有哪些高科技助力北京冬奥会？

中国运动员采用风洞训练。

现代体育竞技早已离不开高科技的助力，尤其是在本届北京冬奥会上。从日常训练到比赛器材，甚至到运动员的手套，甚至是冰鞋的弯曲角度，时代最先进的科技力量闪闪发光。

中国冬奥金牌背后的航天科技

2月5日晚，由范可欣、曲春雨、武大靖、任组成的中国短道速滑混合组以2分37秒348的成绩率先冲过终点线，为中国队夺得北京冬奥会首枚金牌。在追求人类极限速度的短道速滑赛道上，胜负以毫秒计。这不仅需要运动员的状态、意志和彼此的默契，更需要细节。——在高速短道速滑中，运动员动作和姿势的微小变化都会影响速度。

据记者报道，中国短道速滑金牌背后，有一个训练“神器”——风洞，帮助运动员以完美的姿势将风阻降到最低。2019年，国家体育总局与航天科技十一院深化合作，航天科技三院设计建造了中国首个运动风洞。院党委书记王介绍，运动风洞建成于2020年，直径2.5米，高3米，试验段长8米，风速相当于14级强台风。

参与风洞设计的航天科技十一院工程师刘铮告诉记者，设计人员在设计运动风洞时，调研了大量冬奥项目，综合考虑雪车、雪橇、滑雪板等各类冬奥项目的运动器材尺寸，以及部分奥运项目的尺寸后，最终确定了风洞的长、宽、高。151.2公里/小时的风速也被认为是冬奥会速度最快的雪地摩托项目，最高时速约为150公里/小时，完全可以满足目前所有冬奥会赛车运动项目的测试和训练要求。

由于运动风洞主要由分秒必争的运动员使用，他们对准确性、安全性和舒适性的要求都高于军用风洞。航天科工三院国防与民用技术集成办公室研究员、综合运动训练风洞专家团队成员李玉秋表示，每一位走进风洞的运动员都是我们的“国宝”。为了保证他们的安全，运动风洞特意加强了安全措施，比如尽量避免在风洞内部使用螺丝等容易掉落的扣件，以免飞出伤人；在测试台周围合理设置防护网，既不会干扰测试，又能防止运动员滑倒；在伴随测试的教练旁边增加一个紧急停止按钮，在紧急情况下立即停止。

此外，为了便于运动姿势的筛选，运动风洞还具有拍摄存储功能，可以存储某一时间点运动员姿势变化后的受力数据、画面数据以及重心的变化，为教练员指导提供参考。运动员也可以在面前地板上的显示屏上看到自己的动作测试数据。

李玉秋告诉记者《环球时报》，美国、日本、瑞典等西方国家在上个世纪就已经将风洞技术应用到运动员的日常训练中，而我国在这一领域的应用起步较晚，但得益于我国航天技术的快速发展，目前我国的运动风洞技术已经完全超越西方国家。

运动风洞有什么神奇之处？刘告诉《环球时报》记者，以冬奥会比赛项目为例，风洞主要用于为降低运动员风阻提供实验帮助。风阻越小，速度越快，运动员消耗的体力越少。刘说，在风洞中测试时，运动员将站立或悬挂在根据体育赛事特点设计的六分量传感器上。当风洞中制造的风以与运动员速度相等的速度迎面吹来时，六分量传感器可以测量不同姿态下阻力的变化。“比如在速滑项目中，运动员轻微弯腰或改变手势，可以通过脚下的六分量传感器测量阻力的变化，然后将变化后的数据显示在电子屏幕上。”

“比如在跳台滑雪的测试中，运动员会挂在一个三自由度的悬挂式称重传感器上。随着滑雪板在他们脚底下放置角度的变化和脚背收紧角度的变化，可以精确测量这种变化引起的风阻。通过这个系统，我们可以找到风阻最小的空气姿态。锁定风阻最小的动作和姿势后，运动员经过长期的往复训练，可以形成肌肉记忆。”

李玉秋告诉记者，运动风洞中的力传感器可以测量0.1牛的变化，运动员任何微小变化引起的阻力影响都可以精确测量。“我们的目标是为运动员找到最佳的运动姿势，并产生最小的阻力来提高他们的速度。”

根据相关专业人士的计算，如果空气阻力能降低10%，运动员的成绩就能提高1%。然而，在每一毫秒都很重要的奥运会上，1%甚至1的差距可能决定比赛的结果。在2018年平昌冬奥会的钢雪车项目中，男子项目第一名和第六名的差距只有1.2%。在运动风洞中对细节的精确控制将使运动员在细微之处获胜。

