风洞和激光制导帮助奥运雪橇队了解制服技术

他们感受到了速度的召唤。
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圣迭戈风洞的鼓风机在设施的测试部分能将空气加速到每小时270英里。圣迭戈风洞

周日,美国运动员克里斯·马兹德泽(Chris Mazdzer)以超过每小时80英里的速度,双脚先冲下韩国蜿蜒的雪车赛道,获得第二名。这对美国队来说是一个历史性的首次,因为在马兹德泽获得银牌之前,从未有美国选手在冬奥会男子单人雪车项目中获得奖牌。

但在马兹德泽获得第二名的几个月前,美国雪车队的教练们造访了一个远离韩国平昌的地方,测试雪车比赛服的材料:位于加州圣迭戈的一个风洞。

圣迭戈风洞的关键设备是一个20英尺的鼓风机,由一个2250马力的电机驱动,可以将空气加速到每小时270英里。(技术上来说,这让他们成为一个“低速”风洞。)空气从鼓风机循环,穿过测试段——测试段更窄,以便加速空气,就像水流过峡谷一样——然后最终回到鼓风机,从而节省能源。该设施可追溯至1947年,其根源在于航空航天工业。风洞的总经理马丁·迪恩(Martin Dine)说:“我们在这里测试过波音公司几乎所有的飞机。”由于测试空间只有8英尺 x 12英尺 x 15英尺长,飞机制造商使用按比例缩小的模型。

但迪恩说,在现代,他们测试的不仅仅是模型飞机。“任何有风吹过的东西,我们都会测试,”他说。这个列表包括太阳能电池板、体育场模型,甚至是一个麦当劳的标志。还有一些体育项目:如雪车、雪橇和自行车等项目,运动员们希望速度越快越好,并减少装备的阻力。迪恩估计,已有超过500名运动员到这里寻找风洞来测试身体姿势和比赛服等因素。

“他们基本上都在追求速度,”他说。“他们非常非常感兴趣的是他们的阻力系数——(思考)他们如何通过减小阻力来使自己达到最高效率?”

这对于像雪车这样的运动至关重要,比赛时间是以千分之一秒来计算的。12月,美国雪车队的官员和美国奥委会的一位官员参观了风洞,测试比赛服材料。其中一名官员,也就是一位教练,穿上不同的比赛服,在风洞里进行测试,就像“豚鼠”一样。“他们有几种不同的比赛服正在考虑使用,”迪恩说。“所以我们对所有这些比赛服都进行了一些测试。”

“我们教会了他们关于他们所用面料的一些东西,”他补充道。为了让穿着不同比赛服的人保持相同的姿势并尽量减少变量,他们使用了一个激光引导系统,将激光投射到头盔上的一个特定点。

“他们一遍又一遍地把一个人放在雪橇上,”迪恩说。

无论被测试的物体是穿着贴身比赛服的雪车运动员,还是其他任何东西,它都会被安装在风洞中的一个重要设备上,称为天平。这个位于地板下方的精密仪器,使风洞能够测量运动员或设备在风中产生的阻力。为了让被测物体避开被称为边界层(大约两到三英寸深)的湍流区域,他们使用了一个分流板来增加天平上方的空间。

12月参观风洞的雪车官员之一是戈迪·希尔(Gordy Sheer),他是美国雪车协会的市场营销和赞助总监。但他对最终的比赛服选择不愿多谈。他通过电子邮件说:“我们不断学到的一个有趣的事情是,我们这项运动的要求非常独特。”“对一种速度运动有效的东西,可能对雪车无效。我们也已经聚焦了一些独特的特性。”唉,他说,细节是保密的。

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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