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騎自行車的人都喜歡空氣動(dòng)力學(xué)的裝備：空氣動(dòng)力學(xué)自行車，空氣動(dòng)力學(xué)輪組，空氣動(dòng)力學(xué)騎行頭盔，甚至空氣動(dòng)力學(xué)智能碼表，Oh，糟糕這是心動(dòng)的感覺(jué)！ 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(shuō)“空氣動(dòng)力學(xué)”到底意味著什么? 這些空氣動(dòng)力輪組能夠輕松地保持速度嗎? 當(dāng)你騎得不是很快的時(shí)候，空氣動(dòng)力學(xué)重要嗎? 你的騎行姿態(tài)夠氣動(dòng)嗎? 我們聘請(qǐng)了業(yè)內(nèi)頂尖的空氣動(dòng)力學(xué)專家來(lái)解決這些亟待解決的疑問(wèn)。以下是我們所這篇文章給大家?guī)��?lái)的干貨。

空氣動(dòng)力學(xué)的定義  

在你騎行中要克服的所有阻力中，兩個(gè)最大的阻力是：空氣阻力和(當(dāng)路面向上傾斜時(shí))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(kāi)空氣阻力。 即使是在完全無(wú)風(fēng)的日子里，你騎車也會(huì)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(guò)每小時(shí)9英里（14.5公里）時(shí)，它就是最主要的阻力。 當(dāng)騎行速度達(dá)到每小時(shí)30英里（48公里）時(shí)，你90%的動(dòng)力都用于克服科學(xué)家所說(shuō)的空氣阻力。 雖然空氣動(dòng)力學(xué)是研究流動(dòng)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(ài)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(shí)，你與空氣粒子猛烈碰撞，空氣會(huì)被壓縮，然后在你身上流過(guò)時(shí)它們變得間隔開(kāi)來(lái)；從前面到后面的氣壓差產(chǎn)生了阻力。 空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)通過(guò)減小壓力差來(lái)減少壓力阻力，讓空氣在你前方更順暢地流動(dòng)，減少你身后的低壓尾跡。  

表面摩擦阻力  

你的身體和移動(dòng)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(guò)身體。 這些區(qū)域之間的過(guò)渡產(chǎn)生了摩擦，產(chǎn)生了阻力。 可以通過(guò)減少表面摩擦阻力來(lái)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(dòng)力學(xué)博士，Cannondale設(shè)計(jì)工程師內(nèi)森.巴里說(shuō):“表面光潔度通過(guò)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(shí)間更長(zhǎng)，從而減少了壓力阻力�！�  

有一種誤解，認(rèn)為空氣動(dòng)力學(xué)只在車手速度快時(shí)才重要。 “人們會(huì)說(shuō)，‘我的速度不夠快，不需要空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)備，’”巴里解釋道： “良好的空氣動(dòng)力學(xué)也能為慢速騎手節(jié)省更多時(shí)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(shí)提高到64公里/小時(shí)，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。“在接近每小時(shí)48公里的速度下，90%的動(dòng)力都用于克服空氣阻力。” 巴里說(shuō)：“即使在相對(duì)較慢的速度下，你的大部分力氣也會(huì)用于克服空氣阻力。 ”  

巴里說(shuō)：“在每小時(shí)16公里的速度下，一半的動(dòng)力要克服空氣阻力。 你騎行速度越慢，空氣動(dòng)力學(xué)就能幫你節(jié)省更多的時(shí)間，因?yàn)槟慊ㄔ诼飞系目倳r(shí)間更多。 如果你以每小時(shí)29公里的速度騎行，你仍然可以通過(guò)減少空氣阻力而節(jié)省大部分時(shí)間�！�  

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

▲氣動(dòng)設(shè)計(jì)就像公路車的基因已經(jīng)傳承到了各個(gè)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(shuō):“在大約6%坡度的地形上，一輛氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的自行車將比輕型自行車更快，或者相當(dāng)于更強(qiáng)壯的精英水平車手爬升7%坡度地形�！� 在這個(gè)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(lái)科學(xué)計(jì)算時(shí)，良好的空氣動(dòng)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(dòng)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(lái)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(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)研究顧問(wèn)Len Brownlie博士說(shuō)，你的自行車占總阻力的30%，這是非常重要的，特別是對(duì)于那些在自行車上沒(méi)有使用空氣動(dòng)力學(xué)騎行姿態(tài)的車手。 他說(shuō):“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(zhǎng)時(shí)間地保持空氣動(dòng)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(bǔ)這一點(diǎn)，不管你在任何時(shí)候，空氣動(dòng)力學(xué)外形設(shè)計(jì)的自行車總是為你踏實(shí)而默默無(wú)聞地為你減阻�！�  

對(duì)于自行車本身來(lái)說(shuō)，即使一開(kāi)始騎自行車速度很快，  但管形氣動(dòng)優(yōu)化依然可以節(jié)省大量的時(shí)間。

舉個(gè)例子，在Cannondale的工程師測(cè)試SystemSix時(shí)，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(jì)時(shí)賽程中，SystemSix的車手可以節(jié)省兩分鐘的時(shí)間。SystemSix是該品牌設(shè)計(jì)的第一款徹底的空氣動(dòng)力學(xué)公路車，而Evo是一款比賽用車。 

如果你把空氣動(dòng)力自行車和傳統(tǒng)的低框輪組賽車相比，節(jié)省的時(shí)間更接近3分鐘。 巴里說(shuō)：“正確的操控駕駛艙設(shè)計(jì)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(dòng)外形車把對(duì)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(dòng)管型。

▲SCOTT SYNCROS CRESTON IC SL

▲B(niǎo)ontrager Aeolus RSL

各大廠商推出的一體氣動(dòng)車把，在這條路上，只有想不到，沒(méi)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(dòng)戰(zhàn)車

