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文/陳俊一??編輯/林澤玲 常亮? 來源/億歐網

冬奧會閉幕，中國隊大獲全勝。現在還有多少人記得，4年前的平昌冬奧會上，中國隊獲得了多少金牌？

答案是僅僅一枚，還是武大靖在最后一天艱難摘得。如果武大靖當時稍有閃失，那中國隊在金牌上就要不幸得“零蛋”了。

自2002年鹽湖城冬奧會中國首次實現金牌數零的突破，并在2010年溫哥華冬奧會破天荒拿下5枚金牌的高峰之后，中國隊的冬奧金牌數就一直在下滑。

只有閃閃生輝的金牌，才能吸引最多關注。不同于上屆冬奧會最后一日才拿下金牌，北京冬奧會上，主場作戰的中國隊拿下了9枚金牌，“同比”上屆增長了9倍，位居金牌榜第三。

成績提高，與各種科技手段參與冬奧備戰不無關系，比如本屆冬奧會新引入的“風洞”這一科技裝備。其實，國外同行多年前就將風洞技術引入體育訓練，為什么中國隊慢人一拍？風洞在冬奧會備戰中到底發揮了怎樣的作用？風洞還將給我們帶來哪些想象？

頂尖之間，差距只有微毫

普通人與奧運冠軍之間的差距之大，甚至會讓人覺得：頂尖運動員簡直是非人一般的存在。但世界頂尖之間的差距之小，卻又只在毫厘之間，細不容發。

如果玩過射箭項目，都知道弓箭靶子的大小，所以人們往往會誤以為奧運擊槍類的靶子也有那么大。

其實，十米氣步槍比賽的靶子，最外環直徑45.5毫米，差不多就是兩個大拇指寬——整個靶子恐怕都未必有弓箭靶子的靶心大。其中第10環直徑更是只有0.5毫米，奧運選手比拼的，就是這1毫米之內的差距。

冬奧會上的雪橇項目，名次之間的差距甚至小到千分之一秒。2021年11月，中國雪橇男子運動員范鐸耀首次獲得雪橇世界杯正賽資格，就是靠在資格賽中領先了第18名0.001秒，以第17名的成績成功突圍進入正賽。冬奧會上，范鐸耀盡管沒有獲得獎牌，但成績相比幾個月之前的雪橇世界杯也已大為提高。

國家雪車雪橇中心??圖源：新華社

在北京冬奧會獲得首金的項目短道速滑混合團體接力賽中，中國隊也是以0.016秒的優勢擊敗對手獲得冠軍。

頂尖選手之間的差距，很小。因為頂尖選手，都會用到目前最先進的訓練方法與裝備。

據報道，速滑運動中，空氣阻力最高可達十級大風。為了提升速滑服減阻性能，中國短道速滑隊運動員們穿的速滑服，是北京服裝學院劉莉團隊經過2000多份設計手稿繪制，進行110多款樣服打版和超800小時的風洞測試才定型，最終將服裝的減阻性能提升了10%。

這也讓中國短道速滑項目收獲頗豐，在短道速滑男子1000米決賽中，中國選手任子威獲金牌，李文龍獲得銀牌，武大靖獲得第四——差一點中國隊就要包攬金銀銅獎牌了。

速滑服等專業運動服裝研發的背后，離不開風洞測試與相關科研機構。

據環球時報報道，2019年國家體育總局就與航天科技十一院深化合作，由航天科技十一院三所設計并建造我國首座體育風洞。這座體育風洞于2020年10月建成，位于中車二七國家冰雪運動科訓基地。

風洞的口徑寬為2.5米，高為3米，測試段長度為8米，風速相當于14級的強臺風，尺寸和風速上適合雪車、雪橇、滑雪板等各種冬奧項目的訓練。

還有更多科研機構提供風洞訓練技術支持，如北京交通大學土建學院風洞實驗室就為備戰冬奧會作出很大貢獻。北京交通大學教授李波也因此被授予“中國冰雪科學家”榮譽稱號。

北京交通大學土建學院風洞實驗室??圖源：央視

據報道，李波率領團隊研發了我國第一套冰雪項目風洞輔助訓練系統，能夠將風速、風阻力、姿態、重心位置、測試指令通過投影儀實時反饋給測試運動員，通過定量化的數據，進行運動姿態、隊列優化。

