Sicurezza passiva dell'auto: come i veicoli moderni ti proteggono in caso di incidente

La sicurezza automobilistica si divide convenzionalmente in due tipologie: attiva e passiva. La sicurezza attiva si riferisce ai sistemi e ai dispositivi che aiutano l’auto a evitare la collisione in primo luogo. La sicurezza passiva, invece, è la capacità dell’auto di proteggere la vita e la salute degli occupanti quando un incidente si verifica davvero. Ogni veicolo moderno si affida a una combinazione di sistemi chiave di sicurezza passiva — tra cui cinture di sicurezza, airbag e zone a deformazione programmata — per ridurre al minimo le lesioni durante un urto.

Cosa succede a un’auto e ai suoi passeggeri durante una collisione?

In una collisione frontale, l’auto si accartoccia e si arresta bruscamente, ma i passeggeri continuano a muoversi in avanti per inerzia, scagliandosi contro il volante, il cruscotto e il parabrezza. Potrebbe sembrare che all’interno dell’abitacolo non ci sia spazio sufficiente per raggiungere velocità pericolose, ma le forze in gioco sono impressionanti. La decelerazione può raggiungere decine di g, rendendo l’impatto equivalente a un salto dalla cima di un grattacielo.

Per mantenere gli occupanti vivi e illesi in un incidente grave, la loro velocità deve essere ridotta nel modo più graduale e dolce possibile, proprio come si usano materassini a più strati per attutire le cadute dall’alto. Ottenere questo risultato all’interno di un’auto richiede che la struttura della carrozzeria faccia due cose apparentemente contraddittorie allo stesso tempo: essere abbastanza rigida da proteggere gli occupanti e abbastanza flessibile da assorbire l’energia dell’urto.

Zone a deformazione programmata e cellula di sicurezza rigida

Le carrozzerie delle auto moderne risolvono questa sfida attraverso una filosofia progettuale in due parti:

• Cellula abitacolo rigida: il telaio strutturale che circonda il conducente e i passeggeri è costruito per essere il più rigido possibile. Utilizza acciaio ad altissima resistenza, e barre di rinforzo sono integrate nelle portiere per evitare che collassino verso l’interno in caso di urto.
• Zone a deformazione programmata: le sezioni anteriore (vano motore) e posteriore (bagagliaio) dell’auto sono progettate per accartocciarsi in modo controllato, assorbendo e dissipando l’energia dell’urto prima che raggiunga l’abitacolo.

Questo approccio è uno sviluppo relativamente recente. I veicoli più vecchi non avevano una progettazione di questo tipo: l’intera carrozzeria si accartocciava in modo uniforme, il che significava che l’abitacolo aveva la stessa probabilità di collassare quanto il paraurti. Oggi è comune vedere un’auto moderna con l’anteriore completamente distrutto mentre l’abitacolo rimane in gran parte intatto.

Anche il motore rappresenta un rischio serio in una collisione frontale. Per evitare che venga spinto nell’abitacolo — il che potrebbe essere fatale — le auto moderne utilizzano supporti motore appositamente progettati e strutture della paratia parafiamma che indirizzano il motore verso il basso e lontano dagli occupanti in caso di urto grave.

Urti posteriori e poggiatesta

I tamponamenti posteriori comportano rischi seri specifici, soprattutto il colpo di frusta e le lesioni al collo causate dall’improvviso scatto all’indietro della testa. Sono state sviluppate due generazioni di tecnologia dei poggiatesta per affrontare questo problema:

• Poggiatesta standard: limitano il movimento all’indietro della testa per prevenire l’iperestensione del collo.
• Poggiatesta attivi: si muovono automaticamente in avanti nel momento in cui viene rilevato un urto posteriore, fornendo un supporto istantaneo alla testa ed eliminando praticamente i movimenti pericolosi.

Cinture di sicurezza: il dispositivo di sicurezza passiva più importante

Quando si tratta di proteggere gli occupanti durante un incidente, nessun dispositivo è più fondamentale della cintura di sicurezza. Mutuata dall’aviazione, la cintura di sicurezza si è evoluta in modo significativo da quando è stata introdotta nel mondo automobilistico. Ecco come si è svolta questa evoluzione:

• Cinture a due punti: le prime cinture di sicurezza per auto trattenevano il passeggero all’altezza dell’addome o del torace in un unico punto di tensione. Meglio di niente, ma ben lontane dall’ideale.
• Cinture a tre punti: il design ormai universale che distribuisce le forze dell’urto in modo più uniforme su torace, spalla e bacino, riducendo drasticamente il rischio di lesioni alla colonna vertebrale e agli organi interni. La sua combinazione di efficacia e facilità d’uso l’ha resa lo standard per i veicoli civili in tutto il mondo.
• Cinture multipunto (4, 5 e 6 punti): utilizzate nelle competizioni motoristiche per trattenere saldamente il pilota nel sedile in condizioni estreme, ma troppo restrittive per la guida quotidiana.

Le cinture di sicurezza moderne sono molto più sofisticate di una semplice fascia. Tra le innovazioni principali:

• Avvolgitori a inerzia: consentono alla cintura di muoversi liberamente in condizioni normali, adattandosi automaticamente a qualsiasi corporatura e permettendo a chi la indossa di cambiare posizione comodamente, ma bloccandosi istantaneamente quando viene rilevata una decelerazione improvvisa.
• Pretensionatori pirotecnici: piccole cariche esplosive che detonano in caso di urto, tendendo la cintura in pochi millisecondi e tirando saldamente l’occupante contro il sedile prima che le forze dell’impatto prendano il sopravvento.