更為有趣的是，碟盤(pán)剎車不僅僅提高了減速或停止的制動(dòng)能力， 巴里解釋道：這還是一個(gè)更符合空氣動(dòng)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(jì)上就有很大的自由度。 在減阻方面，你會(huì)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(shí)50公里速度行駛的40K賽程中，使用經(jīng)典的氣動(dòng)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(guò)1分鐘的時(shí)間。 但是TT頭盔是出了名的舒適度差和各種使用限制。 幸運(yùn)的是，今天的氣動(dòng)頭盔比以往任何時(shí)候都更好、更舒適。 “現(xiàn)代氣動(dòng)頭盔，如Giro Vanquish和Specialized S-Works Evade II，在空氣動(dòng)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(shuō)道：“如果要選擇一個(gè)氣動(dòng)頭盔來(lái)提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，我會(huì)選擇其中一個(gè)�！�  

騎行裝備 

以40K計(jì)時(shí)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(lè)部騎行服車手，領(lǐng)先超過(guò)兩分鐘完成比賽。布朗利說(shuō)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(kāi)發(fā)了一款擾流器設(shè)計(jì)(有點(diǎn)像一系列小翅膀)的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)服。  

布朗利說(shuō)，對(duì)于田徑短跑運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，他們可以減少10%的阻力，這相當(dāng)于100米的成績(jī)提高1%。 “有一些自行車服裝制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出類似的計(jì)時(shí)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?cè)O(shè)計(jì)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(guò)你的四肢和保持接近身體時(shí)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(duì)計(jì)時(shí)賽騎行服進(jìn)行的風(fēng)洞測(cè)試顯示，一些宇航服的設(shè)計(jì)可能因?yàn)橛刑�多的紋理面料而走極端；我們測(cè)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(duì)齊的接縫設(shè)計(jì)，面料非常光滑和緊致。在我們的測(cè)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(jì)時(shí)賽連體騎行服，經(jīng)過(guò)風(fēng)洞測(cè)試，可見(jiàn)Castelli騎行服強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力。

輪組

布朗利說(shuō)：“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(dòng)力學(xué)前輪測(cè)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(lái)說(shuō)，60毫米到90毫米框高的輪圈會(huì)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(duì)SystemSix和它的新款Knot64氣動(dòng)輪組的研究，優(yōu)秀的氣動(dòng)輪組節(jié)省的時(shí)間是顯著的。 即使是在氣動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(wú)疑問(wèn)，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(diǎn)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(xiàng)研究，他們模擬在騎行速度為45公里/小時(shí)風(fēng)阻情況下，用一系列手部和身體姿勢(shì)來(lái)模擬精英公路賽和鐵人三項(xiàng)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(shí)，這需要430瓦克服空氣阻力。 手握下把位時(shí)可以節(jié)省一點(diǎn)能量，需要417瓦。 通過(guò)彎曲肘部和下壓腰部趴低時(shí)可以節(jié)省更多的能量，需要385瓦。 但最有效的空氣動(dòng)力學(xué)姿勢(shì)實(shí)際上是手握手變，手臂彎曲，前臂與地面平行。 在這種姿勢(shì)下，車手只需要372瓦的功率，相比最初的手變位姿勢(shì)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(shì)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(shì)哪家強(qiáng)？讓數(shù)據(jù)來(lái)告訴你》）

對(duì)于一個(gè)在40K計(jì)時(shí)賽程中輸出300瓦功率的車手來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單的姿勢(shì)調(diào)整(彎曲肘部和降低軀干)，就可以從起點(diǎn)到終點(diǎn)縮短近3分鐘。  

▲TT騎行姿態(tài)

但事實(shí)證明，有一種看法被過(guò)度氣動(dòng)化渲染了。 研究表明，隨著車手騎行姿勢(shì)的改變也會(huì)影響他們的呼吸和功率輸出。 在一項(xiàng)研究中，19名訓(xùn)練有素的車手進(jìn)行了一系列的力量測(cè)試，從軀干與水平方向呈24°角開(kāi)始，逐漸下降到0°角（或盡可能接近0，當(dāng)然不是每個(gè)車手的腰部都能柔韌到爬得如此之低）。 測(cè)試的每個(gè)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?yàn)樗麄凃T行姿態(tài)變得更低了，所以他們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界的條件下會(huì)有更多的空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì)。 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(duì)于氣動(dòng)騎行姿態(tài)，這是一個(gè)在功率輸出受損和獲得空氣動(dòng)力優(yōu)勢(shì)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(shuō):“用功率計(jì)來(lái)測(cè)試自己是相當(dāng)簡(jiǎn)單可行的，除此之外你也可以簡(jiǎn)單地用速度和RPE(自感用力的頻率)來(lái)測(cè)試�！� 以下是他的建議:  

設(shè)定一個(gè)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(lái)，這樣你就看不見(jiàn)你的騎行數(shù)據(jù)了。 然后，用你的正常騎行姿態(tài)，以6級(jí)的RPE（1——10級(jí)，6級(jí)為略感吃力，10級(jí)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(cè)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(cè)試。 檢查并記錄你的平均速度。 以逐漸降低的騎行姿勢(shì)重復(fù)這個(gè)測(cè)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(shì)，堅(jiān)持三周，每周至少騎車三次，包括在周末的長(zhǎng)距離騎行，在這段時(shí)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(cè)試：三周后，重新測(cè)試自己，看看你現(xiàn)在是否能在那個(gè)姿勢(shì)騎得更快。 如果是，再低一點(diǎn)，看看能不能再低一點(diǎn)。 如果不是，將你的姿勢(shì)恢復(fù)到你記錄的最快平均速度。  

責(zé)任編輯：KzMe