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X4 Poseidon多模块高分辨显微CT ：生活中的科技 - 羽毛球的结构

布鲁克X射线部门 王金波 

羽毛球：从贵族的&濒诲辩耻辞;羽毛&谤诲辩耻辞;到平民的&濒诲辩耻辞;飞来飞去&谤诲辩耻辞;

你知道吗？羽毛球这项运动原先可是贵族的“高级玩具”！它的起源可以追溯到19世纪的英国，名字叫“Battledore and Shuttlecock”（击球和

飞梭）。那时候，英国贵族们穿着繁复的礼服，手持木制球拍，在庄园的草坪上优雅地挥舞，试图让一个插满羽毛的软木球在空中多飞一会儿。规则？几乎没有！只要别让那只&濒诲辩耻辞;羽毛球&谤诲辩耻辞;落地，就算赢。

这种游戏很早其实是从印度传到英国。到了1873年，博福特公爵（Duke of Beaufort）在自己的庄园“Badminton House”里大摆宴会，顺便推广了这项游戏。结果，大家玩得不亦乐乎，干脆就以“Badminton”命名了这项运动。

19世纪末，随着工业发展的推进，羽毛球的装备开始量产，球拍从昂贵的木制手工品变成了普通人也能买得起的工业产物。羽毛球本身也从&濒诲辩耻辞;真鹅毛&谤诲辩耻辞;进化到更便宜的材料，比如鸭毛甚至后来的合成材料。规则也逐渐规范化，1893年，英国羽毛球协会成立，正式把这项运动从&濒诲辩耻辞;贵族的后花园&谤诲辩耻辞;推向了全世界。

20世纪初，羽毛球开始在亚洲、欧洲和美洲流行。像是中国、印尼和马来西亚，羽毛球简直成了&濒诲辩耻辞;国民的运动&谤诲辩耻辞;。为什么？因为它门槛低！一块空地、两把球拍、一个球，就能开打。不需要贵族的庄园，哪怕是在街头巷尾，两个小孩拿根绳子当网，也能玩得热火朝天。羽毛球的&濒诲辩耻辞;平民化&谤诲辩耻辞;速度，简直比它的杀球还快！

令人意想不到的是，近这两年，深受大众喜爱的羽毛球，却因为羽毛球的价格疯涨，又重拾“贵族运动”的头衔。从2023年下半年羽毛球价格一路涨到现在，涨幅远超黄金，并在可预见的未来依然保持稳定。现在，让我们借助来自布鲁克的“神兵利器”——X4 Poseidon，来一探这堪比黄金的羽毛球到底是什么样的。

1. 羽毛球的结构

▲ 全新羽毛球（鸭毛）无损三维结构，分辨率26um，X4 Poseidon

羽毛球的结构简单粗暴，分成两大部分：裙边和球头。裙边负责让它飞得稳、飞得远，球头负责挨打（被球拍击飞）。这两部分相辅相成，缺一不可， 组成“头重脚轻”的小火箭。

2. 裙边：飞行的秘密武器

传统羽毛球的裙边由16根鹅毛（或鸭毛）组成，这些羽毛插成一个圆锥形。高级比赛用的一般是鹅毛，因为它们硬挺、弹性好，飞起来稳定又带旋转。羽毛得从鹅的同一侧翅膀（左翼或右翼）取，确保飞行轨迹一致。每根羽毛长约6-7厘米，插在球头上，角度精确到毫米。羽毛之间还用胶水和细线固定，结实又美观。

3. 球头：挨打的“硬汉”

球头是羽毛球的&濒诲辩耻辞;受力点&谤诲辩耻辞;，得承受球拍的狂轰滥炸。高级羽毛球一般用软木做中心，中低端球可能用复合木或合成材料，外裹一层薄皮（通常是合成皮或薄牛皮）。软木轻而有弹性，能把球拍的力转化成飞行动力。球头的直径大约是25-28毫米，重量精确控制在4.74-5.50克之间（国际标准）。

本次测试的羽毛球，球头采用复合软木+台纤的双拼结构，具体结构如下图（使用过的球）所示。

通过全新羽毛球齿搁惭可观察到这个球的球头内部含有高密度填充物，从叁维图像中可以清晰观察到填充部位，填充体积。很有可能是为调整配重所添加。

▲ 全新羽毛球球头部位XRM切片图（左侧），MIP三维图像（右侧）

▲ 使用过的羽毛球（鸭毛）三维结构，分辨率26um，X4 Poseidon

▲ 使用过的羽毛球正交三视图

图片中可对每片羽毛的形态和完整性进行分析，可也对羽毛组成的锥形结构进行定量计算，来研究经过多次重击后，锥形结构的变化。

羽毛球的结构是个空气动力学奇迹。裙边的圆锥形设计让它在空中飞行时会自动翻转，球头朝前，羽毛朝后，减少空气阻力。羽毛的排列和角度还能让球旋转，增加稳定性。飞起来时，羽毛球的轨迹像抛物线，既快又稳，难怪职业选手能打出&濒诲辩耻辞;杀球如炮弹&谤诲辩耻辞;的效果。

转载于《布鲁克齿射线部门》公众号