航天高科技助力中國(guó)奧運(yùn)奪牌

本報(bào)特約記者 陳山 本報(bào)記者 馬俊

截至8月1日，中國(guó)代表團(tuán)在本屆東京奧運(yùn)會(huì)上已奪得24枚金牌，暫時(shí)名列金牌榜第一。現(xiàn)代體育的發(fā)展，除了“苦練出成績(jī)”之外，比拼的還有各國(guó)的科技水平。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，在中國(guó)體育健兒奮力拼搏的背后，就有中國(guó)航天的高科技在默默助力。

“更快”從一開(kāi)始就是奧運(yùn)會(huì)的核心口號(hào)之一。在諸多競(jìng)速類(lèi)項(xiàng)目中，盡可能減少阻力和采用更精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)成為提高比賽成績(jī)的關(guān)鍵。在7月28日東京奧運(yùn)會(huì)賽艇比賽女子四人雙槳項(xiàng)目決賽中，中國(guó)隊(duì)摘得金牌，這是中國(guó)隊(duì)在2008年北京奧運(yùn)會(huì)后奪得的首枚奧運(yùn)賽艇金牌。而這枚金牌就與借助中國(guó)航天風(fēng)洞的科學(xué)訓(xùn)練有著密切關(guān)系。

據(jù)介紹，風(fēng)洞屬于空氣動(dòng)力學(xué)研究和試驗(yàn)中最廣泛使用的工具，是一種能人工產(chǎn)生和控制氣流、量度氣流對(duì)物體作用以及觀察物理現(xiàn)象的試驗(yàn)設(shè)備，通常用于模擬飛行器或物體周?chē)目諝饬鲃?dòng)，以驗(yàn)證氣流阻力對(duì)飛行器或物體的影響。利用風(fēng)洞進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練已被英國(guó)、瑞典、德國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)廣泛采用，成為提高運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技成績(jī)的重要手段之一。例如英國(guó)運(yùn)動(dòng)員就利用自行車(chē)風(fēng)洞設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，在倫敦奧運(yùn)會(huì)上大顯身手。日本利用風(fēng)洞對(duì)速度滑冰團(tuán)隊(duì)追逐賽進(jìn)行專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練后，在2018年平昌冬奧會(huì)打破世界紀(jì)錄，奪得金牌。

中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院（航天十一院）在航天領(lǐng)域與風(fēng)洞測(cè)試方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。該院氣動(dòng)專(zhuān)家介紹說(shuō)，要提高訓(xùn)練成績(jī)，一方面包括裝備的減阻，這涉及裝備外形及尺寸；另一方面是運(yùn)動(dòng)員的姿態(tài)、編隊(duì)和場(chǎng)地阻力優(yōu)化。“我們研制航天飛行器也是這些要求，道理是相通的”。

不過(guò)說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。四人賽艇的風(fēng)洞試驗(yàn)項(xiàng)目難度相當(dāng)大——賽艇長(zhǎng)達(dá)12米，安裝配套裝置復(fù)雜；試驗(yàn)速度僅有每秒6米，載荷只有幾公斤，分辨率要求高，但賽艇、運(yùn)動(dòng)員及支撐裝置重量達(dá)900公斤，測(cè)試難度很大；試驗(yàn)要求模擬真實(shí)的比賽條件，在風(fēng)洞中需要模擬水面，且僅測(cè)量水面以上部分的氣動(dòng)力。為提升中國(guó)賽艇隊(duì)訓(xùn)練的科學(xué)性，航天十一院低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室通過(guò)模擬運(yùn)動(dòng)員抓水、驅(qū)動(dòng)、出水、回槳等不同動(dòng)作姿態(tài)的氣動(dòng)力大小，并對(duì)四名運(yùn)動(dòng)員不同編隊(duì)組合對(duì)氣動(dòng)阻力的影響進(jìn)行試驗(yàn)，成功開(kāi)發(fā)出一套基于氣浮裝置的三維力測(cè)量平臺(tái)，測(cè)力裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和調(diào)試，完全滿足高精度小載荷風(fēng)洞測(cè)試項(xiàng)目的要求，為運(yùn)動(dòng)員比賽提供科學(xué)參考。

2020年10月，航天十一院建成國(guó)內(nèi)首座體育綜合訓(xùn)練風(fēng)洞，尺寸規(guī)模和風(fēng)速范圍可滿足冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目及部分夏季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的需求。在這座風(fēng)洞里接受過(guò)“優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員風(fēng)洞試驗(yàn)”的，就包括中國(guó)游泳隊(duì)張雨霏、楊浚瑄、徐嘉余、劉湘、閆子貝、余依婷等6名頂級(jí)選手。該試驗(yàn)?zāi)M游泳過(guò)程中所受流場(chǎng)，開(kāi)展典型游泳速度下不同技術(shù)動(dòng)作姿態(tài)和阻力，通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)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(shí)間等多項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)動(dòng)作的精細(xì)量化評(píng)估，為教練團(tuán)隊(duì)確定訓(xùn)練方案、改善運(yùn)動(dòng)員身體流線型、優(yōu)化技術(shù)動(dòng)作提供科學(xué)依據(jù)。可以說(shuō)，中國(guó)游泳隊(duì)在東京奧運(yùn)會(huì)奪得的金牌中，同樣有中國(guó)航天的功勞。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，這座風(fēng)洞還將為明年的冬奧會(huì)提供更得力的支持。以鋼架雪車(chē)和跳臺(tái)滑雪為例，該風(fēng)洞能夠給出運(yùn)動(dòng)員不同姿態(tài)下的風(fēng)阻數(shù)據(jù)，便于運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練形成最佳的動(dòng)作。同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)還可以對(duì)運(yùn)動(dòng)服裝進(jìn)行風(fēng)阻系數(shù)的測(cè)試，對(duì)高性能運(yùn)動(dòng)服裝的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。

除了風(fēng)洞外，中國(guó)航天的這些高科技還為看似“腦洞大開(kāi)”的訓(xùn)練手段提供了科學(xué)依據(jù)。例如“彈射訓(xùn)練裝置”可將運(yùn)動(dòng)員在規(guī)定的時(shí)間和距離內(nèi)加速到預(yù)定的初速度，使運(yùn)動(dòng)員的主要體能和精力運(yùn)用在專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)訓(xùn)練或分解動(dòng)作訓(xùn)練上，該裝置的成功研制提高了訓(xùn)練效率，使運(yùn)動(dòng)員實(shí)現(xiàn)“一天當(dāng)成一周練”的夢(mèng)想。

而另一個(gè)“背包助推器”項(xiàng)目則是從火箭和飛機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)獲得靈感，它依靠電動(dòng)馬達(dá)提供額外的推進(jìn)力，可幫助冰雪項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員達(dá)到平時(shí)無(wú)法達(dá)到的速度，使運(yùn)動(dòng)員突破體能極限并形成高速狀態(tài)下的肌肉記憶成為可能，開(kāi)創(chuàng)了一種新的訓(xùn)練方式。▲