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第11屆航天科學院(奧運金牌背后的航天技術(shù))
在7月29日上午舉行的東京奧運會女子200米蝶泳決賽中，中國選手張宇菲以2分03秒86的成績奪冠，并打破了奧運會紀錄。80分鐘后，與隊友楊訓璇、唐和李一起，以7分40秒33的成績打破世界紀錄，獲得女子4個來回的冠軍。200米自由泳接力冠軍，這也是中國游泳隊接力項目的首枚奧運金牌。
(資料圖片僅供參考)
在為奧運健兒踩著記錄奪冠歡呼時，人們可能很難想到這塊來之不易的游泳金牌是由航天技術(shù)支撐的。
科技日報記者從中國航天科技集團九院獲悉，早在2019年12月，國家體育總局就向該院下達了項目需求，希望利用先進的航天技術(shù)研發(fā)精密測量產(chǎn)品，幫助游泳運動員加強訓練的科學性，提高比賽成績。
隨著體育運動的科技化程度越來越高，利用高科技手段分析參數(shù)、指導(dǎo)訓練已被世界各國高水平運動員廣泛采用。尤其是高手對決，一些小動作往往是成敗的關(guān)鍵。在游泳運動中，傳統(tǒng)的圖像記錄等手段無法定量獲取運動員的所有運動信息，尤其是無法有效識別關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)等微小變化。然而，空間慣性技術(shù)有助于解決這一問題。
九十三時代光電股份有限公司是我國重要的慣性技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)基地，一直為我國各類火箭和航天器提供高質(zhì)量的光纖慣性器件和光纖速率陀螺儀。國家體育總局帶著項目需求找到了這個地方，公司馬上成立了項目組，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，該公司開發(fā)的運動測量產(chǎn)品已順利成型。這款產(chǎn)品的重量只有16克，包括慣性導(dǎo)航子系統(tǒng)、定位測速子系統(tǒng)、視頻采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)。可以分別實現(xiàn)姿態(tài)測量、位置和速度測量、運動視頻拍攝、數(shù)據(jù)集成和求解、三維模型驅(qū)動等功能。
其中，INS子系統(tǒng)作為核心部件，主要測量動作的姿態(tài)信息，輸出三維姿態(tài)參數(shù)，從而獲得運動員每秒的姿態(tài)和呼吸，以及在泳池中每一個來回的劃水頻率、劃水幅度、劃水次數(shù)、轉(zhuǎn)身時間等多項技術(shù)參數(shù)，實現(xiàn)對每一個動作的精細量化評價。
今年上半年，國家游泳隊備戰(zhàn)東京奧運會時，時代光電公司運動測量團隊攜帶自主研發(fā)的運動測量產(chǎn)品，與國家游泳隊合作，對優(yōu)秀運動員進行風洞測試。張宇菲、楊俊軒、許家鈺、劉翔、顏子貝和于怡婷六位世界冠軍參加了實驗。
模擬游泳過程中的流場，進行典型游泳速度下不同技術(shù)動作和阻力的測試。在測試人員和運動員的密切配合下，分別完成了6名運動員在站姿和游泳姿勢下不同送襠角度和不同技術(shù)動作的測試。測量產(chǎn)品全程工作正常，數(shù)據(jù)全部采集成功，找出了運動員在典型游泳速度下不同姿勢的阻力規(guī)律。為教練團隊確定訓練計劃、提高運動員身體流線、優(yōu)化技術(shù)動作提供了科學依據(jù)，獲得了國家體育總局和國家游泳隊的一致好評。
事實上，幫助中國奧運代表團奪冠的不止航天科技一家。除了捕捉精細動作的慣性技術(shù)，還有一個可以用來吹風和劃船的風洞。
據(jù)了解，航天科技集團十一院充分利用多年來在航天領(lǐng)域積累的設(shè)計和風洞試驗專業(yè)知識和科研成果，積極應(yīng)用于奧運會重點科技攻關(guān)項目，自主研發(fā)了多套國內(nèi)領(lǐng)先的高精度試驗平臺，解決了各類奧運裝備試驗要求不同的難題，將航天空氣動設(shè)計和試驗技術(shù)應(yīng)用于多項奧運賽事。
2019年以來，根據(jù)四人賽艇風洞試驗項目的要求，十一院低速風洞實驗室成功研發(fā)了一套基于氣浮裝置的三維測力平臺。整個測試系統(tǒng)的氣動測量分辨率達到0.04 N，靜態(tài)標定非線性度為0.08%，完全滿足高精度小載荷風洞試驗項目的要求。
通過風洞試驗，研究了運動員接水、劃水、出水、回槳等不同動作的氣動力，以及4名運動員不同隊形組合對氣動力阻力的影響，為運動員比賽提供科學參考。
在28日舉行的東京奧運會女子賽艇四人雙槳決賽中，由陳運霞、張玲、楊璐和崔曉彤組成的中國隊奪得冠軍，為中國代表團奪得本屆奧運會的第10枚金牌。
記者從十一院獲悉，該院建設(shè)的國內(nèi)首個綜合性運動訓練風洞于2020年10月25日正式啟用，將助力我國冰雪運動員在2022年冬奧會上取得佳績。
關(guān)鍵詞： 航天
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