基于风洞技术的高空伞降课程设计

江传灵 陆军特种作战学院

目前，跳伞运动已成为全球最为普及的航空体育运动项目之一，随着风洞模拟跳伞训练场所面向大众的开放，风洞训练逐渐成为高空跳伞的一个训练内容。

一、风洞技术

（一）风洞工作基本原理

现代化风洞设备，能够最大程度的模拟真实高空跳伞环境，比如低压、气流、温度等，提高训练质量和效益。其基本原理是：跳伞员高空自由坠落中通常会以每秒约50米的速度匀速下降，并将在开伞前一直保持。要求在坠落中和开伞时要保持身体平稳，该技术无法通过常规手段解决。在风洞中通过向上的高速气流与向下的自由坠落达成一种平衡，跳伞员在风洞中训练空中平稳坠落技能，既确保安全又提高训练效益。

立式双循环封闭型的风洞，4台风扇同步驱动，最高风速可达到70米/秒，具有以下优点：一是气流质量较好，可以确保流道内气流不分离，并且不受环境风影响，飞行段气流具有较好的均匀性和稳定性；二是能耗低，从空气动力学的视角考察，采用气动布局设计的立式风洞的气流损失较小（即效率高，空风洞能量比可达3.0以上），可以显著降低能耗、减少运行费用；三是变风速能力强，与单台风扇对比，多台风扇并联驱动方案对应的转子惯性较小，风扇变转速较快，从而具有较强的变风速能力。

（二）风洞的优势

一是训练效益优于实跳。利用风洞进行模拟跳伞训练，不论是从训练时间还是从训练质量上，训练效益都远远优于使用飞机进行的跳伞训练。以某跳伞基地为例，从近三年训练情况统计看，教练平均每人每年完成带跳300次，空中训练累计时间只有5小时，在这有限的时间内，难以满足运动员掌握动作要领、巩固训练水平的基本要求。而采用风洞训练，用一周时间就可以达到过去3-5年的训练量，并且训练连续性好，训练质量明显提高。

二是能够有效呈现近似实跳的逼真环境。风洞可以逼真的模拟空中实跳环境，与空中坠落感觉非常相似，在经过风洞训练后即可升空跳伞，空、地训练转换过渡快，训练效果好。在风洞中，可以进行自由坠落阶段的特情处置训练，提高跳伞员处置特殊情况的能力。

三是场地设置更加简便易行。高空伞降训练是一项综合性的训练任务，不仅要协调伞具、场地、器材，实跳中还要动用飞机，同时还要满足跳伞课目所需的空域、气象等条件，制约因素多，协调难度大。以某俱乐部组织跳伞日为例：由于地处东北，可训季节为夏秋两季，加之大风、雨雾、低云等特殊天气影响，从而导致有利天气十分有限。而将风洞技术运用到伞降训练中，可以大大减少训练场地的保障和协调。立式风洞安装在室内，完全不受场地、天气、季节等客观因素影响，组织非常方便，能够保证训练的强度和连续性，使技术水平稳步提高。既降低了训练的保障难度，也降低了训练成本，同时也有效保证了跳伞训练的安全。

（三）风洞训练的内容

一是平稳飞行训练：单人基础训练，根据不同身高体重，输出对应训练人员最大人体面积额定可悬浮风功率。平稳飞行训练包括风洞平衡练习和风洞飞行练习。风洞平衡练习是学员初步接触风洞，无法掌握身体平衡，利用风洞底部隔离网进行适应训练的方式。风洞飞行练习是在掌握风洞平衡的基础上进行的，训练人员掌握平衡，可以控制身体上升高度，实现平稳飞行，身体快速做出腹飞挺腹动作，随着风力增大，身体悬空平稳飞行，根据教员手势做出相应动作。

二是平稳飞行控制训练：单人基础训练，在平稳飞行的基础上，增加看高度表、前进、后退、向左、向右、上升、下降、左旋转、右旋转、模拟开伞和应急打开备份伞等技能的训练。

三是乱流飞行平衡训练：单人基础训练。旋转控制20%风功率波动输出，产生乱流。训练跳伞员在空中应变平衡控制的能力和姿势转换的能力，提高高空跳伞心理承受能力。

四是模拟高空离机训练：结合最新科技应用，特别增加模拟离机性能舱。70%真实度训练增加飞机上实跳飞行训练，实现模拟空跳，让模拟训练更接近现实，降低真实空跳的事故率。

