Le principe de l’air-bag, croyez-le ou non, débuterait avec Léonard de Vinci, qui immaginait déjà un système de coussin d’air au cas où l’on tomberait d’un de ses engins volants qu’il imaginait (mais ne volaient pas). L’airbag moderne a été breveté en 1957 et consiste en un sac qui se remplit de gaz pour amortir les chocs en cas d’accident de voiture.
Dans leur confection aujourd’hui, leur déclenchement est extrêmement rapide : 150 millisecondes entre le début d’une collision et le sac gonflé !
De plus, avec l’électronique de bord qui contrôle leur éclatement, il s’agit aussi de détecter l’accident ainsi que sa nature. Un airbag ne devrait en effet jamais se déclencher à faible vitesse, pour éviter de provoquer un choc de la tête vers l’arrière. Le système choisit aussi quels airbag déclencher : frontaux, latéraux, selon le type d’accident.
On gonflement chimique
C’est sur le gonflement des airbag que je vais m’attarder ici : la plupart des airbags sont en effet gonflés par un processus purement chimique qui libère du gaz, et non un système de compresseur, qui serait loin d’être suffisamment rapide.
La réaction qui a lieue doit être rapide et les gaz produits doivent être inertes : un gaz toxique ne ferait pas l’affaire et un gaz combustible ou comburant serait également une mauvaise idée.
Un gaz de choix est le diazote, le même gaz qui est naturellement présent dans l’atmosphère à hauteur de 78 %.
Le diazote est produit par réaction de l’azoture de sodium sous l’effet de la chaleur :
$$2\text{NaN}_3 = \text{2Na} + \text{3N}_2$$
Parfois on utilise le nitrate d’ammonium, qui se décompose aussi sous la chaleur mais produit d’autres gaz : du protoxyde d’azote et de l’eau (également des gaz ininflammables et non-toxiques) :
$$\text{NH}_4\text{NO}_3 = \text{N}_2\text{O} + 2\text{H}_2\text{O}$$
L’un des problèmes de ce système encore très utilisé est que ces réactions chimiques sont très exothermiques : ils libèrent beaucoup de chaleur et l’airbag est alors chaud et peut parfois produire des brûlures superficielles.
D’autres types d’airbags
De nouvelles méthodes existent aujourd’hui : certains systèmes ajoutent désormais une source de gaz liquides (argon, hélium…) qui viennent réduire la température des gaz. On voit aussi des voitures avec une réserve de gaz comprimés qui se vide dans les sac au moment du gonflage (système à gaz froid « cold gas »).
En raison de la rapidité nécessaire pour les gonfler, la pression de ces réserves de gaz est conséquente : entre 200 et 1000 bars. Ces dispositifs ont l’inconvénient de pouvoir présenter des fuites, et nécessites un contrôle et un entretien régulier.
Dans d’autres cas, un gonflement hyper-rapide n’est pas important. C’est le cas par exemple des airbag comme celui de l’image d’en-tête : ceux des sondes spatiales qui atterrissent sur une autre planète et doivent le faire en douceur. Dans ces airbag là, on utilise des composés (parfois sous pression) qui sont brûlés pour libérer du gaz plus ou moins vite, et dont le déclenchement se fait en fonction de l’altitude par rapport au sol.