国产雪车摆脱对外依赖

事实上，风洞技术也广泛参与到中国冬奥会动员的日常训练中。航天科技二院11所7室副主任贾毅透露，国家雪车队在磨合训练中使用了专门定制的雪车。据报道，之前国家雪车队的赛车不仅依赖进口，而且买不到性能最好的。但是国外比赛使用的雪地车是根据运动员自身特点量身定做的。就算能买到，也只是普通的货架型号，性能会大打折扣。因此，本次自主研发的国产雪地车采用高抗冲击碳/玻璃混杂复合材料，采用低风阻、高可靠性的造型与结构一体化设计。经过多年设计导弹和飞机产品，设计师累的经验，运用空气动力学，设计出雪车的基础外形，然后再通过仿真计算、低速风洞测试，不断优化外形和基础部件。力促国产雪车装备实现了从“无”到有，填补了国内空白。

此外还有一款由小型导弹以及无人机的发动机“改造”成的冰雪运动训练装备，已成功应用于越野滑雪运动员的日常训练。设计人员接受记者采访时表示，这套基于风扇排出空气产生反作用推力的空气动力学原理，而设计研发的涵道风扇喷气动力的助推器，能够根据训练的需要，为越野滑雪运动员提供辅助推力，使运动员能够在训练中突破自身体能限制，开展各类极限状态的训练活动。

据了解，这款助推器使用时，运动员仅需通过穿戴组件，就能将重约3.5公斤的助推器固定在背部，在动力装置的推动下辅助训练。助推器的推力控制装置具有手动控制功能，可人为实时地控制助推器的推力大小和启停，从而在高速状态去练习转弯、变道，跳跃等技术动作，使运动员突破体能极限并形成高速状态下的肌肉记忆。▲

高科技装备“从头到脚”

“你可以在几乎没有个性化设备的情况下参与夏季奥运会，然而冬奥会则是另一回事，你的成绩往往取决于你的装备。”在介绍高科技装备对于运动员在冬奥会上获得佳绩的作用时，美国《华盛顿邮报》5日的这种说法或许有些“唯装备论”，但不可否认的是，冬奥会不仅是对运动员竞技能力的挑战，也是对各国高科技能力的考验。

报道以美国顶级短道速滑名将桑托斯为例介绍说，她全身都用高科技装备武装起来：戴着的短道头盔类似流线型自行车头盔，可以尽量减少空气阻力；为防止飞溅的冰屑影响，她还戴着高性能护目镜。在短道速滑比赛中，由于选手之间经常接触，手套主体是白色，方便裁判更好地判罚。桑托斯选择用耐切割材料制成的专业手套，左手手套尖端用碳纤维制成，可协助她在转弯时控制自己与冰面的摩擦。

运动员的服装更是极有讲究。在桑托斯的运动服里面，还穿着一套紧身连衣裤，能够提供防割保护。“我们使用冰刀滑冰，有人被割伤并不少见，穿着这样的防割服，即使有人被冰刀割伤，也可以大大降低严重程度。”

《日本经济新闻》6日称，日本运动员穿着的高山滑雪服表面增加了纵向的凹槽，相关负责人宫下征树表示，“开发灵感来源于海豚的皮肤”。他介绍说，高速滑行的高山滑雪项目容易受到空气阻力的影响，而海豚游泳时，皮肤会发生凹凸不平的变化，以此减少水的阻力。应用于日本代表队的这种高山滑雪服采用了能随着肌肉运动出现凹凸起伏的材料。日本女子速滑运动员身穿的滑冰服则使用了为针织布料贴上聚氨酯薄膜的不易延展的材料，这样穿着时容易保持前倾姿势，从而减少空气阻力。据称与上届平昌奥运会的类似产品相比，它可使空气阻力减少约3%。

刚夺得金牌的中国短道速滑混合团体同样是用高科技武装起来的。例如他们身穿的短道速滑比赛服由安踏自主设计，具备世界最轻、最透气水平。这种运动服采用最新360度全身防切割技术，突破传统局部防护，安全性大为提高，同时还具有高强度、轻质化的特点，强度是钢丝的15倍。整套服装采用先进的空气湍流控制减阻和边界滑移减阻技术，在服装表面使用异形结构，将空气迅速导流。相比普通滑冰服，减阻力提升5%-10%。从原来的双层结构改善为单层全身防切割，可以减少运动员负重。因此，这套跟空气阻力战斗、可以帮队员们在风驰电掣的比赛中减少空气阻力的装备堪称“冰上鲨鱼皮”。

冬奥会特有的冰刀、滑雪板等装备，更是充满神秘色彩。据称，桑托斯的冰刀靴由碳纤维、超细纤维等特种材料手工制成，它略微向左弯曲——因为滑冰者只向左转。每个运动员的刀片弯曲程度都是针对个人定制，具体数据严密保密。而花样滑冰使用的刀片已经从钢材料改为碳纤维，从而可以更容易快速转向。类似情况也出现在越野滑雪等项目中。报道称，滑雪板底部需要涂蜡以提升滑行速度，但具体如何涂蜡，需要根据当天天气条件，由专业人员制定方案才能保证最佳的比赛效果。