Powietrzne poduszki powietrzne

Latanie uważane jest za najbezpieczniejsze wśród wszystkich gałęzi transportu, gdyż odznacza się najmniejszą liczbą ofiar w stosunku do liczby podróżujących. Pomimo takich statystyk lęk przed lataniem nadal dotyczy wielu ludzi. Bezwolnie zaciskające się na fotelu palce pasażerów, to wbrew pozorom bardzo logiczna reakcja na start i lądowanie. Zdajemy sobie sprawę, że to właśnie te operacje są przyczyną największej liczby wypadków i incydentów. Ponadto wypadki lotnicze niosą za sobą duże straty. Wszystko to jest skutkiem dbałości o bezpieczeństwo czynne (czyli zapobiegamy wypadkom) i niedbałości o bezpieczeństwo bierne (czyli w razie wypadku nasze życie nie jest dostatecznie chronione). W przypadku transportu drogowego nad kwestią bezpieczeństwa pracuje się dłużej i intensywniej, gdyż z punktu widzenia statystyki, wypadki zdarzają się częściej. Warto więc przyjrzeć się już sprawdzonym rozwiązaniom. W momencie kolizji w samochodzie za bezpieczeństwo bierne odpowiadają napinacze pirotechniczne, pasy bezpieczeństwa, wyprofilowane zagłówki, odpowiednia strefa zgniotu i, oczywiście, poduszki powietrzne.

I choć większość uśmiecha się słysząc o poduszce powietrznej w samolocie, to spełnia ona swoją rolę znakomicie. Samolot, zwłaszcza GA, podczas startu i lądowania ma znacznie mniejszą prędkość niż podczas lotu, jest ona porównywalna do prędkości poruszającego się samochodu. Oznacza to, że można porównać siłę bezwładności ciała ludzkiego podczas incydentu drogowego i lotniczego, zwłaszcza, jeżeli mamy do czynienia z twardym lądowaniem, nie poważnym w skutkach wypadkiem. Poduszka powietrzna nie jest zabezpieczeniem samym w sobie, może stanowić element bezpieczeństwa biernego jedynie w połączeniu z pasami, z których najskuteczniejsze są połączone pasy naramienne i biodrowe.

Poduszkę powietrzną w samolocie montuje się w biodrowej części pasa bezpieczeństwa. Po wybuchu wypełnia ona przestrzeń pomiędzy pasażerem a tyłem poprzedzającego go fotela lub pomiędzy pilotem a kokpitem. Jednakże warunkiem jej właściwego zadziałania jest prawidłowe zapięcie pasa. Nie może on być skręcony, ani zamieniony ze współpasażerem. Istnieje wówczas możliwość zadziałania poduszki powietrznej na sąsiednim, wolnym fotelu. Rolą poduszki jest uzupełnienie działania pasów bezpieczeństwa. Warto więc zauważyć, że jej właściwe zadziałanie jest determinowane przez szereg czynników, takich jak poprawne przyleganie pasa do ciała, czy ustawienie fotela, wyrażonych w odległości pomiędzy górną częścią ciała a poduszką. Z doświadczenia branży motoryzacyjnej wynika, że najbardziej optymalną odległością jest 25 centymetrów. Skuteczność poduszki powietrznej zależy także od siły uderzenia. W transporcie drogowym przyjmuje się, że uderzenie z prędkością 50 km/h powinno być względnie bezpieczne dla człowieka.

Nie można jednak porównywać, ani uznawać za wytyczne wszystkich parametrów z crash testów samochodowych. Należy zwrócić uwagę, że istotna jest siła uderzenia, ona natomiast zależy nie tylko od prędkości, ale także od masy pasażera. Trudno zatem określić graniczną prędkość skuteczności poduszek w samolocie bez przeprowadzenia analogicznych doświadczeń.

Do tej pory nie przeprowadza się crash testów na samolotach. Jednak wiadomo, że ze względu na charakter zastosowanych materiałów (konieczna jest niewielka masa) konstrukcje statków powietrznych mają nieznaczną strefę zgniotu w porównaniu do siły uderzenia. Poduszki powietrzne nie mogą chronić pasażera bądź pilota podczas każdego zdarzenia, ale też nie taka jest ich rola. Mają one zwiększać bezpieczeństwo, co nie oznacza, że je zagwarantują. System może zwiększyć bezpieczeństwo podczas trudnych lądowań, ale także podczas znacznych turbulencji, które często mają groźne dla podróżujących skutki.

