کیسه هوای پردهای، که به عنوان کیسه هوای جانبی پردهای (Side Curtain Airbag) نیز شناخته میشود، یکی از پیشرفتهترین سیستمهای ایمنی غیرفعال در وسایل نقلیه موتوری است که برای محافظت از سر و گردن سرنشینان در برابر ضربات جانبی و حین واژگونی طراحی شده است. این سیستم شامل کیسههای پارچهای انعطافپذیر و بادوام است که در زمان وقوع تصادف، به سرعت از قسمت بالا و کناری خودرو (معمولاً از سقف یا ستونهای A، B و C) باز شده و فضایی محافظ بین سر سرنشین و شیشه جانبی خودرو ایجاد میکنند. هدف اصلی این کیسهها، جلوگیری از برخورد سر سرنشینان با اجزای سخت داخلی خودرو مانند ستونها، درها و شیشهها، و همچنین کاهش خطر آسیبهای ناشی از خروج از پنجره در هنگام واژگونی است.
مکانیزم عملکرد کیسه هوای پردهای بر اساس سنسورهای پیشرفتهای است که تغییرات ناگهانی در شتاب خودرو، به خصوص در جهت جانبی یا در حین چرخشهای سریع، را تشخیص میدهند. در صورت تشخیص تصادف جانبی یا واژگونی، واحد کنترل مرکزی (ECU) سیگنالی را به واحد تولید گاز (Inflator) ارسال میکند. این واحد با سوزاندن یک ترکیب شیمیایی (معمولاً آزید سدیم یا ترکیبات مشابه) یا استفاده از گاز فشرده، حجم بالایی از گاز نیتروژن را در کسری از ثانیه تولید کرده و کیسه پارچهای را پر میکند. طراحی این کیسهها به گونهای است که به طور کامل در امتداد پنجرههای جانبی قرار گرفته و حداکثر پوشش محافظتی را برای سرنشینان جلو و عقب در سمت ضربه یا واژگونی فراهم کنند. این فناوری نقش بسزایی در کاهش مرگومیر و شدت جراحات ناشی از تصادفات جانبی و واژگونی ایفا میکند.
مکانیزم عملکرد و اجزاء
ساختار و مواد
کیسههای هوای پردهای معمولاً از پارچههای نایلونی یا پلیاستری با روکش سیلیکونی یا پلیاورتان ساخته میشوند تا مقاومت بالایی در برابر پارگی، حرارت و سایش داشته باشند. این کیسهها به صورت لایهلایه و تا شده در داخل کانالهای مخصوصی در لبه سقف، ستونهای خودرو (A، B، C) یا گاهی اوقات در لبه بالایی دربها جاسازی میشوند. طراحی تا شدن کیسه بسیار حیاتی است تا از باز شدن سریع و صحیح آن اطمینان حاصل شود.
سنسورها و واحد کنترل
سیستم کیسه هوای پردهای به سنسورهای متعدد شتابسنج و گاهی سنسورهای فشار مجهز است که در نقاط مختلف خودرو (مانند ستونها، دربها و چارچوب شاسی) نصب میشوند. این سنسورها به صورت مداوم دادههای مربوط به حرکت و ضربات را جمعآوری کرده و به واحد کنترل کیسه هوا (ACU) ارسال میکنند. ACU با پردازش این دادهها، شدت و نوع ضربه را تحلیل کرده و در صورت لزوم، فرمان فعالسازی کیسه هوا را صادر میکند. الگوریتمهای پیچیدهای در ACU برای تمایز بین تصادفات واقعی و رویدادهای کاذب (مانند دستاندازهای شدید) به کار میروند.
واحد تولید گاز (Inflator)
این جزء، قلب سیستم فعالسازی کیسه هوا است. در اینفلِیتورهای مبتنی بر واکنش شیمیایی، فرمولاسیون خاصی از مواد پیشران (مانند آزید سدیم (NaN3)، نیترات پتاسیم (KNO3) و دیاکسید سیلسیم (SiO2)) وجود دارد. با دریافت سیگنال الکتریکی از ACU، یک سیم داغ (Igniter) این مواد را مشتعل کرده و واکنش سریع و تولید حجم زیادی گاز نیتروژن (N2) را آغاز میکند. در سیستمهای مدرنتر، از گازهای فشرده (مانند هلیوم) نیز برای پر کردن سریع کیسه استفاده میشود که مزایایی مانند تولید حرارت کمتر و سرعت بالاتر را دارا هستند.
فرآیند باز شدن (Deployment)
پس از فعالسازی توسط ACU، اینفلِیتور در عرض چند میلیثانیه (معمولاً بین 15 تا 30 میلیثانیه) گاز لازم برای پر کردن کیسه را تولید میکند. کیسه هوا به سرعت از محل جاسازی خود خارج شده و در امتداد پنجرههای جانبی باز میشود. زمان باز شدن کیسه برای ایجاد حداکثر محافظت در برابر اولین ضربه یا در حین واژگونی، بسیار حیاتی است. این کیسهها معمولاً برای مدت زمان مشخصی (چند ثانیه) پر باقی میمانند تا محافظت لازم را در برابر ضربات متعدد یا در طول فرآیند واژگونی حفظ کنند و سپس به تدریج تخلیه میشوند.
