假定一个物体有凭空获得推进力的能力,那什么样的外形在大气层内或水中的机动性最好?


本回答只答标题部分,不涉及机动性。

如果追求最大升阻比,亚声速情况下,对于二维流动最佳外形应该是某种翼型,三维应该是展弦比尽量大的飞翼,当然,不同马赫数下翼型和后掠角会有区别。超声速这个问题太复杂,因为波系结构很复杂,目前知识范围内,二维应当是某种精心设计的超声速翼型,三维应该是乘波体。

如果不在乎升力,只需要阻力最小的话(其实还暗藏一个前提,同等体积下),亚声速最佳外形应该是类似于水滴的前钝后尖的光滑曲线旋成体,这种外形的渐缩尖尾可以最大程度避免流动分离产生的压差阻力,钝头保证了同样体积下较小的浸润面积以降低摩擦阻力。(由于表面张力的存在,水滴本身的外形并不是完美低阻外形,所以我说类似于水滴)

基洛级的水滴外形

注意阿库拉级核潜艇尾部那个水滴状的拖拽声纳收放器

野马挂载的水滴形副油箱

超声速时波阻占了大头,最小阻力外形应该是类似枣核的前尖后尖光滑曲线旋成体,典型如超声速战斗机的副油箱形状(知识相关:冯卡门曲线,Hacck曲线,Sear-Haack体)。

F-15E机翼下挂载的枣核形副油箱

Sear-Haack旋成体可使波阻最小

枣核弹受长度限制,不能做成完美的的枣核形,但相对于圆柱弹,减阻效果已经很好了


原本我的答案是想这么写:

速度高度流体介质密度不同,对应的形状肯定不同。这些不确定算到雷诺数就算不动了。

而且是否考虑加工,载重,载荷,结构,驾驶员视野等其他因素。

而且在追求大机动的同时,升阻比……

写到这里我突然想到了题主问题里的两句话

「凭空获得推进力」??

「机动性最好」

那一定是球。


通俗一点,如果要升力的话就是飞翼。如果不用升力的话就是类似枣核的外形。


在谈论开放式问题时没有最优。工程问题基本不存在特定的最优

飞翼布局


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