通過多個科研機構的協作，中國的專業體育風洞在硬件、軟件上逐漸成型，李波團隊的風洞測試全套輔助裝置，也形成了從環境風評估到減阻等完整風洞技術應用體系，應用于15支冰雪項目國家集訓隊的300多名運動員。

冠軍意味著一次次突破人類極限。極限中的每一次突破，也都在毫厘之間。冬奧會速度滑冰男子500米決賽中，中國選手高亭宇34.32秒是成績，以0.09秒速度差打破奧運紀錄，獲得中國男子速滑首枚金牌。其實亞軍韓國選手車旼奎34.39秒的成績也打破了此前的奧運紀錄，只比高亭宇差了0.07秒。

在二七基地速滑館的冬奧備戰訓練中，中國風洞科研人員還和教練團隊一起開發風扇助推系統，利用風扇生成順風環境，通過這種超速訓練讓高亭宇形成肌肉記憶，提高滑行速度。高亭宇穿的速滑服也是經過幾百個小時風洞測試、為了有效降低風阻而設計制版——不過風阻最低的時候包裹度太高，也導致高亭宇滑完就要拉開拉鏈解衣服。

風洞等全新科學訓練方法，就這樣在幕后幫助中國冬奧會取得更多金牌。

風洞訓練，不止助力冬奧

在發達國家，風洞輔助訓練多年前就引入奧運備戰。

據報道，在2010年溫哥華冬奧會舉辦前，加拿大國家隊就利用風洞對10多個冬奧項目進行測試，這也助力加拿大在溫哥華冬奧運會上拿到14枚金牌。在2018年平昌冬奧會前，日本速度滑冰團隊也是在風洞測試中優化隊列、訓練動作，并在平昌冬奧會速度滑冰女子團體追逐賽上以2分53秒89奪得冠軍，打破冬奧會紀錄。

只要涉及氣流或水流問題的運動項目，都適用于風洞訓練。因此，風洞訓練并不限于冬奧，在夏季奧運會乃至更多運動項目上都有參與。不管是短跑、跳遠、跳高、游泳、賽艇、帆船、自行車，還是跳傘、滑翔、沖浪、賽車，在氣動環境模擬、運動裝備優化、運動員肌肉記憶訓練上，都需要風洞測試的參與。

比如F1方程式賽車等燒錢運動，早就在通過風洞實驗改進車型。東京奧運會上中國代表隊在游泳、跳水、賽艇、帆船和自行車等多個項目的獎牌全面開花，也與風洞技術的加持有一定關系。

如航天科技集團十一院低速風洞試驗室，就安裝了雙人賽艇，可以測試風的阻力對賽艇和運動員所帶來的影響，也幫助2021東京奧運會上中國賽艇女子四人雙槳奪金。

十一院的科研人員還專門研發三維力測量平臺，監測運動員抓槳、推槳、出水、回槳、隊姿變換等不同動作姿態的氣動力大小，測量動作變換的微小差量，再反饋到運動員的動作中來，比較哪一種動作風阻會相對小，為運動員的比賽提供科學的參考。

風洞測試中，很重要的一項技術就是測量技術。據中國航天電子技術研究院介紹，早在2019年12月，國家體育總局便向航天九院發出項目需求，希望利用先進航天技術研發出精密測量產品，幫助游泳運動員加強訓練科學性。

九院13所時代光電公司的運動測量團隊將應用在飛行器上的慣性技術成功嫁接在游泳訓練中，慣性技術能捕捉精細動作，利用慣導分系統得到運動員每一秒的姿態、呼吸情況以及在泳池里每一次往返的劃頻、劃幅、劃次、轉身時間等多項技術參數，從而實現對每個動作的精細量化評估。

沒有這樣的自研運動測量產品，運動員的風洞試驗也無法進行精確衡量。國家游泳隊的張雨霏、楊浚瑄、徐嘉余、劉湘、閆子貝、余依婷等6名世界冠軍，均在風洞中參與了試驗。

李波教授團隊研發的我國首個冰雪項目風洞輔助訓練系統,不僅用于冰雪項目，也為國家自行車集訓隊提供輔助訓練。據報道，取得東京奧運會金牌的鐘天使、鮑珊菊等自行車隊員就使用了這一系統進行訓練。

