论文部分内容阅读
1 风洞和风洞跳伞设备的介绍
1.1 风洞（wind tunnel）
即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而不同。
世界上公认的第一个风洞是英国人韦纳姆（E.Mariotte）于1869～1871年建成，并测量了物体与空气相对运动时受到的阻力。它是一个两端开口的木箱，截面45.7厘米×45.7厘米，长3.05米。美国的O.莱特和W.莱特兄弟在他们成功地进行世界上第一次动力飞行之前，于1900年建造了一个风洞，截面40.6厘米×40.6厘米，长1.8米，气流速度40～56.3千米/小时。1901年莱特兄弟又建造了风速12米/秒的风洞，为他们的飞机进行有关的实验测试。
风洞是空气动力学研究和试验中最广泛使用的工具。它的产生和发展是同航空航天科学的发展紧密相关的。风洞广泛用于研究空气动力学的基本规律，以验证和发展有关理论，并直接为各种飞行器的研制服务，通过风洞实验来确定飞行器的气动布局和评估其气动性能。
因为风洞的控制性佳，可重复性高，现今风洞广泛用于制造业及运动领域。由于风洞内的强风足以支撑人体体重在室内“悬浮”，可以模拟人体在空中下落过程，一些国家开始利用风洞对跳伞运动员进行训练，使其运动员在空中更好的控制自身动作和心理，从而达到安全高效的训练成果。
1.2 跳伞风洞设备
跳伞所用的风洞以垂直风洞（Vertical wind tunnel）为主，是一种从底部以垂直方式发出气流或从顶部吸出气流的风洞。它的主要结构包括风机、风道、收缩段、飞行仓、控制室等。从外观结构上分为室内风洞和室外风洞;从驱动形式上分为直吹型风洞和循环型风洞。
2 风洞跳伞设备在跳伞运动中的应用和发展
风洞跳伞设备的主要功能是让跳伞人员借助垂直产生的气流在空气中飘浮飞行。跳伞训练时使用大型风扇向飞行仓内吹送出时速约为195公里/小时（54米/每秒）以上的气流。飞行仓的直径通常在2米2至6米5之间，风速由电脑控制，控制室设置于便于观测飞行区的位置，以方便操作员随时因应飞行人员的体重、技巧、飞行需求而改变气流流量。利用风速调节功能，风洞设备能够满足新运动员空中飘浮体验、特技跳伞、造型跳伞等各种人群、各种阶段的空中跳伞科目训练需求。
因为风洞模拟的垂直气流带给人的感觉，十分近似真正的空中跳伞中的坠落过程，而且便于控制，大大提高了跳伞训练的安全性和效率，所以，世界上几乎所有国家的跳伞训练都会利用风洞进行专门训练。有些国家还专门推广这项运动，在大众娱乐领域培养专项运动人才，举办国际赛事等。
国际风洞协会，International Bodyflight Association，（IBA）成立于2003年，它是行业内第一个协会，它通过支持和培训风洞教练并通过设定该行业如今享有的安全标准来领导该领域。从那时起，这项运动和整个行业得到了极大的发展。现在，IBA拥有50多个风洞，在全球范围内有超过11，000名飞行爱好者。他们还通过积极支持和组织竞赛活动来支持这项运动。2012年举办了首届室内跳伞（风洞）世界杯比赛;2015年成功举办了首届室内跳伞（风洞）世界锦标赛;2019年成功举办美国室内跳伞公开赛。
我国为了顺应跳伞项目国际发展趋势，中国航空运动协会于2013年5月在成都举办了全国首届室内跳伞（风洞）锦标赛;2014年在大连举办了国内首届室内跳伞（风洞）冠军赛。目前我国参与室内跳伞（风洞）运动项目的运动员和社会爱好者、体验者已达数十万人之多。
3 风洞跳伞设备在培养跳伞运动员中的优点
与传统飞机跳伞训练手段相比，使用风洞跳伞设备开展专业跳伞训练具有以下特点和优势：
3.1 提升训练趣味，克服恐惧心理
我国跳伞运动员刚开始跳伞的年龄通常是在14到16周岁，属于青少年阶段，开始跳伞训练时普遍存在好奇和恐惧心理。在训练初期，组织新运动员观看老队员风洞表演，并且进入风洞体验感受空中飘浮，利用年轻运动员的好奇心，增加跳伞训练的趣味性，从而加强他们与跳伞运动的亲密感，提高他们的主观能动性和自我驱动力，客服恐惧心理，使其能在更短的时间内投入到专业跳伞训练中去。
