. Они состояли из металлических роликов, зафиксированных пружиной или магнитом. При столкновении определенной силы грузик было не удержать, он смещался и замыкал контакт. Недостатки механической системы были очевидны — неточная и сравнительно медленная в экстренных условиях работа. А ведь каждая миллисекунда на счету! Поэтому в 90-е годы все автопроизводители перешли на микроэлектромеханические системы MEMS.

Сейчас за раскрытие подушек безопасности отвечают крошечные пьезоэлектрические акселерометры, по габаритам редко превышающие 5 мм.


Современные датчики, прежде чем передать блоку управления подушками команду «фас», вычисляют несколько параметров. Главный из них — вовсе не сила удара, как многие думают, а замедление автомобиля. Его измеряет акселерометр, как правило, пьезоэлектрический. Напряжение в нем зависит от ускорения машины. Получив сигнал, компьютер по заданному алгоритму определяет, надо ли раскрывать подушки безопасности.

В некоторых автомобилях с помощью микроэлектромеханических систем распознаются не только удары, но также опрокидывания набок и перевороты.


Этот самый алгоритм у всех производителей разный, причем технические параметры никто не раскрывает. Единого мирового или хотя бы национального стандарта в области подушек безопасности нет. Есть лишь общие положения и директивы. Например, в США, где впервые и установили подушки на серийный автомобиль в качестве опции (первым, где они были в базовой комплектации, стал Mercedes-Benz S-класса W126, 1980 год), действует Федеральный стандарт безопасности транспорта FMVSS 208, а в Европе руководствуются Требованиями Еврокомиссии по оснащению автомобилей (ECE Vehicle Equipment Regulations). Так, в американских стандартах прописано, что подушки безопасности должны срабатывать при столкновении с неподвижным препятствием на скорости от 13 до 25 км/ч в зависимости от размеров машины и жесткости конструкции. Европейцы по скорости ограничений не вносят. Но, как показывает анализ, в среднем у производителей минимальная планка составляет 16 км/ч.

Интересно, что и объемы самих подушек отличаются от страны к стране. Если в Америке в среднем этот показатель составляет 70 литров, то в ЕС — 35 литров. В законах это не закреплено, существенная разница сложилась исторически. За океаном поначалу считали подушку основной системой безопасности, заменой традиционным ремням. Ошибку, впрочем, быстро осознали. В Европе же, изучив чужой опыт, подушки безопасности рассматривали исключительно как вспомогательную защиту.

Алгоритмы работы подушек безопасности производители не раскрывают. Но, зная технические характеристики автомобиля, можно вычислить изменение скорости, перегрузки и прочие параметры, при которых срабатывают системы.

Только вместе

Комплексный подход к безопасности — единственно верный. Ни две, ни шесть, ни десять установленных в машине подушек — не повод отказываться от ремней. При ударе они удерживают человека, чтобы тот на всех парах не понесся навстречу раскрывающейся подушке. Когда мешок еще наполняется газом, столкновение с ним может нанести серьезные увечья ! Есть также риск отскочить на какую-нибудь твердую деталь автомобиля.

Со временем методом проб и ошибок производители установили, что при создании подушек следует исходить из негласной формулы «13 см — 30 мс». То есть мешок должен раскрыться на 13 см не дольше чем за 30 мс. Появилась и «рекомендация про 25 см». Именно столько места необходимо оставлять между центром руля и грудью водителя, чтобы в случае аварии избежать нежелательных травм.

Современные системы безопасности одновременно взрывают подушку и силой затягивают ремень, чтобы водитель находился в правильном положении.


Но даже если подушка раскрылась полностью, непристегнутого человека это не спасет. При серьезном ударе на высокой скорости он обрушивается на бессильный мешок с силой под 10 тонн. Разумеется, контакт с приборной панелью будет очень жестким. В 2008 году исследование американца Уильяма Дональдсона показало, что риск получить травму позвоночника у непристегнутых людей выше на 70% даже при наличии подушек безопасности.

Правда, покалечиться могут и те, кто ремнями не пренебрегает. Подразумевается, что водитель держит руль в положении «без пятнадцати три» или близком к этому. Любители «нетрадиционного» руления при аварии рискуют получить по рукам в прямом смысле. Британский Центр исследования транспортной безопасности проанализировал, что водители машин с подушками в ДТП ломают руки даже чаще, чем в автомобилях с одними лишь ремнями. Значит, в момент выстрела хват был неправильным. Или его не было вовсе.