據不完全統計，清華大學、浙江大學、復旦大學、上海交通大學、哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、重慶大學、大連理工大學、北京林業大學、東北大學等國內眾多高校都對冬奧有風洞、測量等多種技術貢獻。

淶源國家跳臺滑雪訓練科研基地??圖源：網絡

2020年10月國內首座體育綜合風洞在二七廠科訓基地正式啟用之后，國家體育總局還在進行體育風洞集群的規劃和建設。據介紹，目前國家體育總局的風洞集群包括三大兩小：“三大”即北京二七廠科訓體育綜合風洞、淶源跳臺滑雪專業風洞、秦皇島國家訓練基地垂直風洞，“兩小”則是兩個可移動式風洞。從冬奧到“夏奧”，風洞已經開始得到大規模應用。

科研人員的參與、風洞訓練的引入、風洞集群的建設，同樣離不開相關主管領導的力推。

體育風洞，需要技術官僚

2016年里約奧運會上，中國代表團以26金的成績，屈居英國27金之后，位居金牌榜第三。

14億人口的大國，在夏季奧運會上竟然輸給了人口只有6700萬的英國。里約奧運會上輸給英國，也讓體育改革成為重要議題。

畢業于西北電訊工程學院（現西安電子科技大學）電子工程系的茍仲文臨危受命，出任國家體育總局局長。坊間有人戲稱“漢東空降沙瑞金，體總空降茍仲文”。

茍仲文懂技術，但并不是體育運動員出身。此前七任體育總局局長都是軍人或運動員出身，很多人會擔心他“外行指導內行”。

作為以“改革派”、“技術派”著稱的技術官僚，他大刀闊斧進行改革，堅持取消了“中國體育夢之隊”國乒總教練劉國梁的職位，劉國梁隨后任乒協排名第19位的副主席，被很多人視為“明升暗降”。

有論者說：秦檜要動岳家軍，誰好誰壞忠奸分明。但假設是頂著“改革家”頭銜的王安石要動岳家軍，又有誰愿意獨立思考，去探究一下原因？

茍仲文還因為力推體能訓練飽受爭議。2020全國游泳冠軍賽上，一些名將游泳成績打破了亞洲紀錄，但體能測試不達標，無緣決賽，引發“眾怒”。

游泳運動員為什么要跑步？體能真的有那么重要？一些“內行人”包括游泳名將是不認同的。但改革者卻堅持認為，體能不行就要“一票否決”。

改革備受質疑，似乎就是改革者的宿命。有勇氣和智慧強力推行改革，也是改革者成功的關鍵。體育領域一直以來“重技術、輕體能；重專項體能、輕基礎體能”的狀況，在茍仲文的強推下終于開始改變。

風洞測試更是茍仲文力推的一項重要變革。作為工程師出身的國家體育總局局長，他強調“科技助力體育”，擔任局長后就開始與國內科研機構對接，研發、籌建體育風洞。有不少媒體報道過茍仲文對引入風洞的“癡迷”。

其實，在更早之前的2009年，當時還未擔任國家體育總局局長的茍仲文，就參與過中科院力學研究所“錢學森工程科學實驗基地”項目的建設。而該基地最重要的裝備之一，是能夠復現高超聲速飛行條件的激波風洞。

國內某激波風洞??來源：央視新聞

也許，中國國家隊眾多項目引入風洞訓練的改革，十幾年前就埋下了伏筆。

風洞訓練本就不分冬夏。2021年東京奧運會，風洞測試就已經大量參與多個運動項目備戰。中國體育代表團也以38金32銀18銅的成績排名第二，終于改變了里約奧運會上令人難堪的“敗績”。

