撰文/周岫彬（中国航天科技国际交流中心）
本文来自《知识就是力量》杂志
在东京奥运会上 ， 中国游泳、赛艇军团取得了优异成绩 。 其中 ， 航天风洞技术功不可没 。 一时间 ， “航天科技助力 ， 健儿如虎添翼”成为人们热议的话题 。 北京冬奥会、冬残奥会即将举办 ， 很多冰雪竞赛项目受空气影响显著 ， 航天科技能否再次助力中国冬奥健儿取得佳绩 ， 备受国人期待 。

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在风洞实验室内 ， 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志物——彩色线束随着强风飘舞起来

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重新认识“来无影去无踪”的风
在介绍航天风洞技术之前 ， 我们要先来认识一下风阻 。 在很多运动竞赛项目中 ， 运动员都要与风的阻力即风阻作斗争 ， 如短跑、自行车、速度滑冰、高山滑雪等 ， 均需要克服风阻 ， 提升速度 。
风是流动的空气 ， 空气阻力一般有两种形式：一是压差阻力 ， 压差阻力又可分为形状阻力、干扰阻力和诱导阻力 。 一般来说 ， 物体高速运动时 ， 形状阻力是最主要的空气阻力来源 。 这也是神舟号系列飞船从太空高速返回地面时 ， 要通过气动外形（在气体介质中运动的物体为减少运动阻力 ， 而采用的适合在该介质中运动的外形）减速的原因 。
二是摩擦阻力 ， 即空气划过物体会产生摩擦力 。 通过优化物体材料及表面粗糙度可有效减小摩擦阻力 。
物体与空气相对运动速度越高、迎风面面积越大、空气密度越大 ， 风阻越大 。 衡量风阻大小的空气动力学参数称为风阻系数 。 风阻系数减小10% ， 某些运动员的成绩能提升1%或更多 ， 这对实力接近的运动员来说可是数量级的提升 。

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风洞：让冬奥健儿更好地“飞翔”
传统的运动员训练要在真实环境中进行 ， 耗费时间长、体验动作时间短 ， 不易得到教练员实时互动指导和纠正姿势与动作 ， 且容易出现运动损伤 。 以跳台滑雪为例 ， 运动员完成一趟训练流程需十多分钟 ， 如遇恶劣天气 ， 则要在寒冷的高台上长时间等待或取消训练 。 即便是正常天气 ， 一天也只能跳十几次 ， 每次飞行时间不足10秒 ， 训练效率不高 。

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滑雪运动员在风洞中试验的场景（供图/周岫彬）
在这种情况下 ， 风洞就可以大展拳脚了！根据运动相对性原理 ， 可用风洞里的风速模拟运动速度 ， 模拟出赛场、赛时风场环境 ， 让运动员在逼近真实的风场里训练 。 通过数字建模 ， 量化运动员的动作形态 ， 确定最佳动力学姿势 ， 还可测试运动服装、设备器材的风阻特性 ， 改进装备设计 。
风洞实验室能调节风速、风向、风面、温度、湿度等参数 ， 模拟变化的风场特性 ， 测量风场作用于运动员不同身体姿态的阻力、升力、侧向力 。 教练员还可进行“零距离”指导 ， 利用精准定位对问题“抠细节” ， 让运动员全天候、反复练习并优化姿态与动作 ， 提高科学训练水平 。
如今 ， 中国已经建成的体育综合训练风洞 ， 是一座开口回流式（带驻室）风洞 ， 最大风速可达到42米/秒 ， 相当于14级强台风的水平 ， 涵盖了冰雪运动所涉及的风速范围 ， 可满足滑雪、滑冰、雪橇等大部分冰雪项目的模拟需求 。

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