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奧運金牌的背后還有航天技術(shù)的支撐

2021-07-30 12:58:09 來源：科技日報

在7月29日上午舉行的東京奧運會游泳女子200米蝶泳決賽中，中國選手張雨霏以2分03秒86的成績獲得冠軍并打破奧運紀(jì)錄。80分鐘后，張雨霏與隊友楊?，u、湯慕涵、李冰潔一起，以7分40秒33的成績打破世界紀(jì)錄，奪得女子4×200米自由泳接力冠軍，這也是中國游泳隊首枚接力項目奧運金牌。

在為奧運健兒們踩著紀(jì)錄奪冠而歡呼時，人們可能很難想到，這來之不易的游泳金牌，背后還有航天技術(shù)的支撐。

記者從中國航天科技集團九院了解到，早在2019年12月，國家體育總局便向該院發(fā)出項目需求，希望利用先進航天技術(shù)，研發(fā)出精密測量產(chǎn)品，幫助游泳運動員加強訓(xùn)練的科學(xué)性，提高競賽成績。

隨著體育運動的科技化程度不斷提高，采用高科技手段進行參數(shù)分析、指導(dǎo)訓(xùn)練，已經(jīng)被全世界的高水平運動員廣泛采用。尤其在高手對決中，一些微小動作往往是決定成敗的關(guān)鍵。具體到游泳這個特定項目，傳統(tǒng)的影像記錄等手段不能定量獲取運動員全部運動信息，尤其是無法對關(guān)節(jié)間轉(zhuǎn)動這樣微小的變化進行有效辨識。但航天慣性技術(shù)則有助于解決這個難題。

九院13所時代光電公司是我國重要的慣性技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)基地，一直為我國各型號火箭和航天飛行器提供高品質(zhì)光纖慣組及光纖速率陀螺。國家體育總局帶著項目需求找到這里，該公司立即成立項目團隊，開始具體產(chǎn)品的研發(fā)。

經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和不斷改進，該公司研制的運動測量產(chǎn)品順利成型。該產(chǎn)品單臺重量僅16克，包括慣導(dǎo)分系統(tǒng)、定位與測速分系統(tǒng)、視頻采集分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)4部分，能分別實現(xiàn)運動員姿態(tài)測量、位置與速度測量、運動視頻拍攝以及數(shù)據(jù)集成解算和三維模型驅(qū)動功能。

其中，慣導(dǎo)分系統(tǒng)作為核心組成部分，主要測量運動的姿態(tài)信息并輸出三維姿態(tài)參數(shù)，得到運動員每一秒的姿態(tài)、呼吸情況，以及在泳池里每一次往返的劃頻、劃幅、劃次、轉(zhuǎn)身時間等多項技術(shù)參數(shù)，實現(xiàn)對每個動作的精細量化評估。

今年上半年，在國家游泳隊備戰(zhàn)東京奧運會期間，時代光電公司運動測量團隊攜帶自研運動測量產(chǎn)品，配合國家游泳隊開展了優(yōu)秀運動員風(fēng)洞試驗。張雨霏、楊?，u、徐嘉余、劉湘、閆子貝、余依婷6名世界冠軍參與試驗。

試驗?zāi)M游泳過程中所受流場，開展典型游泳速度下不同技術(shù)動作姿態(tài)和阻力的測試。在試驗人員和運動員的密切配合下，分別完成了6位運動員站立姿態(tài)下不同送胯角度測試和游泳姿態(tài)下不同技術(shù)動作測試。運動測量產(chǎn)品全程工作正常，順利收集到全部數(shù)據(jù)，探明典型游泳速度下，運動員不同姿態(tài)所受阻力的規(guī)律，為教練團隊確定訓(xùn)練方案、改善運動員身體流線型、優(yōu)化技術(shù)動作提供了科學(xué)依據(jù)，獲得國家體育總局和國家游泳隊的一致好評。

實際上，幫助中國奧運代表團奪冠的航天技術(shù)不止一項，除了捕獲精細動作的慣性技術(shù)，還有“既可吹風(fēng)、亦可賽艇”的風(fēng)洞。

據(jù)了解，航天科技集團十一院充分利用在航天領(lǐng)域多年積累的設(shè)計與風(fēng)洞測試專業(yè)知識和科研成果，積極應(yīng)用于奧運重點項目科技攻關(guān)，有針對性地自主開發(fā)出多套國內(nèi)領(lǐng)先的高精度測試平臺，解決各類奧運裝備不同測試需求的難題，將航天空氣動力設(shè)計與測試技術(shù)應(yīng)用于多個奧運比賽項目。

自2019年起，針對四人賽艇風(fēng)洞試驗項目的要求，十一院低速風(fēng)洞實驗室成功開發(fā)了一套基于氣浮裝置的三維力測量平臺，整套測試系統(tǒng)氣動力測量分辨率達到0.04牛，靜態(tài)校準(zhǔn)非線性0.08%，完全滿足高精度小載荷風(fēng)洞測試項目的要求。

通過風(fēng)洞試驗研究了運動員抓水、驅(qū)動、出水、回槳等不同動作姿態(tài)的氣動力大小，4名運動員不同編隊組合對氣動阻力的影響，為運動員的比賽提供科學(xué)的參考。

在28日舉行的東京奧運會賽艇女子四人雙槳決賽中，由陳云霞、張靈、呂揚、崔曉桐組成的中國隊獲得冠軍，為中國代表團奪得本屆奧運會第10枚金牌。

記者從十一院獲悉，該院承建的國內(nèi)首座體育綜合訓(xùn)練風(fēng)洞，已于2020年10月25日正式啟用，將助力我國冰雪健將在2022年冬奧會中斬獲佳績。

標(biāo)簽：東京奧運會奧運紀(jì)錄世界紀(jì)錄航天技術(shù)