題記
對於車主來說，安全氣囊是我們司空見慣的汽車安全配置，這種高科技的輔助安全裝置，能在嚴重交通事故中大概率挽救駕乘人員的生命。
也許讀者朋友們並不知道，相對於汽車的發明，安全氣囊被真正廣泛裝備的歷史並不算太長。上世紀50年代壹項大膽的發明專利，在彼時似乎毫無實用價值。但在進入21世紀後被廣泛應用於汽車之上。
正是由於安全氣囊與安全帶的配合使用，在嚴重交通事故中，駕乘人員致死的可能性降低了67％，每年有數十萬駕乘人員的生命得以挽救。
安全氣囊在其未被完全證實可靠、實用的幾十年間，在不斷的研發演變過程中，逐漸滲透了大量跨學科的科技成果，使之成為汽車上科技含量相當高的軟硬件系統。
為什麽筆者認為安全氣囊系統結構復雜、設計精巧、高科技含量高呢？
答案就在此篇圖文中，本期為大家帶來安全氣囊基本原理的分析。與往期類似，我們會通過形象直觀，同時結合實際的解析方法，幫助大家全面透徹地了解其工作原理。
為避免技術內容過於繁雜，導致讀者朋友們閱讀疲勞，無法全都理解，筆者將剝離與安全氣囊系統密切相關的安全帶方面的內容，這方面的內容，以後筆者可以再做專題圖文解析。
什麽是安全氣囊系統
我們常說的的安全氣囊（Airbag），其實擁有壹個難以理解的專業稱謂：
輔助約束系統（SRS，Supplemental?Restraint?System）。
事實上，安全氣囊只是安全氣囊系統中的組件之壹。在統壹這個命名以前，各廠家還賦予過它不同的專業描述，例如：氣墊約束系統（ACRS）、輔助充氣約束（SIR）。
不過，它們本質上都是同壹種汽車安全裝備。
本文將采用大家熟知的“安全氣囊系統”來代替其正式名稱“輔助約束系統”。
安全氣囊系統是汽車被動安全系統中最重要的子系統，其主要目的是配合安全帶系統，對車輛撞擊後的乘客身體進行約束與緩沖，從而保護其人身安全。
其工作原理也非常簡單，可以這樣形象地進行描述：當汽車發生較嚴重碰撞或翻覆事故時，安全氣囊系統會被迅速激活，“吹”出軟質具有緩沖功能的大“氣袋”，配合安全帶的約束功能，防止駕乘人員與車內物體發生致命碰撞。
根據功能的不同，安全氣囊分為不同的類型，並被配置於車內與車外各個關鍵位置，高檔汽車裝備多達10個以上安全氣囊也並不令人驚訝。
分類多樣保安全
安全氣囊的類型
讀者朋友們最熟悉的，恐怕是方向盤上的前排安全氣囊，但其實氣囊類產品根據功能的而不同，可細分為多種類型，本節將為大家全面進行分類，並逐壹解析其特點。
1.前排安全氣囊
前排安全氣囊位於汽車方向盤、儀表臺處，用以在車輛嚴重碰撞時，保護駕駛者與副駕駛乘客，其保護功能主要針對來自前方的強烈沖擊，這類氣囊並不為乘員提供側方與後方的保護。
由於車輛正前方發生碰撞的概率最大，因此前排安全氣囊在絕大多數國家屬於汽車強制裝備的配置！
您會在我們後文模擬視圖中看到其特點：由於前排安全氣囊工作時間非常短，展開後又迅速排氣，如果車輛隨後遭遇二次碰撞，此時氣囊將不起任何保護作用。
前排安全氣囊又可細分為：?駕駛座安全氣囊（DAB）與副駕駛座安全氣囊（PAB）。
2.側面安全氣囊（SAB）
側面安全氣囊壹般位於車側座椅或車門內，當車輛遭受較強的側面碰撞時，側面安全氣囊迅速彈出，並在車門與座椅之間狹小空間膨脹展開，這類氣囊維持充氣狀態的時間稍長。
其主要功能是：為該側乘客提供頭部或軀幹的保護，防止其碰撞車內物體受傷。
側面安全氣囊在功能上也各有側重點：
有的氣囊偏重於乘客胸部、軀幹的側面保護，而有的氣囊則偏重於乘客頭部側面保護，另壹部分氣囊兼具前兩者的功能。