Istotne jest, że w samochodzie stosowanie pasów bezpieczeństwa zwiększa szanse przeżycia do 40 %, natomiast dodatkowe zadziałanie poduszki powietrznej do 55 %. Można zatem szacować, że podobnie wyglądałoby to w przypadku samolotu. I choć trudno mówić jeszcze o statystyce, to do tej pory wykazano 10 przypadków, w których osoby znajdujące się na pokładzie przeżyły dzięki poduszkom powietrznym pomimo dużych sił uderzenia. Jednocześnie, nie odnotowano (podczas analizy 88 wypadków z lat 2006 – 2009), by właściwie przypięte pasami bezpieczeństwa osoby doznały obrażeń, których przyczyną byłaby poduszka powietrzna. Można podać przykłady złagodzenia przez poduszkę powietrzną obrażeń. 5 sierpnia 2006 roku w Boyceville w Wisconsin miał miejsce wypadek Cirrusa SR22. Pilot wykonywał lot w ramach przeszkolenia na dany typ samolotu. Mimo znaczących sił uderzenia poduszki powietrzne zamontowane w 4-punktowych pasach bezpieczeństwa, zmniejszyły obrażenia pasażera, u którego odnotowano jedynie zranienia dolnych części ciała (łydki i biodra). Udało się to pomimo dużej wagi pasażerów (ponad 150 kilogramów). Pasażerowie i pilot doznali jedynie obrażeń, które były niemożliwe do złagodzenia przez poduszkę, przejmuje ona głównie obciążenia przednie.

Należałoby bliżej przyjrzeć się poduszce powietrznej i odpowiedzieć na pytanie, jak działa. W momencie zderzenia czujnik układu uaktywniającego poduszkę powietrzną powoduje uruchomienie pirotechnicznego generatora gazu. Generator gazu, na który składa się zapalnik i stałe paliwo, powoduje natychmiastowe wypuszczenie gazu (przeważnie azotu, nie może być to gaz łatwopalny) do komory wykonanej z tkaniny nylonowej (lub podobnej). W tym momencie uderzenie w poduszkę muszą opóźnić pasy bezpieczeństwa. W chwili maksymalnego wypełnienia, czyli tuż po wybuchu, jest ona twarda i zderzenie z nią mogłoby być niebezpieczne. Poduszka ma kształt zbliżony do półelipsy. Wypełnia przestrzeń pomiędzy człowiekiem a tyłem poprzedzającego fotela lub kokpitem. Głowa pasażera lub pilota opada na poduszkę w momencie, gdy zakończone zostało jej wypełnianie. Komora poduszki nie jest szczelna, posiada otwory umożliwiające ucieczkę gazu. Zapewnia to stosunkowo delikatną amortyzację.

Obecnie poduszki powietrzne w samochodach osobowych są wyposażeniem standardowym i obowiązkowym. W lotnictwie system poduszek powietrznych jest dopiero w skorupce i zaczyna się wykluwać w General Aviation. Poduszka powietrzna jest rzadkością (choć producenci zaczynają coraz częściej oferować ją, jako wyposażenie samolotów GA), a w świadomości ludzi stanowi bardziej element prestiżu niż dbałości o bezpieczeństwo. Tego typu wyposażenie nie jest obowiązkowe i stanowczo jeszcze trudno dostępne. Podobnie jak glass cockpit pojawia się w najnowszych modelach samolotów (np. Cirrusa).

