科学装置助运动员在雪上“御风飞行”

本文转自：科技日报

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◎本报记者 唐 芳

2022年2月15日，首钢滑雪大跳台欢呼雀跃。继谷爱凌之后，年轻小将苏翊鸣“飞天一跃”荣获金牌。“双金”背后，助力跳台滑雪运动员在雪上“御风飞行”的风洞科技成为焦点。

跳台滑雪被称为“勇敢者的游戏”，由助滑、起跳、飞行和落地一系列动作构成。大跳台垂直落差达110—145米，相当于30多层楼的高度。跳台滑雪运动员在空中飞行的时间稍纵即逝，一天最多跳10—15次，总飞行时间不过80秒。如果超量练习，运动员们受伤的几率会大大上升。

近年来，利用风洞进行针对性训练，成为提高运动员竞技成绩的重要科技手段。“运动员开展日常模拟训练时，不用一次一次从大跳台上往下跳，只需在风洞集中注意力，感受在不同的身体姿势条件下风对身体的作用。”3月1日，北京体育大学中国运动与健康研究院执行院长刘卉对科技日报记者表示，体育风洞不仅延长了有效训练时间，还可不受天气影响，帮助运动员实现四季训练。

日本、英国、美国及瑞典等雪上项目强国都建设有体育风洞。中国涞源建造的体育风洞，是世界首个针对跳台滑雪特点的专用风洞。

为了实现对跳台滑雪的滑行、起跳和空中飞行段的空气动力学研究和训练，中国涞源体育风洞分别设立了32度、11度和水平段的三个测试或训练段。正是借助风洞测试，跳台滑雪运动员的飞行姿势由平行雪板改为V字形动作。专家介绍，与平行雪板相比，V字形姿势能减少28%的风阻，可以提供更多的升力。

清华大学机械学院副院长汪家道教授介绍，风洞不仅是体育项目科学训练的关键设备，还是研究气动减阻的关键平台。在风洞实验室中可以测试运动员的服装面料、头盔、雪车等器具，以找到适合不同运动项目特点、不同材质要求的服装面料和运动器材，帮助运动员更好地减少空气阻力，从而创造更好的运动成绩。

北京冬奥会开赛前，由汪家道团队设计的减阻头盔被确定为短道速滑国家队出征装备。冬奥赛场上，中国短道速滑队队员武大靖佩戴的头盔“华夏战神孙大圣”、曲春雨佩戴的头盔“矫若游龙”威风凛凛、科技含量满满。最终，中国短道速滑队共收获2金1银1铜。

这些头盔背后就有风洞的参与。据介绍，在二七厂科训基地体育综合风洞，汪家道团队使用3D打印人体模型，对最终定型的减阻头盔进行了风阻测评。测试结果显示，相对国家短道速滑队在平昌冬奥会使用的头盔，减阻短道头盔的最大减阻率达到8%。

通过结合风洞试验与计算，我国科学家团队完成了第一代和第二代国产雪车的制造，实现国产雪车“从无到有”的突破，并在设计、材料、工艺等方面完成突围。这是我国冰雪运动器材装备的重要突破。

汪家道介绍，我国已经建成了包括二七厂科训基地体育综合风洞、涞源跳台滑雪专业风洞在内的体育风洞集群。此外，冬季运动管理中心还联合北京交通大学风洞实验室进行冬季项目风洞技术研究与应用科技攻关，目前已经形成了包括冬季项目风洞训练体系、运动姿态优化减阻技术、队列优化减阻技术、赛道赛时环境风评估与应对技术、运动装备风阻性能评测技术的完整体系。

“随着风洞应用技术的成熟，未来或许它还能应用在群众体育中。”刘卉对此充满期待。