3.2 降低训练风险，提高运动安全
众所周知，跳伞运动属于高危项目，在训练安全方面，风洞训练与传统空中跳伞相比具有2个优点。
（1）与在空中训练不同，风洞训练是在地面的设备内进行，在安全的环境中训练，会大大减轻运动员的心理压力，减少因紧张而产生的错误动作和遇见特情做出的错误判断，提高运动安全。
（2）进行空中训练时，如果运动员出现错误的操作或者错误的判断，很可能导致严重的后果，断送运动生涯。而在风洞内进行训练，即使出现特情，给运动员造成的损伤，一般情况下也比空中训练所带来的伤害小得多。
3.3 缩短训练周期，提升訓练效率
在运动员成为成熟的专业跳伞员后，风洞训练有利于提升专项技能，大大缩短特技和造型等项目训练周期。
（1）相比飞机跳伞容易受到时间、天气、装备、空中管制等因素的影响，风洞训练不受天气条件和空域条件限制，可以大大增加运动员的训练时间。风洞训练设备的引进，使运动员可以全年不间断训练。以河南省跳伞队为例，相比传统飞机跳伞训练方式，运五飞机完成一次高科目3000米训练起降需近50分钟，用于空中坠落时间约为35秒，训效比为1%，按大运动量训练每天10次计算，空中坠落训练时间约6分钟。而使用风洞进行训练，在考虑运动员体能消耗的情况下，每天能够保证2小时以上的训练量，保证了训练的系统性和连续性。在使用风洞训练设备前，我国特技跳伞项目自1978年参加国际跳伞比赛以来，男女特技项目未进入过世界比赛前6名。而河南省跳伞队结合2年多的风洞训练，女子运动员张玲2018年代表中国参加了在保加利亚举行的第35届世界跳伞锦标赛，夺得了女子个人特技冠军，邢亚萍获得季军;2019年阿根廷第十四届跳伞世界杯上，河南女子跳伞运动员邢亚萍获得女子个人特技冠军，李怡瑶获得季军;河南队男子运动员于瑞龙在2019年阿根廷举行的第十四届跳伞世界杯上夺得了男子个人特技冠军，实现了我国在这2个项目上零的突破。
（2）从训练教学的角度看，使用传统飞机跳伞训练，教练员只能通过观看地对空录像后，发现运动员技术动作问题进行纠错教学。而在风洞内进行特技或造型项目训练，教练员可以直观的观察到运动员的技术动作，第一时间发现问题，直接与运动员交流，进行教学，使运动员快速掌握技术要点，突破技术难点。解决了过去飞机跳伞中教练员无法直接进行技术示范的难题。
3.4 节约训练经费，降低训练成本
（1）对使用风洞与使用运五飞机训练作对比得出结论：通过概算，使用运五飞机投入的机组、机务、地勤保障人员及航材、航油消耗等费用按50分钟成本核算约2250元/次;以坠落分钟计算，其训费比为4500元/分钟。而使用风洞进行跳伞训练只消耗电力，不需要其他地面飞行保障等费用，以目前电费价格0.9元/度计算，电机额定功率运行，该系统消耗电力约1000度/小时，折合计算训费为15元/分钟。二者对比，训费比相差300倍。由此可见，风洞训练设备的经济性是极为明显的。
（2）一套进口降落伞的价格约为5万元，自动开伞器约为1.23万元，正常使用寿命为1000次，通过飞机跳伞与风洞训练相结合，可有效降低降落伞使用频率，使降落伞的使用寿命延长一倍，节省了进口伞降器材的经费消耗。
3.5 增加专业技能，解决运动员就业
目前在我国举国体育的体制下，运动员除了专业技术外没有更多的工作技能和经验，退役后主要有2条路，一是晋升为教练员，开展教学工作;二是离队后自主择业，选择从事与运动相关的工作。随着风洞跳伞这项运动在国内大众娱乐方面的普及和发展，专业的教练员和表演者是未来3-5年内需求的人才，此类专业技术人才很难在短时间内培养出来，而接受过风洞跳伞训练的退役运动员，正是这类人才的最佳人选。既可以让退役的跳伞运动员们在从业方面有更多的选择和发展，也能够有效地推广跳伞运动，让这项运动在国内发展壮大。
4 结论
综上所述，在跳伞训练中利用风洞跳伞设备对运动员进行训练，对于中国跳伞运动员来说优点和益处是巨大的，不仅有利于缩短训练周期，节约训练经费，提升成绩，更能解决运动员退役后的人生发展。最后，愿我们一起为我国跳伞运动的持续健康发展做出共同的努力。
