自由式滑雪空中技巧是冬奧會最具觀賞性的比賽項目之一，運動員要在空中做出一系列高難度空翻、轉(zhuǎn)體等動作，穩(wěn)定落地滑行，才能完成比賽。因動作技術(shù)要求極高、動作難度大，運動員頭部保護(hù)至關(guān)重要。頭盔是這項運動的核心裝備。

　　2020年，大連理工大學(xué)“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與輕量化設(shè)計”國防科技創(chuàng)新團(tuán)隊，在國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項的支持下啟動滑雪頭盔研發(fā)。2021年，成功研制出新一代高科技滑雪頭盔。

　　大連理工大學(xué)程耿東院士指導(dǎo)、王博教授牽頭的科研團(tuán)隊用10余年研發(fā)出“航天新型輕質(zhì)高承載結(jié)構(gòu)及其高效優(yōu)化設(shè)計”技術(shù)。這一技術(shù)可為航天裝備進(jìn)行有效的輕量化設(shè)計，成功運用在長征五號、長征七號等多型運載火箭上，尤其為我國體積最大的運載火箭長征五號減重1145公斤。如何將高?？蒲袃?yōu)勢運用到運動裝備中？大連理工大學(xué)“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與輕量化設(shè)計”國防科技創(chuàng)新團(tuán)隊經(jīng)過科研論證，努力尋找航天和運動裝備的結(jié)合點，并將這一航天科技成果運用到滑雪頭盔研發(fā)中。

　　追求結(jié)構(gòu)輕質(zhì)的同時兼具高防護(hù)性能，正是航天科技和運動護(hù)具研發(fā)的相通之處。大連理工大學(xué)團(tuán)隊運用長征五號運載火箭外殼設(shè)計技術(shù)研發(fā)的頭盔，已通過歐洲滑雪頭盔安全標(biāo)準(zhǔn)測試，重量只有700克，在不大幅增加厚度和重量的前提下，防護(hù)性能比歐洲標(biāo)準(zhǔn)高出至少20%。

　　“頭盔外殼和火箭中常見的曲面壁板類似，都要達(dá)到四兩撥千斤的效果。但不一樣的是，頭盔顛覆了火箭在規(guī)則圓柱面上直線加筋的設(shè)計，需要有異形曲面加筋的新技術(shù)突破。”大連理工大學(xué)教授郝鵬說，頭盔內(nèi)外殼大量的曲線加筋，可有效改善頭盔受到?jīng)_擊載荷后的傳力路徑，使得頭盔抗沖擊效率更高，對運動員起到很好的保護(hù)作用。

　　“設(shè)計中，每一根曲筋會帶來7個設(shè)計變量，而頭盔包含了數(shù)十根曲筋，布局中曲筋的寬度、截面都需要做到極致的優(yōu)化。我們做了變量凝聚、智能優(yōu)化設(shè)計等算法層面的技術(shù)突破，在世界范圍內(nèi)首次將曲線加筋應(yīng)用到滑雪頭盔的外殼蒙皮上。”郝鵬說。

　　記者了解到，在頭盔材料方面，國防科技創(chuàng)新團(tuán)隊在大量測試后使用碳纖維、玻璃纖維、彈性體3種成分合成的新材料，在維持沖擊韌度不變的情況下，能讓頭盔的剛度提高4倍，拉伸強(qiáng)度提高3倍。此外，該團(tuán)隊還系統(tǒng)搜集了中國運動員的頭圍數(shù)據(jù)，開展面向亞洲人頭型的定制化設(shè)計，提高了中國運動員長時間佩戴的舒適度。

　　大連理工大學(xué)首次將力學(xué)研究成果運用到運動裝備上。“科技助力奧運等重點國際賽事，是高?？蒲袌F(tuán)隊未來一個非常好的探索方向。”大連理工大學(xué)教授李曉杰說。（經(jīng)濟(jì)日報記者 蘇大鵬）