本屆冬奧會，中國隊更是用前所未有的成績，生動詮釋了“科學技術是第一生產力”。

當然，成績是集體的功勞。沒有茍仲文的強力推動，一定會有其他人擔任國家體育總局局長，或早或晚，都會推動風洞訓練進入更多體育項目。

風洞產業，發展潛力多高

早在1900年，萊特兄弟在成功發明飛機之前，就建造了一個風洞，截面40.6厘米×40.6厘米，長1.8米，氣流速度可達40-56.3千米/小時，用于測試飛機不同機翼結構的升力、操控等。萊特兄弟也在測試200多種機翼結構之后發現，在當時的技術條件下窄而長的翼型比短而厚的翼型能產生更大的升力。

早期的風洞，就是一個大風扇加一個管子的簡單構造。但現在的風洞，已經是國之重器一般的科技裝備。據統計，風洞設計包括氣動力學、結構力學、材料學、計算機、控制學、聲學等20多個學科或專業領域，需要綜合動力、電力、機電、控制、測量、模型制作等很多先進技術，配置傳感、觀察、攝像、測量、記錄、消音、加熱、散熱等很多附屬設備。

風洞的應用，已經從航空航天、軍工擴展到汽車、高層建筑、橋梁、風電葉片等眾多領域，以及如今正熱的體育產業。

中國體育大量引入風洞測試的時間，大概晚于發達國家10年左右。這是否意味著中國風洞技術落后于發達國家10年？

并不是。

據國防科技大學國防科技戰略研究智庫王群教授介紹，中國早已是風洞強國，僅四川綿陽中國空氣動力研究與發展中心就擁有包括低速、高速和高超聲速以及多聲速、跨聲速、激波等全球門類最為齊全的風洞群。

國內擁有高端風洞的科研機構還有很多。為什么在中國風洞應用到體育領域相比發達國家如此之晚？

不妨先思考下，一項技術應用到一個新領域的時間到底需要多久？

風洞從航空領域應用到體育領域，大概用了100年左右。最先是發達國家開始應用，如2008年北京奧運會，靠著風洞測試的助力，英國自行車隊一舉奪得8枚金牌，此后三屆奧運會，又繼續拿下20枚金牌。

在目前一些關于冬奧會背后風洞技術的新聞報道中，往往默認此前中國隊不懂風洞訓練這回事。如有報道指出，2018年中國風洞科研人員跟隨國家體育總局赴英國考察，在倫敦同當時英國隊的主教練以及傳奇運動員進行了深入交流，才發現英國隊將風洞技術作為自己的秘密武器。

其實，這是對技術應用的誤解。

一項全新技術的引入，往往需要多種契機。以往中國隊并非不知道風洞訓練，在國內沒有專業體育風洞的情況下，也有如跳臺滑雪等運動員隊伍前往國外進行風洞訓練。

沒有建造體育風洞，可能是當時成本還太高，可能是技術依然存在缺陷，或者缺少產業配套。而其中，體育領域產業化、商業化上與發達國家的差距，可能才是更大的原因。

中國體育風洞晚于發達國家至少10年，其實落后的不是風洞技術，而是體育產業，其中冰雪產業說落后20年都不為過。

直到本屆冬奧會，中國的冰雪產業才爆發式增長。

據國家統計局，從北京冬奧會申辦成功至2021年10月，全國參與冰雪運動的人數為3.46億，冰雪運動參與率超過24%。其中，2020-2021雪季冰雪休閑旅游人次達到2.3億，冰雪休閑旅游收入超過3900億元，預計2021-2022冰雪季我國冰雪休閑旅游人次將達到3.05億。

足夠多的人參與到包括冰雪項目的體育運動中，體育產業真正發展起來，高端風洞技術才有機會滲透到體育這一民用領域。

運動是天然的，但奧運超脫于天然的運動。比如2月13日張家口地區降下天然大雪，卻影響到了滑雪比賽，谷愛凌當日要參加的一場自由式滑雪坡面障礙技巧比賽只能延期至次日。

圖源：網絡?