Чем еще могут навредить подушки безопасности? Немецкий ученый Дональд Ульке в своем труде проанализировал, что в некоторых случаях взрыв приводит к потере слуха из-за повышенного давления в салоне. Особенно если его объем маленький, а подушек безопасности — много. Известны также примеры сердечных приступов, спровоцированных взрывом подушки. От пережитого шока происходит резкий скачок артериального давления, который, в свою очередь, влияет на работу сердца. Как и потеря слуха, эти случаи единичны, но от несчастья, увы, никто не застрахован.

Если детское кресло с маленьким ребенком устанавливается на переднем сиденье спинкой вперед, необходимо отключить подушку безопасности. Эта функция есть во всех современных автомобилях как раз для таких случаев.

Мифы и реальность

Производители с каждым годом пытаются улучшить алгоритмы управления подушками и буквально шпигуют машины всевозможными датчиками. Некоторые современные системы определяют вес, расположение водителя и даже использование ремней. Работают они вкупе с «многоступенчатыми» подушками, которые в разных ситуациях наполняются по-разному (при слабых ударах — менее интенсивно).

Но какими бы умными ни были новейшие системы, подушки по-прежнему неидеальны и периодически дают сбой. Хотя с этим связано несколько мифов. Например, о том, что при ударе чем-нибудь тяжелым о припаркованный автомобиль сработают подушки. На самом деле, при исправной системе ничего подобного не случится, так как блок управления «не чувствует» движения. К сожалению, по той же причине подушки могут не спасти, когда кто-то «прилетит» в стоячий автомобиль.

Новые поколения подушек безопасности работают ступенчато. При очень резком замедлении они срабатывают максимально быстро и в полном объеме. Если датчики зафиксировали не столь опасное столкновение, мешок раскроется чуть медленнее и частично.


Еще некоторые опасаются неожиданного взрыва во время заноса или при экстренном торможении. И то, и другое невозможно. Системы настроены на работу подушек при перегрузках от 8g до 15g. Для наглядности — максимальные перегрузки у гонщиков «Формулы 1» или пилотов истребителей при посадке составляют 5g. Превысить это значение не получится ни на каком суперкаре при всем желании. Не должно быть никаких эксцессов с подушками и при проезде крупных ям, потому что система определяет не только сигнал от сенсоров, но и его продолжительность.

В авариях с мотоциклом подушки безопасности с большой вероятностью не раскроются при отсутствии резкого замедления.


В действительности подушки могут «промолчать» из-за несовершенства датчиков. Всевидящими их назвать никак нельзя. Фронтальные чаще всего устанавливают в лонжеронах, а боковые — в средних стойках. Угол удара спереди, как правило, составляет по 30 градусов в обе стороны от продольной оси, сбоку — 45 градусов. Если автомобиль «атакован» под острым углом и значительной перемены линейного ускорения не было, подушки не сработают. Будет тот же эффект, когда повреждена только одна часть машины вне «радиуса поражения» датчиков. Например, при некоторых столкновениях с деревом. В большинстве аварий с мотоциклами и животными система безопасности тоже будет бездействовать из-за отсутствия значительного замедления. Кроме того, даже очень сильный удар сзади не даст повода фронтальным и боковым подушкам напомнить о себе.

Разумеется, речь идет только об исправных блоках управления. К сожалению, история знает немало печальных случаев, когда неправильная работа сложного механизма приводила к летальным исходам. Далеко за примером ходить не надо. Из-за неисправных подушек безопасности японской фирмы Takata погибли пять человек. Производитель в этом году отозвал по всему миру 33,8 миллиона автомобилей с дефектами! Проблемными оказались модели BMW, Nissan, Toyota, Honda... А все дело в том, что после взрыва подушки по салону разлетались опасные металлические остатки разорвавшегося пиропатрона.

Лучше не рисковать, не правда ли? И не давать повода подушкам безопасности «вырваться на свободу». Равно как и надеяться на их безупречную работу. Пусть так и хранятся в своем крахмале до полной утилизации.

Пять выводов от «Авто Mail.Ru»

1. Подушки безопасности способны спасти только пристегнутых людей.
2. Водитель и пассажиры не получат травм при взрыве подушки, если сидят правильно.
3. В обычных условиях на дороге ни ямы, ни резкие маневры не могут спровоцировать раскрытие подушек безопасности.
4. Подушки не сработают на низких скоростях, при ударе вне зоны чувствительности датчиков и даже при сильном столкновении без резкого замедления.
5. Сбой могут дать и самые современные системы безопасности из-за банальных производственных дефектов.

Отсюда.