让运动员像飞行器一样提速

2022-02-14 07:33:04     来源:中国青年报

冬奥会上,速滑项目掀起一波又一波热浪,运动员的表现十分耀眼。你知道吗,本届冬奥运动员不但训练拼命,还受到了“黑科技”的加持。比如,用来优化飞行器外形设计的风洞技术,就用在了运动员身上。

航天科技十一院三所研究员、体育风洞专家组成员崔春告诉中青报·中青网记者,想让飞机、导弹、火箭飞得快,就得减小风阻,这和想让运动员提速是一个道理。阻力越小,速度越快,体能消耗也越小。以速滑为例,绝大部分的阻力是空气阻力,如果能减少这部分阻力,比赛成绩将会有很大提升。

要测风阻,就要有相对运动。崔春说,通常飞行器在飞行过程中,是飞行器在运动,空气静止,而在风洞中是飞行器或模型静止,空气在流动。在航空航天领域,风洞的使用很普遍。他介绍,一般会做一个飞行器的缩比模型,把它静止放在一个风洞中,靠吹风造成相对运动,再根据测量的风阻结果,改善飞行器外形设计,让它能飞得更快。

此前,已有国家把风洞技术用于体育训练。对于竞速类项目,它主要用来为减小阻力提供试验帮助。

2020年10月,航天科技十一院三所设计、建造的我国首座体育风洞投入使用,中国运动员也用上了这种现代化训练技术。航天科技十一院是中国空气动力学研究的核心机构之一。

崔春说,这个体育风洞里测力传感器非常灵敏,可以感受到小到0.1牛的变化。风洞最高风速可以达到42m/s,几乎涵盖了所有体育运动的速度范围,包括速滑、雪车、游泳、自行车等等。

他介绍,自体育风洞投入使用以来,每天运转8到10个小时,不少运动员都在这里训练过,“比如东京奥运会夺冠的游泳运动员张雨霏、自行车运动员钟天使,等等”。

运动员风洞训练到底怎么练?

崔春介绍,训练分为两大部分,一部分是运动员动作姿态。运动员训练时,先把一系列连贯的动作分解成独立动作,然后在风洞中摆好姿势,静止不动,风洞开始吹风,工作人员通过测量阻力和比对,确定哪个动作阻力最小,把它们固定下来,形成一套最优的技术动作。运动员再通过训练形成肌肉记忆,在比赛中力争获得更好的发挥。

另一部分是体育装备,比如衣服、头盔。崔春说:“它们对阻力的小量影响或许就是制胜的关键,这些装备也需要在风洞内测试减阻性能,目前有许多科研人员在做这方面的研究。”

崔春告诉中青报·中青网记者,速滑运动员武大靖、任子威的参赛服就在这里测试过。先用激光扫描他们的身型,再用3D打印还原出1:1人体模型,套上衣服,放在风洞里吹,就能从减小风阻的角度优化参赛服的设计。

你可能想不到,这样一座神奇的风洞,是从北京丰台区的一个废旧厂房中诞生的。

崔春说,考虑到绿色环保办奥运等因素,该风洞由二七厂原有的机车发动机试车厂房改造而来。他说:“风洞设计很复杂,它每个部位的设计都很有讲究,如果设计不好,指标就很难达到。因此,往常我们建设一座风洞,先设计风洞再设计厂房,用厂房来匹配风洞,而这次不同,先有了厂房,再设计风洞,关键是这个厂房有点偏小,设计难度一下增大很多。”

为了让运动员早日用上风洞训练技术,和时间赛跑了6个月之后,这座风洞就“奇迹”般地建成了。“风洞调试半个月后,就开始有运动员训练和测试。白天运动员测试训练,晚上我们接着调试完善测试设备。虽然很辛苦,但看到运动员在用我们的东西来提高成绩,我们真的很开心。”崔春说。

中青报·中青网记者 张茜 来源:中国青年报

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