跳台滑雪运动背后的航空科技

跳台滑雪运动背后的航空科技字体：小中大分享到：跳台滑雪运动背后的航空科技2022-02-08 08:04:39来源：科技日报

在北京冬奥会精彩的冰雪运动中，跳台滑雪是一项集速度、力量、勇气于一身的冬奥会极限运动。它以跳跃距离长，动作优美，深受世界各地冰雪爱好者的喜爱。大自然中的风是跳台滑雪运动员在训练和比赛中最亲密的伙伴。

“不同的环境风、不同的移动速度、不同的体重、不同的飞行姿态，都会产生相应的空换气规律，也就是专业所说的空气动特性。”中国航空空工业集团有限公司空空气动力研究所(以下简称航空空工业空气动力研究所)院长、中国冰雪科学顾问李源告诉科技日报记者。

李源告诉记者，经过一年多的风洞训练和计算流体力学研究，航空空工业气动所利用航空空风洞技术，实现了中国跳台滑雪运动员的历史性突破——男运动员首次跳140米，女运动员首次获得国际积分赛第一名，最终中国跳台滑雪队获得三张北京冬奥会“入场券”。

风洞，通过人工产生和控制气流来模拟飞行器或实体周围的气流，是空气动实验最常用、最有效的工具，被誉为空气动技术发展的“先锋”。基本原理可以理解为“物体运动，空空气不动”，在风洞中“空空气运动，物体不动”，从而模拟空空气与物体相互运动产生的空气动特性。

“利用风洞，我们可以得到运动过程中的力、速度、角度、转速等参数，进而分析确定设备控制和机体的最佳姿态；通过流动显示技术，将测试对象周围气流的流动特性可视化，分析解释更加直观方便。”航空空工业空气动力研究所技术专家、中国冰雪科学家王崇礼说。

2019年，在了解到中国跳台运动员每年都要专程到国外进行风洞训练，时间成本和经济成本极高后，航空空工业气动所主动与国家体育总局合作，利用航空空的空气动力学原理，跨界为中国跳台滑雪项目量身定制了两类三种运动专用风洞，其中，在拓建。

滑雪跳跃和风洞技术相互碰撞。在冰雪国家队一年多的风洞训练中，航空空工业空气动力研究所的科技人员一直陪伴着冰雪运动员，与跳台滑雪国家队充分沟通，形成了从助滑、起跳到飞行的系统化科学训练方案。

“在滑雪起跳过程中，运动员的雪板在固定的U型雪道中高速滑下，脚力的不同状态必然会造成雪板划伤两侧雪道，从而导致滑速的损失。“王崇礼说，通过风洞训练，在模拟的相对风速下，测力平台中的仪器可以准确测量运动员的脚力和不同动作姿势的摩擦阻力，从而综合评价运动员的脚力和起跳角度，从而改进助滑和起跳姿势，提高释放速度。

“飞行”是跳台滑雪的一项重要训练。当风洞中给定风速时，超大型“电风扇”开始运转，运动员在安全绳的牵引下翱翔空，风洞中逐渐上升的相对气流给予运动员气动升力。“当运动员处于空气动力和身体重力的平衡状态时，运动员可以做出空跳台滑雪的飞行姿态，并可以在风洞中满怀信心地尝试调整身体姿态，从而实现对身体平衡的影响，有效提高运动员在空保持最佳姿态和控制雪板飞行的平衡能力。”王崇礼说。

据李源介绍，除了风洞辅助科研和训练，航空空工业气动所的另一项核心技术计算流体力学(CFD)也为跳台滑雪研究提供了更有效的辅助手段。通过人体姿态三维扫描技术，对国家队队员的跳台滑雪和飞行姿态进行三维建模。由于采用了计算机模拟方法，因此，有可能获得关于运动员身体周围的气流和运动员身体各部分的空气压的信息。通过分析运动员身体周围的流动和不同姿势下受到的升力阻力，可以找出影响运动成绩的主要因素，为国家队优化技术动作提供量化参考。

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