An toàn ô tô thường được chia thành hai loại — chủ động và thụ động. An toàn chủ động đề cập đến các hệ thống và thiết bị giúp xe tránh va chạm ngay từ đầu. An toàn thụ động, mặt khác, là khả năng của xe trong việc bảo vệ tính mạng và sức khỏe của hành khách khi tai nạn xảy ra. Mỗi chiếc xe hiện đại đều dựa vào sự kết hợp của các hệ thống an toàn thụ động chính — bao gồm dây an toàn, túi khí và vùng hấp thụ xung động — để giảm thiểu thương tích trong va chạm.
Điều Gì Xảy Ra Với Xe và Hành Khách Trong Va Chạm?
Trong va chạm phía trước, xe bị biến dạng và dừng lại đột ngột — nhưng hành khách tiếp tục chuyển động về phía trước theo quán tính, lao về phía vô lăng, bảng điều khiển và kính chắn gió. Có vẻ như không có đủ không gian bên trong khoang xe để tạo ra tốc độ nguy hiểm, nhưng các lực tác động là rất lớn. Gia tốc giảm có thể đạt hàng chục g, khiến cú va chạm tương đương với việc nhảy từ đỉnh một tòa nhà cao tầng.
Để giữ cho hành khách sống sót và không bị thương trong một vụ tai nạn nghiêm trọng, tốc độ của họ phải được giảm dần và êm ái nhất có thể — giống như cách các tấm đệm nhiều lớp được dùng để đỡ các cú ngã từ trên cao. Để đạt được điều này bên trong xe, kết cấu thân xe phải thực hiện hai việc tưởng như mâu thuẫn cùng một lúc: đủ cứng để bảo vệ hành khách, và đủ linh hoạt để hấp thụ năng lượng va chạm.
Vùng Hấp Thụ Xung Động và Khung Bảo Vệ Cứng
Thân xe hiện đại giải quyết thách thức này thông qua triết lý thiết kế hai phần:
- Khoang hành khách cứng: Khung kết cấu bao quanh tài xế và hành khách được xây dựng càng cứng càng tốt. Nó sử dụng thép độ bền cực cao, và các thanh gia cường được tích hợp vào cửa xe để ngăn chúng bị bẹp vào trong khi va chạm.
- Vùng biến dạng có kiểm soát: Phần phía trước (khoang động cơ) và phía sau (cốp xe) được thiết kế để bẹp theo cách có kiểm soát, hấp thụ và tiêu tán năng lượng va chạm trước khi nó truyền đến khoang hành khách.
Phương pháp này là một sự phát triển tương đối gần đây. Các xe đời cũ không có thiết kế kỹ thuật như vậy — toàn bộ thân xe bẹp đồng đều, có nghĩa là khoang hành khách cũng có thể bị bẹp như cản xe. Ngày nay, thường thấy một chiếc xe hiện đại với phần đầu bị phá hủy hoàn toàn trong khi khoang hành khách vẫn còn nguyên vẹn.
Động cơ cũng gây ra rủi ro nghiêm trọng trong va chạm trực diện. Để ngăn nó bị đẩy vào khoang hành khách — điều này có thể gây tử vong — các xe hiện đại sử dụng giá đỡ động cơ và cấu trúc vách ngăn được thiết kế đặc biệt để hướng động cơ xuống dưới và ra xa hành khách trong trường hợp va chạm nghiêm trọng.
Va Chạm Phía Sau và Tựa Đầu
Va chạm phía sau mang theo những rủi ro nghiêm trọng riêng — đáng chú ý nhất là chấn thương cột sống cổ (whiplash) và chấn thương cổ gây ra do đầu đột ngột ngửa ra phía sau. Hai thế hệ công nghệ tựa đầu đã được phát triển để giải quyết vấn đề này:
- Tựa đầu tiêu chuẩn: Giới hạn chuyển động đầu ra phía sau để ngăn cổ bị căng quá mức.
- Tựa đầu chủ động: Tự động di chuyển ra phía trước ngay khi phát hiện va chạm phía sau, cung cấp hỗ trợ tức thì cho đầu và gần như loại bỏ hoàn toàn chuyển động nguy hiểm.
