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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(yōu)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(lián)系最緊密的伙伴。

“不同的環(huán)境風，不同的運動速度，不同的身體重量，不同的飛行姿態(tài)，都會產(chǎn)生與之對應的空氣變化規(guī)律，這就是專業(yè)所說的空氣動力學特性。”中國航空工業(yè)集團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、中國冰雪科學顧問袁立告訴科技日報記者。

袁立告訴記者，經(jīng)過一年多的風洞輔助訓練和計算流體力學研究，航空工業(yè)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張北京冬奧會“入場券”。

風洞，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(shù)發(fā)展的“先行官”。基本原理可以理解為，現(xiàn)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(chǎn)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(zhuǎn)速度等參數(shù)，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(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。”航空工業(yè)氣動院技術(shù)專家、中國冰雪科學家王崇利說。

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(jīng)濟成本都極高之后，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(yè)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。

“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(fā)力狀態(tài)不同，會導致雪板不可避免地剮蹭兩側(cè)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(fā)力及不同動作姿態(tài)受到的摩擦阻力，來綜合評估運動員腳步發(fā)力情況和起跳角度，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(zhuǎn)，運動員在安全繩的牽引下騰空，風洞內(nèi)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(tài)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(diào)整身體姿態(tài)，來體會對于身體平衡性的影響，有效提升運動員在空中保持最佳姿態(tài)駕馭雪板飛行的平衡能力。”王崇利說。

據(jù)袁立介紹，除風洞輔助科研訓練外，航空工業(yè)氣動院另一項核心技術(shù)——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(tài)三維掃描技術(shù)對跳臺滑雪國家隊隊員開展了助滑和飛行姿態(tài)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(tài)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(yōu)化技術(shù)動作提供了量化參考。(科技日報記者 矯陽)