انواع و طبقهبندی
کیسه هوای پردهای پنجرهای (Window Curtain Airbag)
این نوع کیسه هوای پردهای به طور خاص برای پوشش دادن ناحیه پنجرههای جانبی طراحی شده و هدف اصلی آن محافظت از سر در برابر ضربات از طریق پنجره یا خروج از آن است.
کیسه هوای پردهای ستونی (Pillar Curtain Airbag)
برخی سیستمها ممکن است از کیسههای هوایی استفاده کنند که در ستونهای خودرو (به ویژه ستون B) تعبیه شدهاند و علاوه بر سر، از تنه سرنشین نیز محافظت میکنند.
کیسه هوای پردهای دو مرحلهای (Dual-Stage Curtain Airbag)
سیستمهای پیشرفتهتر از کیسههای هوای دو مرحلهای استفاده میکنند که بر اساس شدت تصادف، با دو سطح مختلف فشار پر میشوند. این قابلیت امکان تنظیم بهتر نیروی وارد شده به سرنشین و کاهش ریسک آسیب ناشی از خود کیسه هوا را فراهم میکند.
استانداردها و الزامات ایمنی
بسیاری از موسسات استاندارد جهانی، تستهای تصادف جانبی و واژگونی را برای ارزیابی عملکرد کیسههای هوای پردهای اجباری کردهاند. سازمانهایی مانند NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) در آمریکا و Euro NCAP (European New Car Assessment Programme) استانداردهای دقیقی برای ارزیابی این سیستمها دارند. تستها شامل شبیهسازی تصادفات با سرعتها و زوایای مختلف، و همچنین تست واژگونی دینامیکی یا استاتیکی است. ارزیابیها بر اساس معیارهایی مانند میزان فشار وارده به سر و گردن، احتمال آسیب به ستون فقرات و گردن، و حفاظت در برابر ضربات صورت میگیرد.
| پارامتر | مقدار (نمونه) | واحد | توضیحات |
| زمان باز شدن (Deployment Time) | 15-30 | میلیثانیه | از لحظه تشخیص تصادف تا باز شدن کامل کیسه |
| حجم کیسه (Inflation Volume) | 20-40 | لیتر | بسته به ابعاد خودرو و محل قرارگیری |
| فشار داخلی (Internal Pressure) | 0.5-1.5 | بار | فشار دینامیکی در لحظه اوج |
| دمای گاز (Gas Temperature) | 80-150 | درجه سانتیگراد | در لحظه خروج از اینفلِیتور |
| مواد کیسه (Bag Material) | نایلون 6.6، پلیاستر | - | با روکش مقاوم در برابر حرارت |
| نوع گاز (Gas Type) | نیتروژن (N2) یا هلیوم (He) | - | بر اساس تکنولوژی اینفلِیتور |
مزایا و معایب
مزایا
- حفاظت موثر در تصادفات جانبی: کاهش چشمگیر آسیبهای سر و گردن ناشی از ضربات از پهلو.
- محافظت در واژگونی: جلوگیری از تماس سر با سطوح خارجی و کاهش خطر خروج سرنشین از خودرو.
- پوشش گسترده: محافظت از سرنشینان جلو و عقب در بخش وسیعی از پنجره جانبی.
- کاهش شدت جراحات: نقش کلیدی در کاهش نرخ مرگومیر و جراحات شدید ناشی از تصادفات.
- سازگاری با سیستمهای دیگر: قابلیت ادغام با سیستمهای ایربگ دیگر (مانند ایربگهای جانبی صندقی و ایربگهای زانو).
معایب
- هزینه تولید و نگهداری: افزایش قیمت تمام شده خودرو و پیچیدگی تعمیرات.
- پیچیدگی سیستم: نیاز به سنسورها، پردازشگرها و مکانیسمهای دقیق.
- ریسک آسیب ناشی از باز شدن: احتمال بروز جراحت در صورت نزدیک بودن بیش از حد سرنشین به کیسه در لحظه باز شدن (هرچند نادر است).
- وزن و اشغال فضا: افزودن وزن به خودرو و اشغال فضای اندک در ستونها و سقف.
- حساسیت به شرایط محیطی: احتمال کاهش کارایی در دماهای بسیار بالا یا پایین یا در صورت آسیب فیزیکی به واحدها.
کاربردها و آینده
کیسههای هوای پردهای امروزه به یک استاندارد ایمنی در اکثر خودروهای سواری، شاسیبلندها و حتی برخی کامیونهای سبک تبدیل شدهاند. تحقیقات و توسعه در این حوزه همچنان ادامه دارد و تمرکز بر بهبود الگوریتمهای تشخیص تصادف، افزایش سرعت و دقت باز شدن کیسه، و همچنین توسعه کیسههای هوایی با قابلیت تنظیم هوشمند بر اساس ابعاد و موقعیت سرنشین است. فناوریهایی مانند کیسههای هوای انعطافپذیرتر، استفاده از سنسورهای پیشرفتهتر (مانند سنسورهای اپتیکال یا راداری) و ادغام با سیستمهای کمکراننده پیشرفته (ADAS) برای پیشبینی و جلوگیری از تصادف، از جمله مسیرهای توسعه آینده این سیستمهای حیاتی ایمنی محسوب میشوند.