部分設計精巧的側面氣囊組件，還能根據人體側面不同部位的生理特點，提供軟硬度不同的緩沖。
對乘客相對柔軟的盆腔、下腹部位，氣囊提供較為輕柔的緩沖，而對於有肋骨保護的胸部，氣囊提供的緩沖則較為厚重！
◥安全氣囊分類
3.側簾安全氣囊（CAB）
側簾安全氣囊壹般配置於車門上方內飾板內，因展開後外形呈細管狀且可覆蓋整個車窗，形似窗簾而得名。
它不僅會對碰撞會作出反應，部分產品對車輛傾覆也能非常敏銳地感知，當以上兩種情況發生時，側簾安全氣囊會從上至下迅速膨脹展開，重點保護乘客頭部。
在各種側碰與翻車事故中，側簾安全氣囊可以降低乘客45％的腦部重傷死亡率。
與前排安全氣囊相比，此種類型的氣囊不但保持充氣狀態時間較長，而且保護覆蓋面亦較大，部分車型甚至可以提供多達三排乘客的側方位保護！
側簾式安全氣囊與上文的側面安全氣囊通常搭配使用。
（以下類型氣囊壹般裝備於中高端車型）
4.膝部安全氣囊（KAB）
隨著用戶對安全氣囊系統的要求越來越高，為駕乘者提供更全面保護的產品開始逐漸裝備汽車。
工程師對長期的碰撞測試與交通事故案例進行統計時發現，前排安全氣囊雖然能良好地保護乘員的軀幹與頭部，但嚴重的碰撞，幾乎都會導致受害人膝部遭受嚴重損傷！
膝部安全氣囊壹般部署於前排儀表臺處，其主要功能是防止車輛前部嚴重變形時，潰塌的儀表臺嚴重擠傷乘員膝部。
5.中央安全氣囊
中央安全氣囊可在車內中間位置膨脹展開，其作用是防止乘客之間因猛烈碰撞相互進行撞擊。
6.安全帶氣囊
安全帶氣囊配置於安全帶上，主要功能是當其激活展開後，可擴大與乘客身體的接觸面積，緩沖安全帶收緊後產生的巨大拉力，避免乘客被安全帶嚴重勒傷。
7.行人安全氣囊
行人安全氣囊是近些年才出現的安全氣囊類產品，也僅有高檔豪華車型才會裝備，它並不保護車內駕乘人員的安全，其主要功能是當機動車與行人發生碰撞事故時，減少後者的身體傷害。
安全氣囊系統主要構件
安全氣囊系統主要由三大組成構件，分別為：安全氣囊控制單元、傳感器、安全氣囊模塊。
簡要了解本節基本知識，有助於讀者朋友們輕松閱讀後文即將呈現的模擬演示內容。
1.安全氣囊控制單元（ACU）
◥氣囊電腦實物
安全氣囊控制單元（ACU）俗稱氣囊電腦，是由計算機處理器、存儲器、輸入和輸出模塊構成，是整個安全氣囊系統的核心控制組件。
這個“大腦”的軟件編程算法，會根據相關傳感器傳送的信息，進行邏輯判斷，最終決定氣囊是否觸發。
另外，氣囊電腦還為系統提供備用電源服務，對整個系統進行隨時自我診斷，當系統內部出現故障時，故障詳細信息也將被之記錄，並通過故障燈警示使用者。
當然，氣囊電腦也負責向其它車載系統發送相關數據。
2.傳感器
安全氣囊系統內各種不同功能傳感器采集的信息，是氣囊控制電腦決策時必須依賴的重要基礎數據。
根據功能的不同，各種傳感器被部署到汽車的不同位置，為盡量確保氣囊不會錯誤彈出，氣囊電腦邏輯程序不會因為單壹傳感器傳輸的碰撞信息，而觸發氣囊彈出！
以下列出主流安全氣囊系統必須擁有的數種傳感器（高級安全氣囊系統使用的傳感器更多，筆者將在以後為大家專題解析）：
盡管新舊款傳感器實現功能的方式略有不同，但所有傳感器的***同工作目標，毫無例外是將偵測到的車輛物理運動特征轉換成電信號，迅速傳送給氣囊控制電腦。
◥安全氣囊系統ACU與傳感器
①外部碰撞傳感器
外部碰撞傳感器作為最直接的碰撞感應組件，被配置在車輛前後以及車側的關鍵輪廓位置。
②加速度傳感器