二、高空伞降课程教学的现状

（一）风洞训练不扎实，空中特情不断

风洞训练是高空跳伞很重要的一个训练内容，但在实际的教学过程中，风洞训练变成了可有可无的训练内容，进行了风洞训练，也没有紧扣高空跳伞自由坠落需要保持身体平衡和开伞这个核心进行训练，导致在实跳过程中空中特情不断。以某跳伞俱乐部为例，培训60名新学员，有4名学员在离开飞机后身体就不受控制，带着教练一起旋转，教练命令其立即开伞，大大增加了跳伞的风险。还有一名学员，在空中自由坠落阶段，身体一直在旋转，越转越快，教练多次尝试控制其旋转，均未成功，最后在准备开伞的时候，旋转才突然停止。这些都是风洞训练不扎实，盲目追求训练进度，给高空跳伞带来巨大风险隐患。

（二）理念还不够先进，训练质效差

目前地方跳伞队的队员选拔以后，首先进行15天左右的离机、吊环和操纵训练、降落伞折叠等地面动作训练；然后使用初级翼伞进行实跳，其中前9次进行绳拉强制开伞，而后根据教官投放时观察个人跳伞状态确定能否转入手拉开伞，约30天左右完成。初级翼伞结束后达到会建立航线、能按正确航线操纵降落伞，落到直径30米以内的区域内，总共需要45天。而高空跳伞最高效快捷的训练方法是国外的教官伴随跳伞的教学模式。地面授课时间约为3-5天，实跳时间为2周，总的训练时间不超过30天。学员完成训练任务后，能够达到3000米高空离机，完成40秒自由坠落，期间完成180度和360度旋转、横向翻滚、向前翻滚和向后翻滚等空翻动作，并能降落在直径30米着陆场内的标准。在培训中，学员的前3跳均由教官用双人伞带跳，学员主要体会离机和坠落，克服心理恐惧，模拟开伞动作和旋转动作，开伞后完成基础的控伞，之后的6跳由一名教官伴随跳，完成独立开伞、平稳定向、控制旋转、翻滚和侧滚等技能，能操纵降落伞安全着陆。剩余的16跳由学员独立完成，主要是复习和巩固坠落中的动作技术，练习控伞，并操纵降落伞落在30米的圈内。

（三）课程内容设置不合理，考核评价单一

虽然在高空伞降课程中有风洞训练这项训练内容，但风洞具体训练什么内容、训练的标准是什么、怎么组训、怎么考核还未细化。在实际的风洞训练中，仅仅是规定了训练时间，训练完一小时就可以进行高空跳伞自由坠落。在高空跳伞自由坠落过程中，最重要的目标是开伞，而开伞的关键是保持身体平衡，如果开伞前不能保持身体的平衡，大大增加跳伞员出现特情的概率。

三、风洞技术在高空伞降课程中的应用

新跳伞员在完成地面动作训练之后，先进行风洞训练，提高高空中的风感，训练身体协调性和灵活性，在完成了平稳定向、左右旋转控制、升降控制、前后和左右滑行等技术之后，就可以进行升空实跳。

（一）研究课程内容设置，确保训练科学合理

为实现高空伞降课程的总体目标，我们可以将课程的内容按照时间逻辑顺序划分为6个模块。分别是理论知识模块、地面动作训练模块、叠伞模块、操纵与特情模块、风洞训练模块、伞降实跳模块。每个模块均设置形成性考核，形成性考核的成绩作为学员伞降升级训练的依据。

理论模块设置伞降的基础理论、气象知识、投放技术；地面动作模块根据学员接受能力的不同，按照由易到难的顺序设置了离机、着陆。期间进行形成性考核，动作能连续考核合格者，进行风洞训练，否则继续强化基础地面动作训练；叠伞模块主要设置了初级翼伞的折叠，必须达到折叠实跳伞的标准；空中实跳模块中，首次实跳主要是体验高空离机和空中操纵，培养风感，主要考察学员的离机动作、离机心理、空中操纵以及着陆动作；每一跳考察学员的内容都不一样。翼伞前面几次跳伞采取两个教员伴随的方式，进行高跳低开伞降实跳，培养学员适应高空的开伞环境，了解开伞原理，自由坠落的姿势和开伞，主要考察学员独自开伞能力、坠落姿势的保持能力、险情排除的能力、按照航线操纵的能力以及安全着陆的能力。接下来的几次跳伞由1个教员伴随，培养学员的独立控制身体自由坠落、独立走航线和刹棒以及险情排除的能力。主要考察学员单独离机、坠落中的旋转控制、着陆精准度50米以内。最终培养学员的空中自我监管的能力，为下一步的单独跳伞打下基础，主要考察学员单独离机、空中翻滚和恢复、伞衣操纵以及精准着陆等能力。

