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2022年2月9日 星期

跳台滑雪背后的黑科技


国家跳台滑雪中心

在北京冬奥会精彩的冰雪运动中,跳台滑雪是一项融合了速度、力量和勇气的冬奥极限运动。大自然中的风是跳台滑雪运动员在训练、比赛时联系最紧密的伙伴。不同的环境风,不同的运动速度,不同的身体重量,不同的飞行姿态,都会产生与之对应的空气变化规律。

风洞,是以人工的方式产生并控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,是进行空气动力实验最常用、最有效的工具,被誉为空气动力学技术发展的“先行官”。利用风洞,可以得到运动过程中的受力、速度、角度和旋转速度等参数。

跳台滑雪运动和风洞科技碰撞出了绚丽的火花。在跳台滑雪助滑和起跳过程中,运动员的雪板是在固定的U形雪道中高速滑下,脚步发力状态不同,会导致雪板不可避免地剐蹭两侧雪道,进而导致下滑速度的损失。通过风洞训练,可在模拟相对风速下,通过测力平台中的仪器精准测量运动员的双脚发力及不同动作姿态受到的摩擦阻力,来综合评估运动员脚步发力情况和起跳角度,从而改进助滑和起跳姿势,提高出台速度。

“吊飞”是跳台滑雪中的一项重要训练。当风洞给定风速,超大“电扇”开始运转,运动员在安全绳的牵引下腾空,风洞内渐起的相对气流给予运动员气动升力。在运动员处于空气动力和身体重力受力平衡状态时,运动员可做出跳台滑雪的空中飞行姿势,并在风洞中可以放心地尝试调整身体姿态,来体会对于身体平衡性的影响,有效提升运动员在空中保持最佳姿态驾驭雪板飞行的平衡能力。

据介绍,除风洞辅助科研训练外,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加有效的助力手段。通过人体姿态三维扫描技术对队员开展了助滑和飞行姿态的三维建模,由于是采用计算机模拟手段,因此可以获得运动员身体绕流和身体各部位空气压力信息,通过对不同姿态下人体绕流和受到的升阻力分析,可辨识影响运动成绩的主要因素,为国家队优化技术动作提供了量化参考。据《科技日报》


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