走近冬奧|研究飛機(jī)的人研究冰雪運動,會打開什么新世界?
在北京航空航天大學(xué)附近的一片開闊場地上,一名實驗人員踏上滑板車,俯身目視前方,上半身幾近與地面平行。他的背上有一個長約15厘米、直徑約7厘米的銀色桶狀設(shè)備。設(shè)備尾部的風(fēng)葉開始轉(zhuǎn)動,滑板車逐漸提速,駛向前方。
“我們正在模擬冰上運動場景,對助推器進(jìn)行微調(diào)!北本┖娇蘸教齑髮W(xué)飛行器適航工程系副教授柯鵬介紹,實驗人員所背設(shè)備由常用于航空模型飛機(jī)的涵道風(fēng)扇改造而成,已在國家隊備戰(zhàn)冬奧速度類冰上項目的訓(xùn)練中應(yīng)用。
“助推器主要幫助運動員開展超速訓(xùn)練。在速度類滑冰日常訓(xùn)練中,運動員感受到速度較高時,通常會下意識減速。教練員提出需求,希望能研發(fā)助推設(shè)備,用外力幫忙運動員克服心理障礙,在高速運動過程中以不減速的方式完成滑行,達(dá)到更高的競技水平。”柯鵬說。
2019年起,在國家體育總局牽頭下,柯鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊對接國家隊冬奧訓(xùn)練科技需求,承擔(dān)技術(shù)開發(fā)和相關(guān)服務(wù)保障工作。
航空航天人眼里,冰雪運動不單單是體育活動。他們的視網(wǎng)膜上,仿佛嵌有“增強(qiáng)現(xiàn)實”——雪板、冰刀在冰雪場上滑行、滯空、觸地的每一瞬間,都被實時解構(gòu)又重新建構(gòu)為航空航天數(shù)學(xué)模型。訓(xùn)練場邊,柯鵬與團(tuán)隊目之所及,皆為“雪上飛”和“冰上飛”。
針對高山滑雪,該團(tuán)隊借助飛機(jī)空投裝備時的數(shù)學(xué)模型,輔助運動員優(yōu)化技戰(zhàn)術(shù)!案呱交┻\動和飛機(jī)飛行或空投裝備時的力學(xué)原理非常相似,比如雪板在雪面上滑動的過程與裝備在機(jī)艙里向外滑動的過程類似,運動員在空中滑翔部分則契合裝備空降過程。”北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院博士后楊涵說。
柯鵬表示,基于相似性,套用航空領(lǐng)域數(shù)學(xué)模型可計算理想狀態(tài)下運動員滑行仿真軌跡,并預(yù)測理論上的滑行時間,后比照訓(xùn)練過程中的實測軌跡和數(shù)據(jù),得出分析報告,為運動員、教練員提供配速優(yōu)化、姿態(tài)調(diào)整等建議方案。
起步、加速、沖刺……在北京市的中車二七國家冰雪運動科訓(xùn)基地,搭載著各式測量部件的小型冰車一邊完成一系列滑行動作,一邊“掃視”著冰面數(shù)據(jù)。
除為運動員本身“賦能”外,該團(tuán)隊同步聚焦訓(xùn)練場冰面!氨臏囟取⒑穸、軟硬度、場館環(huán)境溫濕度等都會影響運動員發(fā)揮。通常情況下,運動員會說出他們對冰面軟硬度的直觀感受,而這種說法只能定性,無法定量,所以我們研發(fā)了可測量冰面軟硬度的高精度設(shè)備!北本┖娇蘸教齑髮W(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院助理教授杜鋒表示,用確數(shù)定義冰面,有助于制冰團(tuán)隊精準(zhǔn)把控施工,確保每次訓(xùn)練時冰面狀態(tài)保持一致。
在訓(xùn)練場參與測量的北京航空航天大學(xué)學(xué)生張藝鳴補(bǔ)充說,冰車按照運動員高速滑行時的配速前行,測量設(shè)備實時收集冰車在冰面上的劃痕深度和表面溫度等數(shù)據(jù),可計算出冰面的各項參數(shù)值。
“作為航空航天人,能借用來自航空的靈感為國家隊冬奧訓(xùn)練做貢獻(xiàn),備感榮幸和自豪。”柯鵬說,未來,他們還計劃讓這些冬奧科技“出圈”,轉(zhuǎn)化為面向大眾的日常裝備,助力冰雪運動普及。(新華社記者趙旭,參與采寫:實習(xí)生方安然)
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