（二）引入先进教学手段，实现教学高质高效

伞降训练对于跳伞员的身体素质、反应能力有很高的要求，还对跳伞员的心理素质要求极高。高空离机的心理恐惧是影响跳伞训练安全和跳伞训练效率的主要因素。

传统的高空跳伞教学模式同国外的教官伴随跳伞训练模式相比，跳伞员的心理恐惧主要靠其自行克服，如遇特殊情况，就只能依靠学员保持冷静，正确处置或者使用ADD自动开伞器开伞。而美军的教官伴随跳伞模式中的双人伞带跳和单教官伴随跳的前9次跳伞中，借由教官的帮助，教官会手把手教会学员在高空坠落中开伞、看高度表，解决了跳伞员离机的恐惧心理，增强了学员跳伞的信心，无论在训练安全还是训练效率方面，均要优于传统的跳伞模式。高空翼伞训练采用美国的伴随跳伞模式，在有限的时间里可大大提升训练效益。即先地面动作练习、风洞练习，然后考核选拔，层层筛选，再把留下的精英按照双人伞和单教官伴随实跳，最后自主实跳，提高伞降高水平能力。

（三）放眼前沿教育变革，更新传统思维理念

随着科技的变革和人们生活方式的改变，传统的教学模式和教学手段也发生了变化。特别是新型冠状病毒的暴发，对全国乃至世界的正常运行按下了暂停键。我们如何才能在自我隔离的空间里继续进行教学活动？如何在有限的时间和空间里提升教学训练水平？传统的教学方式已经无法满足现在的状况。简单的将传统教学搬到线上并不是教学模式的改革创新。研究和学习最新的教育理论，更新传统的教学理念，提高教学效益，是我们进行教学创新改革的基础。

研究学生学习动机、优秀教师的特点、教育心理学、运动心理学、学习进程特点、短期记忆和长期记忆等教育理论是有效进行教学改革的理论基础。比如在进行教学目标设定时，有个著名的SMART法则（具体的specific、可衡量的measurable、可实现的achievable、相关的relevant、有时限的timely）。分别是：

1.具体的-训练应该简单明了，旨在达到预期的效果。

2.可衡量的-指的是有一个能够衡量学生短期进步与长期进步的方法。例如：考核标准或者升级标准。

3.可实现的-有价值的目标将提高成功的机会，并加强积极的自我形象。

（1）短期目标：设定具体的、可衡量的目标能够让学生验证成功，并朝着长期目标的方向看到进步。

（2）长期目标：跟进性的、相关的目标能够为学生绘制出一条路径，表明正在（或没有）取得持续的进展。

4.相关的-训练应着眼于学生的短期目标和长期目标，从简单到复杂进行设置。

5.有时限的-短期和长期目标的设定需要安排一个切实可行的时间表，为实现每一个目标提供足够的时间，但要确保训练的目标非常明确。

这个法则教我们在每个教学设计中，老师和学生要对教学目标非常清晰透明，每一次的教学都会达到预期的教学目标，对于后续的教学进程十分有益。而我们现行的教学中，每次课的教学目标设计中，大多数都停留在“掌握…，了解…”，很少能到达SMART法则要求的如此透明。同样，在教学内容，教学策略和教学评价中，也有前沿的理论支撑。这就要求我们要勇于解放思想，开拓视野，虚心学习前沿的教育和教学理论知识，努力提升教学新理念。

（四）使用优势资源联合、形成“多方联合、过关升级”教学模式

针对高空伞降人才缺乏、基础薄弱、培训难度大、危险系数高的特点，采取“多方联合、过关升级”。

一是着眼精兵精训要求，探索形成“学院+地方”教学模式。当前，制约高空伞降的主要矛盾是空域和飞行保障。4000米以上的空域使用需要同时协调空降军、地方民航等单位。同时，需要有低机速固定翼飞机飞行保障，协调难度大，成本高。而地方航空运动蓬勃发展，全国目前有100多家航空训练营地，学院采取地面动作和风洞依托自身，飞行保障依托地方的模式，极大节约了资源，提高了训练效率。

二是本着节约资源、提高效率、确保安全的目的，探索形成全程基于能力的“过关升级”训练模式。高空伞降属极限运动，对跳伞员的生理和心理状态及适应能力都有很高的要求。为节约资源、提高训练效率，全程实施“过关升级”组训模式，完成本级科目并获得合格证书后方可进入下一个环节，否则就被淘汰。并制定了详细的考核方案，比如地面动作考核标准、风洞训练考核标准、实跳动作考核标准等。本项目培训方法与国际特种兵培训接轨，可节约资源，提高训练效率。