Indywidualny montaż takiego systemu pozostaje dla większości poza zasięgiem, nie tylko z powodu znacznych kosztów, ale też małej dostępności. Istnieje bardzo okrojona grupa producentów specjalizujących się w tej branży, zwłaszcza w kontekście lotniczym (warto podać tu dla przykładu firmę Amsafe, czy spółkę Aviation Occupant Safety). Należałoby nadmienić, że nie w każdym samolocie istnieje możliwość montażu poduszki. Jest to więc sprawa indywidualna, zależna od wielu czynników technicznych, a co za tym idzie, generująca koszty trudne do przewidzenia i zależne od danego przypadku. Niemniej jednak, jednostkowy koszt seryjnie produkowanej poduszki oscyluje na poziomie kilku tysięcy i jest to zdecydowanie dolna granica. Z bezsprzecznego względu bezpieczeństwa i mniej ważnych zapędów kapitalistycznych planuje się wprowadzenie poduszek powietrznych na rynek lotniczy jako stałe wyposażenie samolotów GA, a następnie ekspansję obejmującą wielkich odbiorców, mowa oczywiście o liniowych samolotach pasażerskich. Już teraz poduszkę powietrzną można spotkać w niektórych Boeingach (np.: 777) i Airbusach (np.: 340). Warto przy tym wspomnieć, że przednia poduszka powietrzna nie jest jedynym rozwiązaniem. Równie pomysłowe jest montowanie poduszek bocznych. Zakładane są one przeważnie w sytuacjach, gdy pasażer nie ma przed sobą poprzedzającego fotela. Wówczas poduszka boczna chroni przed uderzeniem w wewnętrzną ścianę kadłuba.

Jak działają poduszki powietrzne zaprojektowane dla lotnictwa - zobaczcie sami:

To nie jedyne zastosowanie tej technologii. Byłoby wysoce niekreatywne ograniczyć zastosowanie jej jedynie do samolotów i motoryzacji. Sama idea poduszek powietrznych pełniących rolę amortyzacji, umożliwia szeroki wachlarz zastosowań również w innych dziedzinach. Doskonałym przykładem jest zastosowanie poduszek w paralotniarstwie. W pewnym momencie życia tego pomysłu pojawiła się idea kombinezonów wyposażonych w analogiczny system samopompujących się komór. Pomysł ten wziął swoje początki z poduszek powietrznych projektowanych dla motocyklistów i mających ochraniać głowę i odcinek szyjny kręgosłupa.

Obecnie koncepcja ta znalazła zastosowanie w produkcji uprzęży paralotniowych. Będące częścią uprzęży, wypełnione gazem komory pełnią pokrewną rolę przy nieco zmienionym działaniu. Poduszki wypełnione są powietrzem od momentu startu aż do lądowania i w razie zderzenia bądź upadku ochraniają kręgosłup i miednicę pilota. Wypełnianie następuje podczas lotu strumieniem powietrza i utrzymywane jest przez system zaworów. Powietrze samoistnie ucieka po lądowaniu.

System poduszek powietrznych wykorzystała także NASA podczas realizacji MER (Mars Exploration Rover). Lądowanie sond odbywało się przy pomocy spadochronu, rakiet hamujących i właśnie zespołu poduszek powietrznych. Amortyzowały one zderzenie z powierzchnią Marsa. Sonda otulona poduszkami wytracała energię kinetyczną poprzez odbijanie się od gruntu.

Należy oczywiście zauważyć jak bardzo istotny dla poprawnego zadziałania poduszki powietrznej jest właściwy moment jej wypełnienia. Nie może to nastąpić za wcześnie, bo pasażer uderzy w twardą poduszkę i może doznać obrażeń, ani za późno, gdyż słabo wypełniona poduszka nie zamortyzuje uderzenia skutecznie. Następstwem tego jest konieczność synchronizacji poduszek z innymi elementami bezpieczeństwa pasywnego, na przykład: pasami bezpieczeństwa. Dokładność synchronizacji musi być rzędu kilku milisekund. Mimo tak trudnego zadania, jakie postawiono przed inżynierami, poduszki powietrzne spełniają swoją rolę w motoryzacji od lat, a obecnie znajdują zastosowanie także w lotnictwie i kosmonautyce.

Prawdopodobnie, jak każda innowacja długo pozostanie jeszcze mało dostępna, jednak może warto uwierzyć w jej potwierdzoną skuteczność i, niezależnie od wykorzystywanego przez nas statku powietrznego, zadbać, by chroniła nasze życie w tym najmniej spodziewanym momencie. Nie przeszkadza to jednak życzyć sobie, by nigdy nie trzeba było osobiście sprawdzać ich działania.

Zuzanna Kunicka