科技助力竞技体育!这所高校中有间“风的天堂”

北京晚报 2021-12-03 20:43:34

再过两个月,2022年北京冬奥会就将正式拉开大幕。中国健儿将在家门口一展身手。竞技体育,成绩的提升既靠运动员刻苦地训练、教练员悉心地指导,也越来越离不开科技的助力。在北京交通大学,土木建筑工程学院教授李波带领团队,利用风洞技术研究风对运动员比赛成绩的影响,助力运动员更加科学地备战。风洞实验室主任李波教授(右1)在实验室内与进行测试的学生交流感受。

北交大的风洞实验室位于教学楼地下一层。李波笑着说,这里是“风的天堂”——风洞里,可以模拟从每秒几米到十几米,不同等级风速下,人体、物体的气动力变化。他说,根据相对运动原理,科研人员可以用风洞里的风速来模拟运动员的运动速度,为运动员开展专项训练提供了一个很好的模拟环境。同时,利用风洞的测试数据,科学家还可以研发低风阻高性能运动装备、服装、器材,评估比赛场地赛时风环境,作用十分巨大。北京交通大学风洞实验室内,土木建筑工程学院博士生张渊召身穿冬奥项目高山滑雪装备进行测试。

在一些发达国家,风洞辅助训练已经不是什么新鲜事。例如,有的国家就利用风洞对10多个冬奥项目进行系统化的风洞测试,从而改进技术动作和运动装备,结果此后的冬季奥运会上,该国的成绩提升十分明显。随着风洞中风力越来越大,测试者压低了姿态,头顶上为了显示风速而安置的标识物——彩色线束随着强风飘舞起来。

面向北京2022年冬奥会,我国也启动了“科技冬奥”技术攻关,在这个项目的“参赛”模块,科学家们的努力不仅是为了提升比赛成绩,更重要的是提升我国冬季运动项目、装备的整体科技实力。李波带领团队研发了我国第一套冰雪项目风洞辅助训练系统,该系统能够将风速、风阻力、姿态、重心位置、测试指令通过投影仪实时反馈给测试运动员,通过定量化的数据,进行运动姿态、队列优化。为了协助高性能运动装备研发,该系统还专门开发了运动装备风阻性能评测模块。测试人员前方地面投屏的是测试的各项指标数据,测试者可以在实验过程中实时掌握状态。

2020年10月,国内首座体育综合风洞在二七厂科训基地正式启用。李波和团队全程参与了这座风洞的规划和建设。在这座风洞的测试中,李波团队针对冰雪项目特点,还设计了冰上项目、雪上项目、车橇项目风洞测试全套辅助装置,形成了包括冬季项目风洞训练体系、运动姿态优化减阻技术、队列优化减阻技术、赛道赛时环境风评估与应对技术、运动装备风阻性能评测技术的完整风洞技术应用体系,应用于15支冰雪项目国家集训队共367名运动员的北京2022年冬奥会备战。为了完成部分测试项目,实验室专门通过3D打印的方法制作了三个运动员模型,实验室的同学们正把测试用模型安置在风洞中准备进行实验。

如今,国家体育总局已经建设了二七厂科训体育综合风洞、涞源跳台滑雪专业风洞、小型便捷式风洞、垂直风洞等多个风洞,形成强大的“追风”科技训练基础设施群。这些风洞群的背后,都凝聚着李波团队的智慧。不久前,在北京2022年冬奥会“冲刺”攻坚阶段的关键时刻,国家体育总局举行冰雪项目2020-2021赛季表彰大会暨中国冰雪科学顾问等证书颁发仪式,北京交通大学被授予“中国冰雪科技联合攻关单位”,李波被授予“中国冰雪科学家”荣誉称号。李波说,自己将倍加珍惜这份荣誉,更加全身心投入风洞技术研究应用的科研攻关中,“期待着我们的体育健儿在冬奥会上取得更加出色的成绩,我会努力去赛场见证这些激动人心的时刻。”他说。风洞实验室的同学正在“风洞测振支架”前布置实验仪器。和冠欣 摄