在北京冬奧會精彩的冰雪運(yùn)動中，跳臺滑雪是一項(xiàng)融合了速度、力量和勇氣的冬奧極限運(yùn)動，以其跳躍距離長遠(yuǎn)和動作姿勢優(yōu)美，深受各國冰雪愛好者的歡迎。大自然中的風(fēng)是跳臺滑雪運(yùn)動員在訓(xùn)練、比賽時(shí)聯(lián)系最緊密的伙伴。
“不同的環(huán)境風(fēng)，不同的運(yùn)動速度，不同的身體重量，不同的飛行姿態(tài)，都會產(chǎn)生與之對應(yīng)的空氣變化規(guī)律，這就是專業(yè)所說的空氣動力學(xué)特性?！敝袊娇展I(yè)集團(tuán)有限公司空氣動力研究院(以下簡稱航空工業(yè)氣動院)院長、中國冰雪科學(xué)顧問袁立告訴科技日報(bào)記者。
袁立告訴記者，經(jīng)過一年多的風(fēng)洞輔助訓(xùn)練和計(jì)算流體力學(xué)研究，航空工業(yè)氣動院利用航空風(fēng)洞科技，使中國跳臺滑雪運(yùn)動員成績獲得歷史性突破——男子運(yùn)動員首次跳過140米，女子運(yùn)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(duì)拿到了3張北京冬奧會“入場券”。
風(fēng)洞，是以人工的方式產(chǎn)生并控制氣流，用來模擬飛行器或?qū)嶓w周圍氣體的流動情況，是進(jìn)行空氣動力實(shí)驗(yàn)最常用、最有效的工具，被譽(yù)為空氣動力學(xué)技術(shù)發(fā)展的“先行官”。基本原理可以理解為，現(xiàn)實(shí)運(yùn)動過程中是“物體運(yùn)動，空氣不動”，風(fēng)洞中是“空氣運(yùn)動，物體不動”，進(jìn)而模擬空氣與物體間相互運(yùn)動產(chǎn)生的空氣動力學(xué)特性。
“利用風(fēng)洞，可以得到運(yùn)動過程中的受力、速度、角度和旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)，進(jìn)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(shù)，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?！焙娇展I(yè)氣動院技術(shù)專家、中國冰雪科學(xué)家王崇利說。
2019年，在得知我國跳臺運(yùn)動員每年都得專程到國外進(jìn)行風(fēng)洞訓(xùn)練，時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本都極高之后，航空工業(yè)氣動院主動聯(lián)合國家體育總局，利用航空空氣動力學(xué)原理，跨界為中國跳臺滑雪項(xiàng)目量身打造了兩類共三座體育專用風(fēng)洞，其中，建于淶源的綜合性體育風(fēng)洞是全世界同類風(fēng)洞中尺寸最大、測試功能最全面的體育空氣動力試驗(yàn)設(shè)施。
跳臺滑雪運(yùn)動和風(fēng)洞科技碰撞出了絢麗的火花。在冰雪國家隊(duì)一年多的風(fēng)洞訓(xùn)練過程中，航空工業(yè)氣動院科技人員一直陪伴在冰雪運(yùn)動員身邊，與跳臺滑雪國家隊(duì)充分交流，形成了從助滑、起跳到飛行的體系化科學(xué)訓(xùn)練方案。
“在跳臺滑雪助滑和起跳過程中，運(yùn)動員的雪板是在固定的U形雪道中高速滑下，腳步發(fā)力狀態(tài)不同，會導(dǎo)致雪板不可避免地剮蹭兩側(cè)雪道，進(jìn)而導(dǎo)致下滑速度的損失?！蓖醭缋f，通過風(fēng)洞訓(xùn)練，可在模擬相對風(fēng)速下，通過測力平臺中的儀器精準(zhǔn)測量運(yùn)動員的雙腳發(fā)力及不同動作姿態(tài)受到的摩擦阻力，來綜合評估運(yùn)動員腳步發(fā)力情況和起跳角度，從而改進(jìn)助滑和起跳姿勢，提高出臺速度。
“吊飛”是跳臺滑雪中的一項(xiàng)重要訓(xùn)練。當(dāng)風(fēng)洞給定風(fēng)速，超大“電扇”開始運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動員在安全繩的牽引下騰空，風(fēng)洞內(nèi)漸起的相對氣流給予運(yùn)動員氣動升力?！霸谶\(yùn)動員處于空氣動力和身體重力受力平衡狀態(tài)時(shí)，運(yùn)動員可做出跳臺滑雪的空中飛行姿勢，并在風(fēng)洞中可以放心地嘗試調(diào)整身體姿態(tài)，來體會對于身體平衡性的影響，有效提升運(yùn)動員在空中保持最佳姿態(tài)駕馭雪板飛行的平衡能力?！蓖醭缋f。
據(jù)袁立介紹，除風(fēng)洞輔助科研訓(xùn)練外，航空工業(yè)氣動院另一項(xiàng)核心技術(shù)——計(jì)算流體力學(xué)(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(tài)三維掃描技術(shù)對跳臺滑雪國家隊(duì)隊(duì)員開展了助滑和飛行姿態(tài)的三維建模，由于是采用計(jì)算機(jī)模擬手段，因此可以獲得運(yùn)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(tài)下人體繞流和受到的升阻力分析，可辨識影響運(yùn)動成績的主要因素，為國家隊(duì)優(yōu)化技術(shù)動作提供了量化參考。