Dây An Toàn: Thiết Bị An Toàn Thụ Động Quan Trọng Nhất
Khi nói đến việc bảo vệ hành khách trong tai nạn, không có thiết bị nào cơ bản hơn dây an toàn. Được vay mượn từ hàng không, dây an toàn đã phát triển đáng kể kể từ khi được đưa vào thế giới ô tô. Đây là cách quá trình phát triển đó diễn ra:
- Dây hai điểm: Các dây an toàn ô tô đầu tiên giữ hành khách ở bụng hoặc ngực tại một điểm căng duy nhất. Tốt hơn là không có gì, nhưng còn xa mới lý tưởng.
- Dây ba điểm: Thiết kế phổ quát hiện nay phân phối đều lực va chạm trên ngực, vai và đùi, giảm đáng kể nguy cơ chấn thương cột sống và nội tạng. Sự kết hợp giữa hiệu quả và dễ sử dụng đã khiến nó trở thành tiêu chuẩn cho xe dân dụng trên toàn thế giới.
- Dây đa điểm (4, 5 và 6 điểm): Được sử dụng trong đua xe để giữ chặt tài xế trong ghế ở điều kiện khắc nghiệt, mặc dù quá hạn chế cho lái xe hàng ngày.
Dây an toàn hiện đại phức tạp hơn nhiều so với một chiếc đai đơn giản. Các đổi mới chính bao gồm:
- Cuộn dây quán tính: Cho phép dây di chuyển tự do trong điều kiện bình thường, tự động điều chỉnh theo bất kỳ kích thước cơ thể nào và để người đeo thay đổi tư thế thoải mái — nhưng khóa ngay lập tức khi phát hiện giảm tốc đột ngột.
- Bộ kéo căng thuốc nổ: Các liều thuốc nổ nhỏ phát nổ trong va chạm, giật chặt dây trong vài mili giây và kéo mạnh hành khách về phía sau vào ghế trước khi lực va chạm tác động.
Túi Khí: Tuyến Phòng Thủ Thứ Hai
Túi khí có thể là phát minh an toàn thụ động quan trọng thứ hai sau dây an toàn. Khái niệm — bơm phồng một túi gấp trong một phần nhỏ của giây trong va chạm — lần đầu tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1953, mặc dù công nghệ để làm cho nó hoạt động đáng tin cậy phải mất thêm hai thập kỷ nữa mới ra đời.
Túi Khí Hoạt Động Như Thế Nào?
Chìa khóa để làm cho túi khí hiệu quả là tốc độ. Các kỹ sư đã thử nghiệm nhiều phương pháp bơm khác nhau trước khi chọn hệ thống thuốc nổ, vẫn là tiêu chuẩn cho đến ngày nay. Đây là cách hoạt động:
- Cảm biến va chạm phát hiện vụ đâm và kích hoạt dòng điện trong vài mili giây.
- Dòng điện nung nóng một viên natri azide (NaN3) nhỏ gọn — một hợp chất tinh thể — lên quá 330°C.
- Natri azide phân hủy nhanh chóng thành khí nitơ và kim loại natri.
- Khí nitơ được giải phóng bơm phồng túi khí chỉ trong 0,025 đến 0,05 giây (25 đến 50 mili giây).
- Túi đệm cho hành khách và sau đó xì hơi gần như ngay lập tức, cho phép họ di chuyển tự do sau vụ tai nạn.
Một tác dụng phụ của việc bơm phồng nhanh trong không gian kín là sự tăng đột ngột về áp suất có thể gây vỡ màng nhĩ hoặc chấn động não. Các nhà sản xuất kiểm soát rủi ro này bằng cách giới hạn tốc độ bung của túi khí và sử dụng túi có thể tích tương đối nhỏ, mặc dù một số rủi ro vẫn còn tùy thuộc vào từng cá nhân và kích thước xe.
