Come funzionano gli airbag?

Gli airbag sono dispositivi di sicurezza passivi presenti nella maggior parte dei veicoli che – grazie a un gas, una reazione chimica o un'esplosione – si gonfiano in caso di collisione e agiscono come un cuscino, evitando che le persone all’interno subiscano lesioni gravi.

Migliaia di persone sono vive grazie a questa straordinaria invenzione, ma chi l’ha inventata e come funziona?

Come funzionano gli airbag: ecco cosa li fa scattare

Per fortuna, potremmo dire, non tutti riescono a vedere gli airbag in azione, ma il modo in cui funzionano è senza dubbio affascinante.

non perderti questo video

Come funzionano le tute da motociclista? La tecnologia degli airbag con Tommy Marcon

L’azionamento di questo dispositivo è estremamente delicato: immaginate di essere alla guida della vostra auto e, durante il superamento di un dosso, d’improvviso vi troviate con un enorme pallone davanti al naso. Non sarebbe piacevole, vero? L'airbag però non scatta per così poco. Questo perché all’interno delle nostre automobili sono presenti diversi tipi di sensori, il cui scopo è quello di monitorare il corretto funzionamento del veicolo, e quindi di garantire la sicurezza per il conducente e i passeggeri. Nel momento in cui avviene un impatto con un altro veicolo o con un ostacolo, i sensori di accelerazione presenti all’interno della centralina SRS (Supplemental Restraint System, più comunemente nota come centralina airbag) e i sensori d’urto distribuiti lungo la scocca del veicolo, permettono alla centralina di determinare la gravità dell’impatto e – se necessario – attivare l’airbag. Sono sufficienti solamente 0,01 secondi (10 ms) dall’inizio della collisione affinché il comando arrivi al dispositivo di gonfiaggio del cuscino.

Sebbene l’intervento da parte della centralina sia molto rapido, anche il gonfiaggio del cuscino richiede una notevole velocità. Proprio per questo motivo, viene impiegato il nitrato di guanidina che, a differenza dell’azoturo di sodio presente nelle prime versioni commerciali dell'airbag, è meno tossico e meno suscettibile all’umidità. L’innesco solitamente avviene per mezzo di un elemento riscaldante azionato dalla stessa centralina.

Una volta rilevato l'impatto, il dispositivo di innesco riscalda l'esplosivo nel giro di 2 millisecondi e riempie il cuscino dell'airbag entro 20-30 millisecondi, garantendo così al sistema airbag un tempo di intervento complessivo di circa 0,042 secondi!

Una volta avvenuto questo contatto, il cuscino si sgonfia parzialmente per poter assorbire l’energia prodotta dall’impatto. Ciò permette di ridurre o addirittura eliminare la possibilità di ferite alla testa o al petto. Dopo circa 6 minuti, il cuscino si sarà completamente sgonfiato.

Una curiosità sull’airbag che non tutti sanno? Il cuscino è costituito da migliaia di fili di nylon (circa 11mila) che rendono il tessuto fittissimo ed estremamente resistente. Per renderlo ancora più forte, però, viene rivestito da uno strato di silicone protettivo. Per attutire al meglio l’impatto, dietro al cuscino sono presenti dei fori di ventilazione, che gli consentono di sgonfiarsi senza che possa irrigidirsi o esplodere.

Oltre ai classici airbag frontali, esistono anche quelli laterali, che funzionano seguendo lo stesso meccanismo.

Il primo prototipo di airbag? Lo inventarono due dentisti

Furono due studenti dell’Università di Birmingham, Harold Round e Arthur Parrott, a sviluppare la prima rudimentale versione dell’airbag, pensata per prevenire fratture da impatto della mandibola durante la Prima Guerra Mondiale.

I due, che avevano curato parecchie vittime della guerra, notarono che molte di loro riportavano diverse lesioni dovute a proiettili e bombe, ma anche a collisioni tra veicoli. Per ridurre al minimo questo tipo di lesioni progettarono il “cuscino ad aria” che poi sarebbe stato installato su auto e aerei guidati dai soldati. Nonostante i due ideatori fossero inglesi, decisero di richiedere il brevetto negli Stati Uniti dove venne accolto nel novembre del 1919.

Passarono altri decenni prima che un americano, John Hetrick, riportasse alla luce l’importanza di questo dispositivo, ma in un veicolo destinato a uso civile. L’idea arrivò una domenica pomeriggio, quando l’uomo era in auto con la moglie e la figlia. Erano diretti in campagna, quando un cervo gli attraversò la strada, e dovette sterzare bruscamente per evitarlo. Nonostante Hetrick fosse riuscito a premere i freni in tempo, il mezzo finì in un fosso, e i tre si presero un bello spavento.

Si chiese allora che cosa si potesse fare per evitare l’impatto del corpo contro il cruscotto, e iniziò a progettare un “cuscino di sicurezza per veicoli automobilistici”, brevettato nell’agosto del 1952.

L’anno seguente fu il tedesco Walter Linderer a portare avanti l'idea di Hetrick,  progettando un cuscino gonfiabile ad aria compressa. Poco tempo dopo si scoprì che neanche l’aria compressa riusciva a gonfiare gli airbag in un tempo ragionevole, rendendo inefficace anche questo prototipo.

1967: il primo airbag commerciale

Grazie a numerosi studi in materia di sicurezza automobilistica e sui prototipi di airbag citati, nel 1967 l’ingegnere meccanico americano Allen Breed sviluppò un nuovo tipo di sensore, il “ball in-tube sensor” (una pallina d’acciaio tenuta in posizione con l’aiuto di un magnete), considerato tutt'oggi come il primo sistema airbag automobilistico elettromeccanico al mondo. Questo tipo di airbag era dotato di un dispositivo in grado di rilevare una collisione e attivare il cuscino entro 25 millisecondi.

Ma come funzionava? Quando il sensore percepiva che il veicolo stava andando incontro a una collisione, la pallina d'acciaio si separava dal magnete, chiudendo l’interruttore del detonatore dell’airbag e attivando il dispositivo di espansione del cuscino (collocato all’interno del volante) contenente azoturo di sodio, una sostanza in polvere che – se innescata – dà origine ad un grande volume di azoto molecolare, in grado di riempire il cuscino in meno di 50 millisecondi.

Purtroppo però l’azoturo di sodio è altamente tossico (come anche i suoi prodotti di reazione possono risultare particolarmente dannosi) ed è molto sensibile all’umidità, che può compromettere il funzionamento del sistema di gonfiaggio del cuscino. Per neutralizzare la tossicità dell'azoturo, nelle versioni successive dell'airbag vennero introdotti anche silice e nitrato di potassio.

Solo negli Stati Uniti negli ultimi trent'anni questi dispositivi hanno salvato la vita a più di 50mila persone.

È importante sottolineare, però, come anche le cinture di sicurezza siano essenziali per proteggere i passeggeri da gravi lesioni. La presenza del sistema Airbag, infatti, non rende facoltativo l’impiego delle cinture di sicurezza, che rimangono il principale strumento di sicurezza passiva.