（作者单位：河南省航空运动管理中心）
1.1 风洞（wind tunnel）
即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而不同。
世界上公认的第一个风洞是英国人韦纳姆（E.Mariotte）于1869～1871年建成，并测量了物体与空气相对运动时受到的阻力。它是一个两端开口的木箱，截面45.7厘米×45.7厘米，长3.05米。美国的O.莱特和W.莱特兄弟在他们成功地进行世界上第一次动力飞行之前，于1900年建造了一个风洞，截面40.6厘米×40.6厘米，长1.8米，气流速度40～56.3千米/小时。1901年莱特兄弟又建造了风速12米/秒的风洞，为他们的飞机进行有关的实验测试。
风洞是空气动力学研究和试验中最广泛使用的工具。它的产生和发展是同航空航天科学的发展紧密相关的。风洞广泛用于研究空气动力学的基本规律，以验证和发展有关理论，并直接为各种飞行器的研制服务，通过风洞实验来确定飞行器的气动布局和评估其气动性能。
因为风洞的控制性佳，可重复性高，现今风洞广泛用于制造业及运动领域。由于风洞内的强风足以支撑人体体重在室内“悬浮”，可以模拟人体在空中下落过程，一些国家开始利用风洞对跳伞运动员进行训练，使其运动员在空中更好的控制自身动作和心理，从而达到安全高效的训练成果。
1.2 跳伞风洞设备
跳伞所用的风洞以垂直风洞（Vertical wind tunnel）为主，是一种从底部以垂直方式发出气流或从顶部吸出气流的风洞。它的主要结构包括风机、风道、收缩段、飞行仓、控制室等。从外观结构上分为室内风洞和室外风洞;从驱动形式上分为直吹型风洞和循环型风洞。
2 风洞跳伞设备在跳伞运动中的应用和发展
风洞跳伞设备的主要功能是让跳伞人员借助垂直产生的气流在空气中飘浮飞行。跳伞训练时使用大型风扇向飞行仓内吹送出时速约为195公里/小时（54米/每秒）以上的气流。飞行仓的直径通常在2米2至6米5之间，风速由电脑控制，控制室设置于便于观测飞行区的位置，以方便操作员随时因应飞行人员的体重、技巧、飞行需求而改变气流流量。利用风速调节功能，风洞设备能够满足新运动员空中飘浮体验、特技跳伞、造型跳伞等各种人群、各种阶段的空中跳伞科目训练需求。
因为风洞模拟的垂直气流带给人的感觉，十分近似真正的空中跳伞中的坠落过程，而且便于控制，大大提高了跳伞训练的安全性和效率，所以，世界上几乎所有国家的跳伞训练都会利用风洞进行专门训练。有些国家还专门推广这项运动，在大众娱乐领域培养专项运动人才，举办国际赛事等。
国际风洞协会，International Bodyflight Association，（IBA）成立于2003年，它是行业内第一个协会，它通过支持和培训风洞教练并通过设定该行业如今享有的安全标准来领导该领域。从那时起，这项运动和整个行业得到了极大的发展。现在，IBA拥有50多个风洞，在全球范围内有超过11，000名飞行爱好者。他们还通过积极支持和组织竞赛活动来支持这项运动。2012年举办了首届室内跳伞（风洞）世界杯比赛;2015年成功举办了首届室内跳伞（风洞）世界锦标赛;2019年成功举办美国室内跳伞公开赛。
我国为了顺应跳伞项目国际发展趋势，中国航空运动协会于2013年5月在成都举办了全国首届室内跳伞（风洞）锦标赛;2014年在大连举办了国内首届室内跳伞（风洞）冠军赛。目前我国参与室内跳伞（风洞）运动项目的运动员和社会爱好者、体验者已达数十万人之多。
3 风洞跳伞设备在培养跳伞运动员中的优点
与传统飞机跳伞训练手段相比，使用风洞跳伞设备开展专业跳伞训练具有以下特点和优势：
3.1 提升训练趣味，克服恐惧心理
我国跳伞运动员刚开始跳伞的年龄通常是在14到16周岁，属于青少年阶段，开始跳伞训练时普遍存在好奇和恐惧心理。在训练初期，组织新运动员观看老队员风洞表演，并且进入风洞体验感受空中飘浮，利用年轻运动员的好奇心，增加跳伞训练的趣味性，从而加强他们与跳伞运动的亲密感，提高他们的主观能动性和自我驱动力，客服恐惧心理，使其能在更短的时间内投入到专业跳伞训练中去。