Lịch Sử Ngắn Gọn Về Túi Khí
Trái với quan niệm phổ biến, túi khí không bắt nguồn từ các thương hiệu sang trọng châu Âu. Vào giữa những năm 1970, Ford và General Motors đã trang bị hệ thống túi khí cho hơn 12.000 xe — đây là lần triển khai quy mô lớn đầu tiên trong lịch sử ô tô. Tuy nhiên, những túi khí đời đầu của Mỹ này được thiết kế để thay thế dây an toàn thay vì bổ sung cho chúng, điều này đã dẫn đến thảm họa. Túi khí bung ra về phía hành khách không thắt dây với tốc độ 270–300 km/h, và các trường hợp gãy đốt sống cổ được ghi nhận do chính túi khí gây ra đã thúc đẩy các nhà sản xuất từ bỏ cách tiếp cận này.
Chính Mercedes-Benz, hợp tác với Bosch, đã hồi sinh và hoàn thiện khái niệm này. Năm 1980, Mercedes trở thành nhà sản xuất đầu tiên cung cấp túi khí như thiết bị tiêu chuẩn trên xe sản xuất hàng loạt — dòng S-Class — với nguyên tắc thiết kế cốt lõi: túi khí phải hoạt động cùng với dây an toàn, chứ không phải thay thế chúng. Nhận thức này đã biến công nghệ túi khí thành hệ thống cứu sống mà chúng ta biết ngày nay. Thực tế, nhiều xe vẫn được thiết kế để túi khí hoàn toàn không bung nếu hành khách không thắt dây an toàn.
Hệ Thống Túi Khí Hiện Đại: Vượt Ra Ngoài Vô Lăng
Hệ thống túi khí ngày nay vượt xa một túi duy nhất trong vô lăng. Một bộ hiện đại toàn diện thường bao gồm:
- Túi khí phía trước: Dành cho tài xế và hành khách phía trước, bảo vệ đầu và ngực trong va chạm phía trước.
- Túi khí bên (gắn vào ghế): Tích hợp vào hai bên ghế trước để bảo vệ thân trong va chạm bên hông.
- Túi khí rèm: Bung ra từ thanh ray mái để bảo vệ đầu của hành khách hàng trước và hàng sau. Không giống như túi khí phía trước, túi khí rèm duy trì áp suất trong vài giây để bảo vệ suốt trong sự cố lật xe — và để ngăn hành khách không thắt dây bị văng ra ngoài.
- Túi khí bảo vệ đầu gối: Ngày càng phổ biến, chúng bảo vệ đầu gối và chân khỏi bảng điều khiển bị đẩy vào.
- Túi khí cho hành khách phía sau: Một số nhà sản xuất hiện cũng trang bị bảo vệ túi khí cho hành khách ngồi hàng sau.
Tương lai của công nghệ túi khí cũng đầy hứa hẹn. Các kỹ sư đang phát triển các hệ thống có thể bung túi khí ngay trước khi phát hiện va chạm — thay vì trong khi va chạm — giảm mức độ nghiêm trọng của cú va chạm. Các hệ thống an toàn cũng đang được đào tạo để nhận biết dữ liệu riêng lẻ của từng hành khách (chiều cao, cân nặng, vị trí ngồi) để tối ưu hóa việc bung túi khí cho từng người cụ thể đang ngồi vào thời điểm xảy ra tai nạn.
Kết Luận: An Toàn Thụ Động Chỉ Hoạt Động Khi Bạn Sử Dụng Nó
Dù hệ thống an toàn thụ động trong xe của bạn có tiên tiến đến đâu — vùng hấp thụ xung động, dây an toàn với bộ kéo căng, túi khí đa giai đoạn, hệ thống rèm — tất cả đều được thiết kế dựa trên một giả định cơ bản duy nhất: rằng tài xế và mọi hành khách đều thắt dây an toàn. Nếu không có điều đó, hiệu quả của tất cả các công nghệ này giảm đáng kể, và trong một số trường hợp chúng trở nên nguy hiểm hơn là bảo vệ. Hãy luôn thắt dây an toàn. Mỗi chuyến đi, mỗi lần.
Đây là bản dịch. Bạn có thể đọc bản gốc tại đây: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html
Đã xuất bản Tháng Một 20, 2022 • 7 phút để đọc
