Team GB skelettryttare Lizzie Yarnold vann ett fantastiskt olympiskt vinterguld den 17 februari, uppbackad av brons för Laura Deas och Dom Parsons. Tack vare dragbeständiga åsar, 3-D laserskanning och topnotch material, Team GB:s skelettdräkter sägs ha gett upp till en sekunds fördel per körning över resten av fältet och har varit ett hett ämne för kontroverser.

Vad gör dessa revolutionerande dräkter så snabba – och hur viktiga var dessa tekniska innovationer för Team GB:s förares framgång? Konversationen ställde dessa frågor till Nick Martin, universitetslektor i aerodynamik vid Northumbria University.

Hur ger dräkterna ryttarna sin extra fart?

Aerodynamiken hos en skelettbob och förare är komplex, och vår kunskap om vätskemekanik är långt ifrån komplett. Detta skapar möjligheter för forsknings- och utvecklingsprogram som tänjer på gränserna för vår aerodynamiska förståelse för att producera tekniska innovationer som ger ryttare en viktig fördel.

Drag är den aerodynamiska kraft som motverkar ett föremåls rörelse genom luft och saktar ner det. Endast cirka 10 % av dragkraften som verkar på skelettförare kommer från bobsleden, vilket innebär att den största potentialen för att förbättra tiden det tar att korsa 1, 376,38 meter bana i Pyeongchang är att optimera aerodynamiken hos idrottarna själva.

Draget som verkar på ryttarna kommer från två källor. Luft som rör sig nära idrottarnas kroppar rör sig långsammare än luft längre bort, orsakar friktion längs idrottarnas huddräkter. Dessutom, när idrottare rör sig nerför banan, luften direkt framför dem blir mer komprimerad och luften bakom dem blir mindre tät. Denna tryckskillnad verkar för att både "trycka" mot idrottarna framifrån och "dra" dem samtidigt bakåt, sakta ner dem.

Tryckmotståndet står för mer än 90 % av det totala motståndet på både föraren och bobsleden. Mängden tryckmotstånd påverkas av idrottarens form, så aerodynamikexperter kan mest effektivt försöka uppnå prestationsvinster genom att förfina idrottarnas hjälmar och dräkter.

Skelettdräkter är gjorda av ett elastiskt material som kallas polyuretan. Alla lag använder detta material, men tillägget av motståndskraftiga åsar och användningen av 3D-skanning gör att dräktdesignerna kan göra subtila förändringar av atleternas form som verkar skilja Team GB:s dräkter åt. Denna finjustering är jämförbar med den noggranna designen av Formel 1-bilar och flygplan för att perfekta deras aerodynamiska beteende.

De motståndskraftiga åsarna på Team GB:s dräkter introducerar turbulens i det tunna luftlagret som omger atleten, känt som gränsskiktet. Ett turbulent gränsskikt orsakar faktiskt mer hudfriktion, men är mindre benägna att separera när den stöter på en söm i huddräkten, en vikt ås av material, eller en krökt yta. Separation skapar fickor med lågt tryck, långsamt rörlig luft, för mycket av vilket kan orsaka stora ökningar av tryckmotstånd. Åsarna minimerar tryckmotståndet, övervinner den ökade hudfriktionen för att ge ryttarna den där extra biten av oomph.

Eventuellt löst "flackande" material från ryttarnas huddräkter orsakar också luftseparering. Av idrottare med 3D-laserskanning, kostymtillverkarna kan skapa skräddarsydda, tätsittande kostymer för varje ryttare, minska mängden löst material. 3D-skanningar kan också användas i datorsimuleringar för att modellera hur luften strömmar över föraren och bobben för att analysera var eventuella förbättringar kan göras.

Hur stor hastighetsfördel tror du att dräkterna gav?

En mycket liberal uppskattning av en minskning av tryckmotståndet med 5 % skulle resultera i en ungefärlig tidsbesparing på mindre än en halv sekund. De flesta av dragbesparingarna kan göras bara genom att en idrottare har en förnuftig, åtsittande huddräkt, som de flesta av idrottarna redan har, ytterligare minska fördelarna med åsarna och 3D-skanning.

Så, påståendena om en en sekunds fördel är överdrivna. Men från min erfarenhet av att arbeta i Formel 1, det är marginella vinster på bråkdelar av en procent som kan göra skillnaden för toppidrottarna. Låt oss inte glömma att Laura Deas bara tog sitt brons med en marginal på 0,02 sekunder.

Är detta rättvist och i så fall, varför använder inte alla dem?

Dräkterna kontrollerades av sportens styrande organ och bedömdes vara lagliga. Teknik spelar en viktig roll inom idrottsvetenskap. Om det är korrekt reglerat så att alla konkurrenter kan dra nytta av det, då är detta en bra sak.

Forskningen som går in på tekniker för att minska luftmotståndet skulle mycket väl kunna överföras till andra ingenjörsdiscipliner, som skulle kunna vara till fördel för samhället i stort.

Jag tror att det här bara är en möjlighet som andra lag missat. Team GB har helt klart investerat i den tekniska aspekten av sport. Jag skulle vilja se mer öppen finansiering för den här typen av forskning, så att fler idrottare kan dra nytta av det.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.