首页 > 新闻动态 > 科技动态
体育风洞为运动员插上科技的“翅膀”
来源:2021年11月23日科技日报 发布时间:2021-11-23 10:06

科技冬奥进行时

坐缆车登上高台,走到当日制定的训练高度,跳台滑雪运动员坐上扶杆,等待教练员指令一出,双手推杆,从陡坡飞速下滑,如离弦之箭冲出滑道,只为在空中近5秒的飞行。

跳台滑雪被称为“最贴近天空的雪上项目”,对于运动员而言,一趟训练流程走完短则十多分钟,如遇天气变化,则需要在高台上长久等待,甚至临时取消训练。考虑到落地时膝盖的承受能力,天气好的情况下,一天下来也就能跳10至15次,飞行时间加起来不过80秒。

只有如此短的竞速时间,跳台滑雪运动员要如何摆脱天气限制与受伤风险来加强训练?体育风洞给跳台滑雪运动员插上了科技的“翅膀”,助他们更好掌握“御风飞行”的能力。

近日,记者来到河北涞源跳台滑雪训练科研基地,我国首个跳台滑雪专业风洞实验室正在为集训队员进行跳台动作的优化训练。

风洞实验室的一层摆放了一架大型跑台,就像超大型跑步机,可以同时容纳6名运动员同时跑步,也可以容纳2名穿着越野滑轮的运动员并排滑行。在运动员进行热身准备时,工作人员会对风洞中的测力天平进行调试,这个仪器将在随后的训练中精准测量运动员的双脚发力及不同动作姿态受到的摩擦阻力。

跑台上热身完毕,运动员要穿上连体滑雪服,坐电梯到实验室三层,进行32度斜坡区域的“吊飞”训练。两位工作人员掀开一块可活动的垫子,合力将两根支架拉起撑住垫子,在32度斜坡上搭出一个与地面平行的台面。为何要设定为32度?“科技冬奥”专项——“冬季项目运动减阻关键技术及平台研究”项目负责人、清华大学机械学院副院长汪家道教授告诉记者,在跳台滑雪项目中,运动员腾空飞行时身体与地面呈32度的滑行姿态占比较高,这恰恰也是运动员重力作用与空气阻力之间的夹角。

当风洞给定风速,超大“电扇”开始运转,运动员在安全绳的牵引下腾空,风洞内渐起的气流给予运动员升力。当运动员处于受力平衡状态时,在工作人员帮助下运动员要做出跳台滑雪的空中飞行姿势,并在教练的保护下维持这一空中动作长达数分钟,以有效提升运动员在空中保持最佳姿态驾驭雪板飞行的平衡能力。

吊飞训练只是体育风洞的功能之一,风洞测试区洞体内径长64米,宽20米,高17米,包含水平、倾斜度分别为11度、32度的两个斜坡,可开展运动员助滑、起跳、飞跃等阶段的模拟训练,不仅使有效训练的时间得以延长,还可以不受天气状况、季节影响,实现四季训练、高效训练。

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。因为与平行雪板相比,V字形姿势能减少28%的风阻,可以提供更多的升力。此外,在飞行过程中运动员需要依靠手臂摆动控制身体平衡,该项技能的掌握也需要在风洞设备中不断强化。

汪家道介绍,体育风洞在日本、英国、美国及瑞典等雪上项目强国都有建设。它不光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,可以对运动员的服装面料、头盔、雪车等器具进行测试,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。

据了解,在“科技冬奥”专项支持下,国家体育总局、冬季运动管理中心整体规划,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,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,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。随着应用技术的成熟,未来或许还能应用在群众体育中。

附件: