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騎自行車的人都喜歡空氣動力學(xué)的裝備：空氣動力學(xué)自行車，空氣動力學(xué)輪組，空氣動力學(xué)騎行頭盔，甚至空氣動力學(xué)智能碼表，Oh，糟糕這是心動的感覺！ 但我們真的知道這些欺騙風(fēng)的裝備是如何工作的嗎？或者說“空氣動力學(xué)”到底意味著什么? 這些空氣動力輪組能夠輕松地保持速度嗎? 當(dāng)你騎得不是很快的時候，空氣動力學(xué)重要嗎? 你的騎行姿態(tài)夠氣動嗎? 我們聘請了業(yè)內(nèi)頂尖的空氣動力學(xué)專家來解決這些亟待解決的疑問。以下是我們所這篇文章給大家?guī)�來的干貨�?/span>

空氣動力學(xué)的定義  

在你騎行中要克服的所有阻力中，兩個最大的阻力是：空氣阻力和(當(dāng)路面向上傾斜時)重力。 你可以呆在平地上騎行避免后者，但除非去月球旅行，否則你就不可能避開空氣阻力。 即使是在完全無風(fēng)的日子里，你騎車也會產(chǎn)生空氣阻力，而且你騎得越快，空氣阻力就越大。 當(dāng)騎行速度超過每小時9英里（14.5公里）時，它就是最主要的阻力。 當(dāng)騎行速度達(dá)到每小時30英里（48公里）時，你90%的動力都用于克服科學(xué)家所說的空氣阻力。 雖然空氣動力學(xué)是研究流動空氣的特性以及空氣與固體之間的相互作用，但作為騎行愛好者的你也應(yīng)該了解如何減少阻力。 這里快速回顧一下你面臨的兩種主要阻力：壓力差阻力和表面摩擦阻力。  

壓力差阻力  

當(dāng)你騎行時，你與空氣粒子猛烈碰撞，空氣會被壓縮，然后在你身上流過時它們變得間隔開來；從前面到后面的氣壓差產(chǎn)生了阻力。 空氣動力學(xué)外形設(shè)計通過減小壓力差來減少壓力阻力，讓空氣在你前方更順暢地流動，減少你身后的低壓尾跡。  

表面摩擦阻力  

你的身體和移動的空氣粒子之間有摩擦，你周圍的空氣層之間也有摩擦。 你身體上方的空氣是靜止的；空氣快速、自由地流過身體。 這些區(qū)域之間的過渡產(chǎn)生了摩擦，產(chǎn)生了阻力。 可以通過減少表面摩擦阻力來減少總體阻力，就像你看到的高爾夫球上的蜂窩狀凹面或皮衣肩部的紋理材料。

澳大利亞莫納什大學(xué)應(yīng)用空氣動力學(xué)博士，Cannondale設(shè)計工程師內(nèi)森.巴里說:“表面光潔度通過使接近表面的空氣更加湍流而增加了皮膚摩擦。這樣做的好處是紊流邊界層有更好的能量傳遞，這使得氣流在圓形表面停留的時間更長，從而減少了壓力阻力�！�  

有一種誤解，認(rèn)為空氣動力學(xué)只在車手速度快時才重要。 “人們會說，‘我的速度不夠快，不需要空氣動力學(xué)設(shè)備，’”巴里解釋道： “良好的空氣動力學(xué)也能為慢速騎手節(jié)省更多時間�！�

的確，你速度得越快，消耗你力氣的空氣阻力就越大。 把你的速度從32公里/小時提高到64公里/小時，產(chǎn)生的并不是雙倍的空氣阻力，而是呈幾何數(shù)量增加的接近8倍的空氣阻力�！霸诮咏�每小時48公里的速度下，90%的動力都用于克服空氣阻力。” 巴里說：“即使在相對較慢的速度下，你的大部分力氣也會用于克服空氣阻力。 ”  

巴里說：“在每小時16公里的速度下，一半的動力要克服空氣阻力。 你騎行速度越慢，空氣動力學(xué)就能幫你節(jié)省更多的時間，因為你花在路上的總時間更多。 如果你以每小時29公里的速度騎行，你仍然可以通過減少空氣阻力而節(jié)省大部分時間�！�  

▲就算在山地爬坡賽，爬坡車也完成了向氣動車的進(jìn)化。（延伸閱讀參考：《流言終結(jié)者：空氣動力學(xué)車架等于爬坡慢？》）

▲氣動設(shè)計就像公路車的基因已經(jīng)傳承到了各個領(lǐng)域，包括碎石車，馬山黨也為此歡欣鼓舞。

減少空氣阻力甚至可以幫助你更快地爬坡。 巴里說:“在大約6%坡度的地形上，一輛氣動外形設(shè)計的自行車將比輕型自行車更快，或者相當(dāng)于更強壯的精英水平車手爬升7%坡度地形�！� 在這個坡度上，同等重量情況你可以節(jié)省更多的力氣。  

當(dāng)以功率來科學(xué)計算時，良好的空氣動力學(xué)可以等同于輕松地保持速度和節(jié)約身體能量。 你的氣動學(xué)裝備可以大大減少空氣阻力，所以你可以用更少的力氣騎得更遠(yuǎn)更快。 讓我們來看看什么是最重要的。

自行車  

不列顛哥倫比亞省西蒙弗雷澤大學(xué)的空氣動力學(xué)運動研究顧問Len Brownlie博士說，你的自行車占總阻力的30%，這是非常重要的，特別是對于那些在自行車上沒有使用空氣動力學(xué)騎行姿態(tài)的車手。 他說:“如果你身體靈活度不是很高，或者你的身體構(gòu)造不能讓你長時間地保持空氣動力學(xué)騎行姿態(tài)，那么一輛可以減少空氣阻力的自行車可以幫助你彌補這一點，不管你在任何時候，空氣動力學(xué)外形設(shè)計的自行車總是為你踏實而默默無聞地為你減阻�！�  

對于自行車本身來說，即使一開始騎自行車速度很快，  但管形氣動優(yōu)化依然可以節(jié)省大量的時間。

舉個例子，在Cannondale的工程師測試SystemSix時，他們發(fā)現(xiàn)如果和另一輛普通公路車使用了相同的車輪，那么在40K計時賽程中，SystemSix的車手可以節(jié)省兩分鐘的時間。SystemSix是該品牌設(shè)計的第一款徹底的空氣動力學(xué)公路車，而Evo是一款比賽用車。 

如果你把空氣動力自行車和傳統(tǒng)的低框輪組賽車相比，節(jié)省的時間更接近3分鐘。 巴里說：“正確的操控駕駛艙設(shè)計有很大的影響，在空氣阻力的最前方，將傳統(tǒng)的圓管外形車把優(yōu)化為氣動外形車把對減少阻力是非常重要的�！�  

▲Cannondale KNOT車把，傳統(tǒng)圓管被拍扁了就成了氣動管型。

▲SCOTT SYNCROS CRESTON IC SL

▲Bontrager Aeolus RSL

各大廠商推出的一體氣動車把，在這條路上，只有想不到，沒有做不出，大家都配上鏡受限于篇幅有限，就不一一列舉了。

▲Cannondale與Palace Skateboards推出的聯(lián)名涂裝款SystemSix氣動戰(zhàn)車

更為有趣的是，碟盤剎車不僅僅提高了減速或停止的制動能力， 巴里解釋道：這還是一個更符合空氣動力學(xué)的車架結(jié)構(gòu)。 如果放棄傳統(tǒng)圈剎而采用碟剎，那么在設(shè)計上就有很大的自由度。 在減阻方面，你會看到很多改進(jìn)。”  

騎行頭盔  

根據(jù)布朗利的研究，在以每小時50公里速度行駛的40K賽程中，使用經(jīng)典的氣動TT頭盔而不是標(biāo)準(zhǔn)的公路車頭盔可以為你節(jié)省超過1分鐘的時間。 但是TT頭盔是出了名的舒適度差和各種使用限制。 幸運的是，今天的氣動頭盔比以往任何時候都更好、更舒適。 “現(xiàn)代氣動頭盔，如Giro Vanquish和Specialized S-Works Evade II，在空氣動力學(xué)方面非常接近傳統(tǒng)的全覆蓋TT頭盔，但它們更舒適�！�

▲Specialized S-Works Evade

▲Giro Vanquish

布朗利說道：“如果要選擇一個氣動頭盔來提高運動表現(xiàn)，我會選擇其中一個�！�  

騎行裝備 

以40K計時賽為例，同樣功率相同的車手，穿著最先進(jìn)的緊身騎行服的車手要比穿著一件不合身的俱樂部騎行服車手，領(lǐng)先超過兩分鐘完成比賽。布朗利說道，工程師把騎行服的減阻作為主要研究方向，他還曾與耐克公司合作開發(fā)了一款擾流器設(shè)計(有點像一系列小翅膀)的競技運動服。  

布朗利說，對于田徑短跑運動員來說，他們可以減少10%的阻力，這相當(dāng)于100米的成績提高1%。 “有一些自行車服裝制造商已經(jīng)開發(fā)出類似的計時賽騎行服，這些有擾流效應(yīng)充滿紋理質(zhì)感的面料，把他們設(shè)計到肩膀，上臂到肘部，大腿等迎風(fēng)面部位，這使得粗糙的空氣流過你的四肢和保持接近身體時產(chǎn)生更少的阻力。”  

然而，布朗利指出：“這種減阻效果也存在著邊際遞減效應(yīng)，我們最近對計時賽騎行服進(jìn)行的風(fēng)洞測試顯示，一些宇航服的設(shè)計可能因為有太多的紋理面料而走極端；我們測試的最低阻力套裝將紋理面料限制在肩膀和上臂，依靠與氣流對齊的接縫設(shè)計，面料非常光滑和緊致。在我們的測試中，騎行服生產(chǎn)商Castelli、Sugoi和Bioracer提供了最好的減阻效果�！�  

▲曾被列入“UCI禁用”范圍的TT計時賽連體騎行服，經(jīng)過風(fēng)洞測試，可見Castelli騎行服強大的研發(fā)實力。

輪組

布朗利說：“車輪結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，再加上它們搭配了輪胎，可以極大地改變阻力。幾年前，我們用五家不同輪胎制造商生產(chǎn)的輪胎進(jìn)行了相同的空氣動力學(xué)前輪測試。 我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，選擇不同的輪組，車輪阻力的變化幅度高達(dá)9%。 但總的來說，60毫米到90毫米框高的輪圈會最大程度地減少空氣阻力�！� 

▲ROVAL RAPIDE CLX，前輪框高51mm，后輪框高60mm。

根據(jù)巴里對SystemSix和它的新款Knot64氣動輪組的研究，優(yōu)秀的氣動輪組節(jié)省的時間是顯著的。 即使是在氣動外形公路車上，與典型的30毫米框高合金訓(xùn)練輪組相比，氣動外形輪組也能在300瓦的40K TT賽上節(jié)省48秒。  

當(dāng)你想要減少阻力時，首先要看鏡子。 你，作為騎手，比你的自行車大，占迎風(fēng)抗阻總體截面的70%到80%，布朗利解釋道。  毫無疑問，降低你的軀干可以明顯減少了迎風(fēng)抗阻面和總體阻力。 在達(dá)到收益遞減點的速度比你想象的要快。 巴里和莫納什大學(xué)的一組研究人員進(jìn)行了一項研究，他們模擬在騎行速度為45公里/小時風(fēng)阻情況下，用一系列手部和身體姿勢來模擬精英公路賽和鐵人三項賽速度。

最高的阻力位置是經(jīng)典的垂直騎行位置，騎手手握手變位置時，這需要430瓦克服空氣阻力。 手握下把位時可以節(jié)省一點能量，需要417瓦。 通過彎曲肘部和下壓腰部趴低時可以節(jié)省更多的能量，需要385瓦。 但最有效的空氣動力學(xué)姿勢實際上是手握手變，手臂彎曲，前臂與地面平行。 在這種姿勢下，車手只需要372瓦的功率，相比最初的手變位姿勢節(jié)省了13.4%的功率。

▲三種不同的騎行姿態(tài)，可以看到圖三比圖一更為有效的降低了軀干位置，減少了風(fēng)阻，節(jié)省了功率。

（關(guān)于以上九種騎行姿勢的延伸學(xué)習(xí)大家可以閱讀這篇：《學(xué)術(shù)派丨9種騎行姿勢哪家強？讓數(shù)據(jù)來告訴你》）

對于一個在40K計時賽程中輸出300瓦功率的車手來說，簡單的姿勢調(diào)整(彎曲肘部和降低軀干)，就可以從起點到終點縮短近3分鐘。  

▲TT騎行姿態(tài)

但事實證明，有一種看法被過度氣動化渲染了。 研究表明，隨著車手騎行姿勢的改變也會影響他們的呼吸和功率輸出。 在一項研究中，19名訓(xùn)練有素的車手進(jìn)行了一系列的力量測試，從軀干與水平方向呈24°角開始，逐漸下降到0°角（或盡可能接近0，當(dāng)然不是每個車手的腰部都能柔韌到爬得如此之低）。 測試的每個性能參數(shù)：包括功率、心率、踏頻、V02 max和峰值功率輸出都隨著軀干角度的下降而惡化。

 功率輸出從最高位下降到最低位，下降了14%(51瓦)。 當(dāng)然，車手的迎風(fēng)截面也減少了(最多14%)，因為他們騎行姿態(tài)變得更低了，所以他們在現(xiàn)實世界的條件下會有更多的空氣動力學(xué)優(yōu)勢。 然而，研究人員得出的結(jié)論是，最低坐姿阻礙了車手的最佳功率輸出表現(xiàn)，這使得即便是訓(xùn)練有素的PRO們也應(yīng)該避免這種坐姿。所以對于氣動騎行姿態(tài)，這是一個在功率輸出受損和獲得空氣動力優(yōu)勢之間的權(quán)衡博弈，各有利弊。  

Peaks Coaching Group的功率訓(xùn)練專家亨特·艾倫(Hunter Allen)說:“用功率計來測試自己是相當(dāng)簡單可行的，除此之外你也可以簡單地用速度和RPE(自感用力的頻率)來測試�！� 以下是他的建議:  

設(shè)定一個基準(zhǔn)線：找一段平坦的路，這樣你就可以不受干擾地騎車了。 把你的自行車碼表蓋起來，這樣你就看不見你的騎行數(shù)據(jù)了。 然后，用你的正常騎行姿態(tài)，以6級的RPE（1——10級，6級為略感吃力，10級是你能做到的最大難度。）做兩次折返騎行，檢查并記錄你的平均速度。  

自我測試：將軀干降低幾度。 同樣，不要看你的騎行數(shù)據(jù)，在相同的RPE上重復(fù)測試。 檢查并記錄你的平均速度。 以逐漸降低的騎行姿勢重復(fù)這個測試(不要讓自己筋疲力盡)，直到你的平均速度減慢。  

伸展和訓(xùn)練：保持你的最低位騎行姿勢，堅持三周，每周至少騎車三次，包括在周末的長距離騎行，在這段時間里，每天伸展你的腿筋、臀肌、小腿、股四頭肌和臀部屈肌。  

重新測試：三周后，重新測試自己，看看你現(xiàn)在是否能在那個姿勢騎得更快。 如果是，再低一點，看看能不能再低一點。 如果不是，將你的姿勢恢復(fù)到你記錄的最快平均速度。  

責(zé)任編輯：KzMe