Airbag: la seconda linea di difesa

L’airbag è probabilmente la seconda invenzione più importante per la sicurezza passiva dopo la cintura di sicurezza. Il concetto — gonfiare un sacco ripiegato in una frazione di secondo durante una collisione — fu brevettato per la prima volta nel 1953, anche se la tecnologia per farlo funzionare in modo affidabile non sarebbe esistita per altri due decenni.

Come funziona un airbag?

La chiave per rendere efficace un airbag è la velocità. Gli ingegneri hanno testato vari metodi di gonfiaggio prima di scegliere un sistema pirotecnico, che rimane lo standard ancora oggi. Ecco come funziona:

• I sensori d’urto rilevano una collisione e attivano una corrente elettrica in pochi millisecondi.
• La corrente riscalda una compatta pastiglia di azoturo di sodio (NaN3) — un composto cristallino — oltre i 330 °C.
• L’azoturo di sodio si decompone rapidamente in azoto gassoso e sodio metallico.
• L’azoto gassoso rilasciato gonfia l’airbag in appena 0,025-0,05 secondi (da 25 a 50 millisecondi).
• Il sacco attutisce l’occupante e poi si sgonfia quasi immediatamente, consentendogli di muoversi liberamente dopo l’urto.

Un effetto collaterale di questo rapido gonfiaggio in uno spazio chiuso è un brusco picco di pressione che può causare danni al timpano o commozione cerebrale. I produttori gestiscono questo rischio limitando la velocità di apertura dell’airbag e utilizzando sacchi di volume relativamente ridotto, anche se un certo rischio rimane a seconda della persona e delle dimensioni del veicolo.

Breve storia dell’airbag

Contrariamente a quanto si crede comunemente, l’airbag non è nato con i marchi di lusso europei. A metà degli anni ’70, Ford e General Motors equipaggiarono oltre 12.000 auto con sistemi airbag — la prima diffusione su larga scala nella storia dell’automobile. Tuttavia, questi primi airbag americani erano progettati per sostituire le cinture di sicurezza anziché integrarle, il che si rivelò disastroso. Un airbag si apre verso un occupante non allacciato a 270-300 km/h, e casi documentati di fratture delle vertebre cervicali causate dall’airbag stesso indussero i produttori ad abbandonare questo approccio.

Fu Mercedes-Benz, in collaborazione con Bosch, a far rinascere e perfezionare il concetto. Nel 1980, Mercedes divenne il primo produttore a offrire gli airbag come dotazione di serie su un’auto di serie — la Classe S — con un principio progettuale fondamentale: gli airbag devono funzionare insieme alle cinture di sicurezza, non al loro posto. Questa intuizione trasformò la tecnologia degli airbag nel sistema salvavita che conosciamo oggi. Di fatto, molti veicoli sono ancora progettati in modo che gli airbag non si aprano affatto a meno che l’occupante non sia allacciato.

I sistemi airbag moderni: oltre il volante

I sistemi airbag di oggi vanno ben oltre un singolo sacco nel volante. Una configurazione moderna completa include in genere:

• Airbag frontali: per conducente e passeggero anteriore, proteggono da lesioni alla testa e al torace nelle collisioni frontali.
• Airbag laterali (montati sui sedili): integrati nei lati dei sedili anteriori per proteggere il busto durante un urto laterale.
• Airbag a tendina: si aprono dal montante del tetto per proteggere la testa dei passeggeri anteriori e posteriori. A differenza degli airbag frontali, gli airbag a tendina mantengono la pressione per diversi secondi per fornire protezione durante un ribaltamento e per evitare che i passeggeri non allacciati vengano espulsi.
• Airbag per le ginocchia: sempre più diffusi, proteggono le ginocchia e le gambe dall’intrusione del cruscotto.
• Airbag per i passeggeri posteriori: alcuni produttori includono ormai la protezione airbag anche per gli occupanti dei sedili posteriori.

Il futuro della tecnologia degli airbag è altrettanto promettente. Gli ingegneri stanno sviluppando sistemi in grado di aprire gli airbag attimi prima che venga rilevata una collisione — anziché durante — riducendo la gravità dell’impatto. I sistemi di sicurezza vengono inoltre addestrati a riconoscere i dati individuali degli occupanti (altezza, peso, posizione di seduta) per ottimizzare l’apertura dell’airbag in base alla specifica persona seduta al momento dell’urto.

In conclusione: la sicurezza passiva funziona solo se la usi

Per quanto avanzati siano i sistemi di sicurezza passiva del tuo veicolo — zone a deformazione programmata, cinture con pretensionatore, airbag a più stadi, sistemi a tendina — sono tutti progettati attorno a un unico presupposto fondamentale: che il conducente e ogni passeggero indossino la cintura di sicurezza. Senza di essa, l’efficacia di tutte queste tecnologie crolla drasticamente e, in alcuni casi, diventano pericolose anziché protettive. Allaccia sempre la cintura. Ogni viaggio, ogni volta.

Questa è una traduzione. Puoi leggere l’originale qui: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html