該傳感器壹般配置於車內，通過測量內部小質量塊因慣性位移的情況，將其運動特征轉換成電信號，用以檢測加速度的變化。
例如：正面碰撞將會引起快速減速，而側面碰撞則會引起快速加速。
③陀螺儀傳感器
陀螺儀傳感器通過測量因振動而引起的方向變化（如：車輛失控旋轉），將運動特征轉換成電信號，輸出至氣囊電腦。
裝備該傳感器的車輛發生翻轉時，該傳感器與加速度傳感器的***同信號，將被氣囊電腦定義為翻車事故已發生，此時側簾式安全氣囊將展開，以保護車內駕乘人員。
④座位占用傳感器
早期的安全氣囊系統，並沒有這種類型的傳感器，座位占用傳感器用於更精確地控制安全氣囊展開，當座位沒有乘員時，氣囊系統將不被激活！
該傳感器壹般被部署於前排座位內，通過電壓力感知的方式實現其功能。
⑤輪速傳感器
輪速傳感器被配置與車輪位置，通過電磁信號采集車輛運行速度。
車輛是否處於運動狀態，且是否超過氣囊激活的最低速度？
這些信息是氣囊電腦進行邏輯運算判斷，必須參照的最基礎數據之壹！
3.安全氣囊模塊
安全氣囊充氣過程必須迅速而精確。
因此，安全氣囊模塊不僅只是充滿氣體的彈性氣囊，其構造也較為復雜，它由充氣裝置、氣囊本體兩個主要部分構成：
①充氣裝置
◥兩種類型充氣機激活過程?點火方式壹致
盡管安全氣囊系統被認為是壹種“被動”的安全保護技術，但其工作原理其實非常“主動”而“暴力”！
引燃器由包裹在可燃材料內的電阻絲制成，電流接通後導致其高溫，從而引燃烈性可燃材料。
我們可將之形象地比喻為微型“電雷管”，而整個充氣過程更像是炸藥爆炸，事實上兩者的基本工作原理完全壹致。
請記住這個比喻，後文會用到它。
如上圖所示：引燃器的小規模爆炸會沖破第壹爆破片，這會直接導致充氣裝置內的大量烈性易燃化學制劑（主要成分是環保的硝酸銨與硝基胍）開始第二次猛烈大爆燃，第二階段爆燃產生大量氮氣，隨即湧入氣囊內部。
高壓強的氣體使氣囊瞬間膨脹，沖破容器迅速彈出，其平均展開時間僅為20毫秒，而其彈出速度高達近300公裏/小時！
要知道，我們人類眨眼的時間約為200毫秒，這樣的部署速度，完全可以在人體因慣性移動之初，就已順利築好生命保護軟墻！
②氣囊本體
◥氣囊本體結構
為確保氣囊在需要時能順利展開，氣囊本體由抗老化、高耐久性的聚酰胺織物制成，此種類型的面料具有較低的摩擦系數，廠方於其中還預置潤滑粉（通常為滑石粉或玉米澱粉）。
這也是為什麽我們看到氣囊展開後，駕駛室內白煙四溢的原因，讀者朋友們，那可不是著火！
氣囊本體是以緊密折疊的方式，存儲於狹窄的氣囊模塊內，後部結構保留允許氣體逸出排氣口，供氣囊完全展開以後，泄氣緩沖使用。
觸發條件
各種不同類型的安全氣囊均有不同的觸發條件，為節約篇幅，筆者僅列出部分與下壹節模擬事故場景中需要了解的觸發條件：
Tips：記住，每項單獨的觸發條件無法迫使氣囊電腦做出展開安全氣囊的決定！
①速度
還記得我們前文提到的輪速傳感器嗎？
前排安全氣囊在正面與前側面碰撞的絕對觸發條件為：絕對行駛速度約為50公裏/小時以上（不同系統略有差異）。
②角度
對於下壹節模擬案例中，我們即將介紹的正面碰撞傳感器，只有在車輛中心線的任何壹側成30度角（合計60度）的碰撞，才被系統認定為有效的正面碰撞。
③加速度
我們前文提到過的加速度傳感器，正是由它傳輸數據供氣囊電腦參考。
其觸發條件為碰撞時加速度絕對值約為40g以上。
④座位上是否有乘客
裝備座位占用傳感器的安全氣囊系統，將根據座位上是否有乘客，來決定有否打開安全氣囊的必要。