3.2 降低训练风险，提高运动安全
众所周知，跳伞运动属于高危项目，在训练安全方面，风洞训练与传统空中跳伞相比具有2个优点。
（1）与在空中训练不同，风洞训练是在地面的设备内进行，在安全的环境中训练，会大大减轻运动员的心理压力，减少因紧张而产生的错误动作和遇见特情做出的错误判断，提高运动安全。
（2）进行空中训练时，如果运动员出现错误的操作或者错误的判断，很可能导致严重的后果，断送运动生涯。而在风洞内进行训练，即使出现特情，给运动员造成的损伤，一般情况下也比空中训练所带来的伤害小得多。
3.3 缩短训练周期，提升訓练效率
在运动员成为成熟的专业跳伞员后，风洞训练有利于提升专项技能，大大缩短特技和造型等项目训练周期。
（1）相比飞机跳伞容易受到时间、天气、装备、空中管制等因素的影响，风洞训练不受天气条件和空域条件限制，可以大大增加运动员的训练时间。风洞训练设备的引进，使运动员可以全年不间断训练。以河南省跳伞队为例，相比传统飞机跳伞训练方式，运五飞机完成一次高科目3000米训练起降需近50分钟，用于空中坠落时间约为35秒，训效比为1%，按大运动量训练每天10次计算，空中坠落训练时间约6分钟。而使用风洞进行训练，在考虑运动员体能消耗的情况下，每天能够保证2小时以上的训练量，保证了训练的系统性和连续性。在使用风洞训练设备前，我国特技跳伞项目自1978年参加国际跳伞比赛以来，男女特技项目未进入过世界比赛前6名。而河南省跳伞队结合2年多的风洞训练，女子运动员张玲2018年代表中国参加了在保加利亚举行的第35届世界跳伞锦标赛，夺得了女子个人特技冠军，邢亚萍获得季军;2019年阿根廷第十四届跳伞世界杯上，河南女子跳伞运动员邢亚萍获得女子个人特技冠军，李怡瑶获得季军;河南队男子运动员于瑞龙在2019年阿根廷举行的第十四届跳伞世界杯上夺得了男子个人特技冠军，实现了我国在这2个项目上零的突破。
（2）从训练教学的角度看，使用传统飞机跳伞训练，教练员只能通过观看地对空录像后，发现运动员技术动作问题进行纠错教学。而在风洞内进行特技或造型项目训练，教练员可以直观的观察到运动员的技术动作，第一时间发现问题，直接与运动员交流，进行教学，使运动员快速掌握技术要点，突破技术难点。解决了过去飞机跳伞中教练员无法直接进行技术示范的难题。
3.4 节约训练经费，降低训练成本
（1）对使用风洞与使用运五飞机训练作对比得出结论：通过概算，使用运五飞机投入的机组、机务、地勤保障人员及航材、航油消耗等费用按50分钟成本核算约2250元/次;以坠落分钟计算，其训费比为4500元/分钟。而使用风洞进行跳伞训练只消耗电力，不需要其他地面飞行保障等费用，以目前电费价格0.9元/度计算，电机额定功率运行，该系统消耗电力约1000度/小时，折合计算训费为15元/分钟。二者对比，训费比相差300倍。由此可见，风洞训练设备的经济性是极为明显的。
（2）一套进口降落伞的价格约为5万元，自动开伞器约为1.23万元，正常使用寿命为1000次，通过飞机跳伞与风洞训练相结合，可有效降低降落伞使用频率，使降落伞的使用寿命延长一倍，节省了进口伞降器材的经费消耗。
3.5 增加专业技能，解决运动员就业
目前在我国举国体育的体制下，运动员除了专业技术外没有更多的工作技能和经验，退役后主要有2条路，一是晋升为教练员，开展教学工作;二是离队后自主择业，选择从事与运动相关的工作。随着风洞跳伞这项运动在国内大众娱乐方面的普及和发展，专业的教练员和表演者是未来3-5年内需求的人才，此类专业技术人才很难在短时间内培养出来，而接受过风洞跳伞训练的退役运动员，正是这类人才的最佳人选。既可以让退役的跳伞运动员们在从业方面有更多的选择和发展，也能够有效地推广跳伞运动，让这项运动在国内发展壮大。
4 结论
综上所述，在跳伞训练中利用风洞跳伞设备对运动员进行训练，对于中国跳伞运动员来说优点和益处是巨大的，不仅有利于缩短训练周期，节约训练经费，提升成绩，更能解决运动员退役后的人生发展。最后，愿我们一起为我国跳伞运动的持续健康发展做出共同的努力。
（作者单位：河南省航空运动管理中心）