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跳臺滑雪運動背后滿滿黑科技

2022-02-07 09:04:33 來源：中國科技網

北京冬奧會2月4日正式開幕，在精彩的冰雪運動中，跳臺滑雪是一項融合了速度、力量和勇氣的冬奧極限運動，以其跳躍距離長遠和動作姿勢優美，深受各國冰雪愛好者的歡迎。大自然中的風是跳臺滑雪運動員在訓練、比賽時聯系最緊密的“伙伴”。

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“不同的環境風，不同的運動速度，不同的身體重量，不同的飛行姿態，都會產生與之對應的空氣變化規律，這就是專業上所說的‘空氣動力學特性’。”中國航空工業集團有限公司空氣動力研究院（簡稱“航空工業氣動院”）院長、中國冰雪科學顧問袁立告訴科技日報記者。

據袁立介紹，經過一年多的風洞輔助訓練和計算流體力學研究，航空工業氣動院利用航空風洞科技，使中國跳臺滑雪運動員成績獲得歷史性突破——男子運動員首次跳過140米，女子運動員在國際積分賽中首次獲得分站第一名，最終中國跳臺滑雪隊拿到了3張北京冬奧“入場券”。

體育空氣動力學風洞研究

風洞，是以人工的方式產生并且控制氣流，用來模擬飛行器或實體周圍氣體的流動情況，是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具，被譽為空氣動力學技術發展的“先行官”。基本原理可以理解為，現實運動過程中是“物體運動，空氣不動”，風洞中是“空氣運動，物體不動”，進而模擬空氣與物體間相互運動產生的空氣動力學特性。

“利用風洞，可以得到運動過程中的受力、速度、角度和旋轉速度等參數，進而可以分析確定裝備操控及身體的最佳姿勢；通過流動顯示技術，將測試物體周圍氣流流動特性可視化，分析和判讀更加直觀方便。”航空工業氣動院技術專家、中國冰雪科學家王崇利說。

綜合性體育風洞試驗室

2019年，在得知我國跳臺運動員每年都得專程到國外進行風洞訓練，時間成本和經濟成本都極高之后，航空工業氣動院主動聯合國家體育總局，利用航空空氣動力學原理，跨界為中國跳臺滑雪項目量身打造了兩類共三座體育專用風洞，其中，建于淶源的綜合性體育風洞是全世界同類風洞中尺寸最大、測試功能最全面的體育空氣動力試驗設施。

跳臺滑雪運動和風洞科技碰撞出了絢麗的火花。在冰雪國家隊一年多的風洞訓練過程中，航空工業氣動院科技人員一直陪伴在冰雪運動員身邊，與跳臺滑雪國家隊充分交流，形成了從助滑、起跳到飛行的體系化科學訓練方案。

我國跳臺滑雪國家隊風洞助滑和起跳測試

“在跳臺滑雪助滑和起跳過程中，運動員的雪板是在固定的U型雪道中高速滑下，腳步發力狀態不同，會導致雪板不可避免地剮蹭兩側雪道，進而導致下滑速度的損失。”王崇利說，通過風洞訓練，可在模擬相對風速下，通過測力平臺中的儀器精準測量運動員的雙腳發力及不同動作姿態受到的摩擦阻力，來綜合評估運動員腳步發力的情況，起跳角度對不對，從而改進助滑和起跳姿勢，提高出臺速度。

“吊飛”是跳臺滑雪中的一項重要訓練。當風洞給定風速，超大“電扇”開始運轉，運動員在安全繩的牽引下騰空，風洞內漸起的相對氣流給予運動員氣動升力。“在運動員處于空氣動力和身體重力受力平衡狀態時，運動員可做出跳臺滑雪的空中飛行姿勢，并在風洞中可以‘放心’地嘗試調整身體姿態，來體會對于身體平衡性的影響，有效提升運動員在空中保持最佳姿態駕馭雪板飛行的平衡能力。”王崇利說。

我國跳臺滑雪國家隊風洞飛行訓練

據袁立介紹，除風洞輔助科研訓練外，航空工業氣動院另一項核心技術——計算流體力學（CFD），也為跳臺滑雪研究提供了更加有效的助力手段，通過人體姿態三維掃描技術對跳臺滑雪國家隊隊員開展了助滑和飛行姿態的三維建模，由于是采用計算機模擬手段，因此可以獲得運動員身體繞流和身體各部位空氣壓力信息，通過對不同姿態下人體繞流和受到的升阻力分析，可辨識影響運動成績的主要因素，為國家隊優化技術動作提供了量化參考。

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