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伴随着超大“电扇”的持续运转，风洞中的风速逐渐稳定。一名跳台滑雪运动员身着连体滑雪服，在安全绳的牵引下渐渐腾空，并在教练员的指导下，身体逐渐达到平衡，做出了跳台滑雪飞行姿态。
这是我国科研人员为冬奥运动员精心打造的风洞训练设施。风洞不仅可以帮助运动员在室内进行模拟训练，使运动员在类似比赛环境的状态下，找到减少风阻的最佳姿势，还可以测评运动装备的风阻性能，进行赛时风环境评估。目前，在多项体育运动中，风洞等减阻训练设施被大量应用，对提高运动员的比赛成绩起到良好的辅助作用。
破解风洞减阻难题
据了解，中国航空工业空气动力研究院（下称航空工业气动院）是“科技冬奥”重点专项“冬季项目运动减阻关键技术及平台研究”项目的重要参与方。“我们承担了跳台滑雪的助滑、起跳和飞行过程中减阻优化研究等工作。”航空工业气动院体育科技事业部部长王崇利介绍，团队以前主要在高铁、汽车等工程领域进行风洞设计建造，如今为运动员打造训练设施。
在研发过程中，团队开展辅助数据测量分析及训练方法研究，实现了体育风洞特殊设计方法、跳台滑雪流体力学优化计算及距离预测程序等多项技术突破。例如，基于航空气动力试验和计算技术成果，团队提出了跳台滑雪等项目的距离估算模型，对各环节实现了结果量化，使运动员的训练评估手段更为科学，有助于其进行姿态优化及日常训练。
“目前，我们建设了国内较大的综合性体育风洞，为跳台滑雪、北欧两项、高山滑雪和自由滑雪空中技巧等国家队提供了重要的科研训练设施。此外，我们研发的辅助训练设施，已在国家队跳台滑雪涞源基地、越野滑雪坝上基地及自由滑雪秦皇岛基地等多个训练基地实现了应用。”王崇利介绍。
增强减阻技术研发
清华大学汪家道教授是“科技冬奥”重点专项“冬季项目运动减阻关键技术及平台研究”项目的负责人。在他的带领下，团队主要以气动减阻、测评装备、冰雪摩擦减阻、测评以及减阻风洞训练示范为研究内容，以减阻技术攻关和科研平台搭建为主要研究目标。
“我们在风洞环境多自由度动态的设计开发方面进行研发，形成了诸多创新成果。”团队应用示范负责人曹春梅教授表示，目前，团队的相关成果已在短道速滑、大道速滑、钢架雪车、越野滑雪、跳台滑雪、北欧两项等多个项目中应用，为运动员日常训练、动作姿态的测量、诊断及分析等多个方面提供服务。
此外，汪家道团队还对制冰水质进行了研究，提交了“冰上运动赛道表层冰面制备方法以及冰上运动赛道”等专利申请，使摩擦系数降低了35%；研发自动冰面抛光机，并提交了“冰面抛光方法及装置”等专利申请，实现冰面自动抛光，降低表面粗糙度；针对雪板表面减阻，提交了“一种新型微胶囊复合雪蜡及其制备工艺”等多件专利申请，形成了润滑效果更好的雪蜡；针对运动员专项能力检测，提交了“冰刀及其制备方法、冰刀鞋，冰鞋及其摩擦系数的确定方法”等多件专利申请，使冰刀的侧向抓冰力增加11%，滑行方向摩擦力降低16.7%。
在清华大学的带动下，一些涉及相关科研课题的高校也积极参与其中。宁波大学在越野滑雪项目上进行了探索。“我们通过雪场环境标定、视频拍摄、后期处理等方式，找到运动员在技术动作中存在的问题，对其进行个性化技术动作生物力学解析和纠正，使其获得最佳发力姿态。”宁波大学体育学院项目负责人顾耀东表示，目前，他们已提交了“一种穿戴式测力滑雪杖”等专利申请，可以实现运动员推杖力数据的采集，同时结合下肢主要肌肉发力计算结果，指导其在有风阻情况下，进行减阻适应性训练。
打造智能减阻装备
由于短道速滑、速度滑冰、冰球等项目对运动员的速度和爆发力都有极高的要求，而抗阻训练是提高运动员速度和爆发力的有效手段之一，所以抗阻训练装备技术成为各大高校研发的热点。其中，北京体育大学牵头承担了“科技冬奥”重点专项“穿戴式冰雪运动装备运动风险和效能评价关键技术平台研究”项目。
这套数字化训练装备是北京体育大学体育工程学院的创新成果，可实现恒定力量与分段变化力量的抗阻、牵引、超速、制动等训练，可有效地提高运动员的速度与爆发力。同时，该装备还能精准地记录时间、速度、功率等运动数据，为教练员制定更加科学的训练方案提供量化参考，从而提高运动员的训练效率。
“我们吸纳了多位专家及教练的意见，综合应用了机械设计、现代信息、生物力学等多学科技术，研发了多种体育训练装备，提交了‘人体多部位肌力测试设备及其方法’‘一种多功能抗阻力训练与放松器械’等多件发明专利申请，其中‘一种难度可调节的动态平衡能力训练器械’等专利申请已获得授权。”该校设备研发负责人钱德省介绍，目前团队的成果已获得多位国家队教练认可。
当前，在科技的助力下，竞速运动员们在赛场上不断地挣脱阻力的桎梏，留下精彩的瞬间。钱德省表示，下一步，团队将汇聚物联网、传感器、机器人等前沿核心技术，持续开展高端智能体育装备研发，使得装备更加简单易用，努力构筑智能体育装备专利池，解决我国体育装备领域“卡脖子”技术难题。（刘弘一）
（编辑：晏如）
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