北京冬奥会“战袍”中的黑科技

2022-04-19

军事文摘·科学少年 2022年3期

冬奥会竞速类的项目，为了最大限度地提高运功员的速度，这些运动员大都穿着紧身运动服。而运动员对紧身衣的主要要求就是减小阻力。

减阻效果受比赛服装面料的影响。空气动力学中，一般用阻力系数来判断布料的减阻性能，阻力系数越大，受到的阻力越大，减阻效果越不好。

科学家们通过开展面料空气摩擦阻力研究、风洞试验等，模拟各比赛项目的场景和风速、运动员的比赛姿态，对不同材质的服装面料进行探究。比如，从它的空气摩擦阻力、气动阻力系数等指标来判断这块布料是不是具有良好的减阻效果。

以速度滑冰紧身服为例，面料采用类似高尔夫球上的蜂窝结构的粗糙纹理结构，可以减少尾流的湍流现象，从而达到减阻效果。打个比方，将高尔夫球和乒乓球用同样的力甩出去，高尔夫球能飞得更远，一是因为高尔夫球的质量比乒乓球大，二是高尔夫球表面粗糙，阻力较小。乒乓球的表面光滑，在空气中运动时会产生尾流湍流现象，受到的空气阻力更大。而高尔夫球表面凹凸不平，能避免在空气中运动的尾流湍流现象，所以受到的空气阻力也较小。

中国选手身穿紧身比赛服装在平昌冬奥会上进行滑冰比赛

此外，科学家还发现裁剪、拼接也是减少阻力的关键。面料接缝方向与气流方向一致或远离迎风位置，可以減少拼接处褶皱而增加阻力。

其实，一件好的紧身服装可以减少运动中的软组织振动，在运动员做一些转向、跳跃等高冲击力的动作时，压缩性较好的紧身服可以紧紧包裹住软组织和肌肉，从而减少运动员的软组织或肌肉损伤。同时，适当并合理分布的服装压力，有利于减少不必要的肌肉振动，从而使运动员减少体能消耗，有助于提升速度。

冬奥会的项目大多具有冲撞性。像速度滑冰，冰刀要比普通冰刀长，稍不留神运动员就会受伤。高山滑雪项目也充满了各种危险。因此，对冲撞性项目的运动服，要特别注意“护”。

短道速滑采用的比赛服整体使用高弹性切割面料，大家想象一下，我们用刀切割纸张和切割泡泡糖是不是两种结果？弹性越高，越不容易被划烂。

在高山滑雪项目中，运动员被要求穿过旗门，这样就会不可避免地产生怎样保护好运动员？让运动服变得更美丽因为是在冰雪上比赛，我们不得不考虑运动员保暖的问题。科研人员思来想去，找到了两种方法：一是从衣服面料下手，提升纤维的保暖率;二是利用主动加热技术，将电能转化为热能，所以运动员衣服里装电池可真不是一句玩笑话。在赛前、赛后和日常，我们的科研人员研发了“堡垒”综合保暖系统，给运动员的衣服上装上电池。

但是，对于竞速类项目来说，暖是科研人员放在最后考虑的问题。而且有的项目，如高山滑雪，它是要求衣服面料必须达到一定透气性才被允许穿上场。因为对于比赛来讲，运动员在上场之前已经热好身了，在赛场上他们只需要不受伤害，一直往前冲。比赛一般进行得较快，寒冷对运动员来讲影响并不大。所以，当“快”和“护”与“热”有冲突时，科研人员会优先考虑“快”和“护”。

一些冲撞，很多运动员的四肢经常被旗门的软杆抽打出现淤青。在最新研发的高山滑雪训练防护服里，就采用新型柱状排列式抗冲击结构和新型吸能缓震材料。这种面料可以有效减缓冲击，缓解运动员穿越旗门时受到的抽打。