风洞里面“也能赛艇”，这届奥运备战玩出了科技新花样！
导读：2020东京奥运会赛艇女子四人双桨决赛中，由陈云霞、张灵、吕扬、崔晓桐组成的中国队以6分05秒13夺得金牌。夺冠的背后，除了运动员艰苦的训练，风洞这一大国神器也被用于辅助运动员的划桨动作，以降低风阻，获得更快的速度。
一、引言
2020东京奥运会上，我国运动员陈云霞、张灵、吕扬、崔晓桐夺得了赛艇女子四人双桨比赛的冠军，为中国队夺得本届奥运会的第10金。截至目前，中国队位于金牌榜第一位。
赛艇女子四人双桨冠军
体育运动夺冠的关键在于运动员的身体素质，有的项目考验的是运动员的爆发力，有的项目考验的是运动员的耐力，为了“更高、更快、更强”，运动员们需要不停的训练，压榨自己的人体极限。这些训练项目，也都必须是科学的，否则对运动员造成永久伤害，就得不偿失了。
科技奥运
奥运的比拼越来越不仅仅是体育本身的比拼，而是综合国力。科技在奥运中的运用也越来越多，科技奥运不仅仅是奥运比赛场馆的建设、设备的搭建，它越来越介入运动员平时的训练本身。值得一提的是，科技奥运并不是用科技来获得更好的成绩，脱掉了鲨鱼皮的菲尔普斯，还能否再现当年的辉煌？
被禁用的鲨鱼泳衣
赛艇运动用风洞辅助训练，就是科技奥运的一个方面。传统的赛艇训练，无非就是提升运动员的体能，多多实战练习。但是这一次，体育总局局长苟仲文脑洞大开，借助于国际领先的我国风洞技术，辅助赛艇运动员的训练。真不愧是工程师出身，以工科生的思维，进行赛艇训练。那么，风洞究竟是从什么角度来帮助运动员进行训练的呢？
二、什么是风洞
风洞对于大多数人还是比较陌生的，早期它被用来研究飞行器的升力和阻力，后来一些赛车也需要经过风洞实验，再后来一些小汽车也开始风洞实验。所以，风洞实验的一个目的，是为了寻求最佳的结构气动外形，使之阻力最小。
飞机的风洞实验
无论是飞机还是汽车，最准确的数据永远是实测数据。但是实验不仅仅是传感器，它还有一套复杂且完备的设备，飞机和汽车在实际的运动过程中，无法同时携带这一套庞大的测量设备。运动是相对的，只需要让空气与被测物体保持相对速度，就可以达到同样的效果。于是，风洞就应运而生了。
风洞说简单了，就是一个管道，一侧有个风扇在吹风，管道内放上被测的物体，物体上安装好传感器，从而可以测量到风经过时候的各类数据。通过这些数据，就可以计算出阻力的大小。按照这样的说法，我们用电风扇加个管道就可以做成风洞了，但是实际的风洞没那么简单。
大型风洞
为了尽量模拟真实的气流流动，风口（不一定是风扇）出来的风需要经过处理，对于飞机和汽车，这种风应该稳定且有序，而风口直接出来的风通常是混乱不堪的。即，实验段的风应该是层流，经过物体以后才会由于尾部涡流而变为紊流。这应该就是风洞的独家机密了，因为层流、紊流较难控制，速度越快，紊流越明显。
卡门涡街引发的紊流
另外，为了获得更加准确的数据，理想的情况是对真实的飞机或汽车进行风洞实验，汽车的大小还算可以，但是飞机的翼展那么大，想要造出如此巨大的风洞，无论是财力还是技术，都暂时无法实现。所以，飞行器的风洞实验，都是缩比模型的实验。
三、赛艇为什么要吹风洞
赛艇的速度是不能跟飞机和汽车相比的，所以相对来说适用于赛艇的风洞建设难度要小一些，试验段的气流更易控制一些。前面也说了，风洞主要是测量物体的空气阻力的。所以，赛艇运动进行风洞实验，也是为了获取运动的阻力，主要是运动员姿态的空气阻力。
赛艇的风洞实验
空气阻力与气体密度、迎风面积、阻力系数，以及速度有关。其中，气体密度无法更改，而速度又是尽量提升的。所以，真正能够通过改变降低阻力的只有两个方面：迎风面积和阻力系数。
空气阻力
运动员在赛艇的比赛过程中，风迎面而来，为了减小阻力，必须要求运动员们动作完全一致，体型大体一致。理想情况就是第一个运动员的迎风面等于其他后续运动员的迎风面，这样就可以通过减小迎风面来降低阻力了。另一方面，赛艇本身的形状是固定的，其阻力系数也是固定的。但是，在划桨的过程中，运动员的姿态时刻发生着变化，导致运动员人体的阻力系数时刻发生变化，动作的不标准，就可能带来更大的阻力。
赛艇的风洞实验
在传统的训练中，这两方面都无法通过数据来获得，只能是老运动员的经验之谈。但是，通过风洞实验，可以准确地测量出运动员划桨过程中各种姿态下各个位置的空气阻力，这就给规范运动员动作提供了非常准确的数据参考。
四、总结
风洞技术是我国严禁出口的技术，是先进飞行器的摇篮。将风洞技术应用与体育竞技，可以辅助运动员训练，根据实验数据，掌握阻力最小的运动动作。赛艇运动此次夺冠，与运动员动作规范有力密不可分，而运动员动作规范与风洞实验密不可分。
来源：无聊的力学微信公众号（ID：BoringMech），作者：Nerd王小胖。
页:
[1]