當然，目前汽車安全氣囊的觸發算法，變得更加復雜，而且越是高檔的多氣囊車型，需要綜合衡量的細節數據越多。本節僅為讀者更透徹理解原理，列出幾項示例性的觸發條件。
最佳認知方式
安全氣囊系統模擬演示
在了解前面章節解析的內容以後，再來觀看筆者制作的安全氣囊系統動態工作模擬動圖，相信大家就壹定能很直觀系統地了解其工作原理。
◥典型前碰撞交通事故?安全氣囊系統工作模擬動圖
在本次“事故”中，因駕駛員操作不當，該車右前側撞擊高速公路護欄。
碰撞瞬間，右前側撞擊傳感器因猛烈碰撞而率先響應，與此同時，輪速傳感器、加速度傳感器、座位占用傳感器等相關組件，也將自己捕獲的數據傳回氣囊電腦。
大量的基礎數據匯總排列在氣囊電腦處理隊列中，計算機芯片根據這些實時基礎數據，依照廠方預先設定的運算規則進行邏輯判斷，筆者給出壹個形象而簡單的算式：
①速度條件（√）+②角度條件（√）+③加速度（√）+④座位上是否有乘客（√）=立即部署前排駕駛員側安全氣囊（運算結果）
氣囊電腦隨即向指定位置安全氣囊發出激活展開指令，還記得前文筆者請大家記住的“電雷管”嗎？
壹次小的爆炸將會引起另壹次更大的爆燃。。。。。。
就這麽簡單！
通過前文層層基礎知識的鋪墊，在這個真正模擬安全氣囊工作原理的環節，卻不再需要太多語言進行解析了。
您不但理解了整個系統中各個組件是如何協同工作，更知道每個組件的內部工作細節（比如：氣囊是如何展開）！
Tips：有時，當我們發生交通事故時，安全氣囊並未展開。閱讀完本期圖文，您腦海裏就有了觸發條件這個概念。
有的時候，並非車輛有故障，而是碰撞結果構不成氣囊展開的綜合觸發條件。
奉獻給讀者的實用建議
以下是筆者根據國內車主的不良習慣，總結出幾點有關安全氣囊的實用建議（限於篇幅，不於文中展開解析，可回復評論交流）：
1.副駕駛位置決不能供兒童使用（即使有兒童安全座椅也必須禁止）；
2.安全氣囊彈出位置，不允許有任何物品覆蓋，這包括部分花哨的儀表臺墊、劣質的座椅套、窗簾等；
3.所有安全氣囊組件，原則上不允許維修，即：只換不修；
4.駕車時盡量不要將座椅調整得過於靠前，方向盤應與胸部保持壹定距離；
5.喜歡極限越野的讀者朋友們，參加此類活動前，請先關閉安全氣囊系統（部分硬派SUV與皮卡車型，具有此功能開關。無此功能的車型，可手工關閉）；
6.當安全氣囊故障燈亮起時，盡快尋求維修支持。
筆者寄語
汽車的安全性能，已經成為相當壹部分消費者購車的首要考慮因素，而安全氣囊系統也能從側面反映出該車型的整體安全性。
本圖文示例中的安全氣囊系統，僅屬中等配置水平，更高級的安全氣囊系統配置，不但擁有更多的氣囊與傳感器，而且要求氣囊電腦擁有更復雜、精細的邏輯算法。
目前部分高級安全氣囊系統，已經發展到能根據事故發生瞬間，駕乘人員的具體身體條件，智能調控安全氣囊的展開強度，從而最大限度保護駕乘人員。
但是，無論從哪方面來說，安全氣囊僅屬於輔助約束系統，這也證明其僅僅是壹種補充安全手段。在不系安全帶的情況下，其防護性能會大打折扣，甚至完全不起作用！
除了交通事故傷亡統計，筆者只給出最直接的原因：安全氣囊在長時間實用化的演變過程中，有壹種分支理論的實踐，就是期望其完全代替令人不適的安全帶，但最後的結果完敗！
因此，提醒各位讀者朋友，如果不系安全帶，即使是最高檔車型的高級安全氣囊系統，也不壹定能在嚴重交通事故中挽救您的生命！
祝各位讀者朋友出行順利，旅途平安！
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。