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竞速运动破风提速空气动力学成装备研发核心方向

从场地自行车世锦赛的冲刺对决,到速度滑冰赛场的毫秒级较量,近年全球竞速类体育项目的竞技比拼,早已不局限于选手的日常训练积累,装备端的技术迭代正在成为影响成绩走向的关键变量。随着轻量化材料的优化逐渐触及国际各单项协会的规则红线,空气动力学已经取代减重成为装备研发的核心攻坚方向,不少国家队的实测数据显示,经过气动优化的专业装备,能在不改变选手发力习惯的前提下,为竞速表现带来肉眼可见的提升。

竞速项目成绩瓶颈倒逼研发方向转向

过去十年里,竞速类项目的装备研发重心长期放在材料轻量化领域,比如公路自行车的碳纤维车架不断削薄,最终触及国际自盟设定的6.8公斤最低重量红线,速度滑冰的冰鞋底座也把多余结构全部剔除,几乎没有进一步减重的空间。在这样的背景下,科研人员开始把注意力放到此前被视为辅助优化项的风阻控制上,大量测试数据显示,当选手以40公里每小时的速度巡航时,全身受到的阻力里超过80%都来自空气阻力,只要把风阻降低10%,就能节省近20瓦的输出功率,相当于选手少蹬半圈就能维持原有速度。

多项目落地测试验证空气动力学实际增益

北京冬奥周期,中国速度滑冰国家队联合专业科研团队完成的减阻竞速服研发,就是国内空气动力学落地竞速项目的典型案例。这套竞速服没有走单纯加厚紧身面料的常规路线,而是在大腿前侧、后背肩胛骨等气流容易出现分离的区域,设计了特殊的微凹纹理结构,经过风洞反复测试,能把选手的全身风阻降低超过8%,高亭宇拿到男子速滑500米金牌之后,团队复盘确认这套气动服带来的成绩增益约为0.3秒,刚好是他和亚军选手的最终成绩差。

场地自行车项目的日常训练里,气动优化的相关调整已经成为常规环节,不少国家队的训练基地旁都配套了小型专用风洞,选手的头盔佩戴角度、连体服的拉链高度甚至骑行服表面的褶皱位置,都能实时采集风阻数据。此前不少国内选手习惯把气动头盔的帽檐向上抬起,测试后发现只要把帽檐向下调整3度,就能减少3%的头部风阻,不少选手调整细节之后,起步加速的前30米推进效率有明显提升。

竞速装备风洞测试空气动力学

当轻量化材料优化触及国际赛事规则上限,空气动力学已成为竞速装备研发的核心攻坚方向

规则边界内的行业竞争新赛道

当前全球主流竞速装备厂商,c7娱乐每年投入在空气动力学相关研发的经费,已经占到总研发投入的60%以上,相关技术迭代速度远超轻量化时代。某国际顶级自行车品牌2022年推出的新款气动公路车,前后花了3年时间完成风洞迭代,光是车架的管型造型就修改了17版,最终成品比上一代车型在平路巡航场景下的风阻降低了12%,上市仅一年就拿下了全球顶级职业车队70%的采购订单。

不少此前对气动优化关注度不高的小众竞速项目,也开始跟进相关研发,比如越野滑雪竞速组别,过去厂商的雪板设计核心放在耐磨度和抓雪能力上,现在新款竞速雪板会在板头板尾做流线型收窄设计,让滑行时板面上方的气流流速更快,减少贴地产生的压差阻力。不少北欧国家队已经在本赛季的越野滑雪世界杯分站赛中用上了新款板型,参赛选手的平均完赛成绩比上赛季快了近2%。

后续研发将向人机协同方向延伸

目前行业内已经形成共识,单纯优化装备本身的空气动力学设计,已经走到了阶段性瓶颈,接下来的研发重点会把选手的身体姿态、动作习惯和装备设计深度绑定,不再要求选手去适配通用款的气动装备,而是根据每个选手的身体数据定制专属的气动方案。比如部分骑行时肩膀习惯性内扣的选手,定制款气动服会在肩颈位置设计特殊的导流凹槽,刚好适配他动作带出的气流走向,避免肩颈位置出现紊乱气流增加额外阻力。

此前国内竞速项目的不少核心气动测试数据都掌握在海外厂商手中,相关定制化装备的采购成本居高不下,近年国内已经有多个针对竞速运动场景的小型专用风洞实验室落地,c7能为国内专业队伍提供低成本的定制化空气动力学测试服务,不少国产竞速装备品牌也借此机会完成了技术追赶,部分自主研发的气动头盔、气动骑行服的减阻表现已经追上国际一线品牌的水准。

对于竞速类体育项目来说,零点零几秒的突破背后往往是上百次甚至上千次的风洞测试迭代,空气动力学作为当前装备研发的核心方向,未来还会不断刷新各个项目的成绩天花板,也会让竞速赛事的毫秒级对决更具技术看点,给观众带来更多超出预期的竞技惊喜。

清泉
清泉
青训分析师

青训专家,前职业球员,专注青少年足球发展。

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