自然降雪比較蓬松，濕度更大，摩擦力更大，不適合滑雪。高科技裝備下的人工降雪才更適合運動員比賽。

運動不僅是身體的競技場，也是科技的競技場。體育產業的發展，也將給風洞產業帶來更多的應用場景和用武之地。

據統計，2020年2.7萬億體育產業規模中，體育服務業占比近7成；從內部構成看，體育服務業增加值為7374億元，占體育產業增加值的比重為68.7%。提供風洞測試、訓練服務，其實就可以歸屬于體育服務業中。

但風洞運營目前仍然以高校科研機構實驗室為主，除了少數領域如汽車風洞測試等之外，總體上商業化程度并不高。

eVTOL（電動垂直起降飛行器）企業時的科技主管工程師武志鵬告訴億歐EqualOcean，時的科技的飛行器目前進行的風洞測試，主要是與南航等高校、科研機構的風洞實驗室進行合作。

一方面，時的科技較為復雜的傾轉旋翼部件，在進行風洞測試時搜集的數據能夠為高校的風洞實驗室提供改進參考；另一方面時的科技也借風洞測試修正自己飛行器設計，雙方實際上都能各取所需，不同于普通的商業合作。

高校風洞實驗室這種合作機制，類似于中國空間站所采取的向全球所有國家的科研人員開放實驗項目申請，實驗項目只要共享實驗數據，就可以獲得免費的上行發射、測控或回收等服務。

當然，科研機構提供風洞測試并非免費，高等級、大尺寸風洞測試對商業公司而言門檻還是很高。成本、精確度等因素都對風洞適用范圍有影響。

時的科技總體主任工程師張建斌告訴億歐EqualOcean，風洞測試依然無法完全模擬真實情況，首先是受限于風洞尺寸，試驗模型一般都是縮比模型，部分氣動特征還會存在差異，無法保證完全滿足氣動相似準則（馬赫數和雷諾數）；其次，風洞數據需要修正，比如動臂干擾和支架干擾，對試驗結果的影響也較大，需要大量工程積累以確保修正結果的可靠性；第三，風洞試驗模擬的工況一般較為簡單，與飛行器實際飛行工況存在差異。

相對的，CFD（計算流體分析）可以很好地模擬復雜工況下的氣動特性，包括真實來流工況和動力效應影響，且能夠進行流場細節的觀察，可以較好支持飛行器優化設計，國內外應用很普遍。不過受制于計算分析模型的準確性、局限性以及計算資源的原因，對于使用者的能力和經驗要求較高。

因此，目前時的科技主要使用CFD進行氣動學分析，并以風洞試驗數據用于校準，還會采用模型飛行試驗的方法進行驗證和確認。

時的科技飛行器CFD仿真模擬圖?圖源：時的科技

有趣的是，工業、制造業越來越多應用仿真模擬的風洞測試，體育領域中的一些項目卻必須用到真實的風洞，而且必須要進行全尺寸測試，因為運動員無法縮比。

當然，真實風洞和仿真模擬、人工智能都是不可或缺的。

東京奧運會上打破男子100米亞洲記錄的蘇炳添，在日常訓練中就通過計算機仿生模擬，計算跑步時步長、預備時膝關節角度等多方面數據，制訂個性化、數據化的訓練方案。

北京冬奧會自由式滑雪女子空中技巧項目比賽金牌得主徐夢桃，備戰訓練中也有AI教練參與。甚至AI教練還取了“觀君”這一諧音“冠軍”的名字。

風洞產業和碳纖維產業類似，一方面是五代戰機等重大軍工裝備研發必不可少的國之重器，另一方面也是體育、休閑等產業走出新路徑、發現新項目的創新源泉。

現階段，國內風洞的運作依然以高校、科研機構實驗任務為主，如果不是配合重大任務，主動開拓新應用領域的案例還不多。風洞產業也尚未進入大規模商業化階段，僅有中國汽研風洞中心等少數商業化案例，以及風洞建設供應商的零散中標案例。

但隨著如體育產業、eVTOL產業的發展，更多科研機構的風洞也將在科學實驗性質的合作之外，尋找到更多商業化合作機會。

正如國家體育總局局長茍仲文主導的體育改革，讓體育走出“圈子”走向“開放”，從體育部門辦體育轉變為全社會共同參與辦體育。體育產業已是萬億元級的規模，據統計，2020 年全國體育產業總規模為 27372 億元。如此大的市場規模，也有利于風洞等新技術的大規模商業化、產業化。

冬奧已經閉幕，運動不會停歇。讓未來普通人都盡可能用較低的成本享受風洞訓練服務，也是風洞技術民用化的應有之義。