假定一個物體有憑空獲得推進力的能力,那什麼樣的外形在大氣層內或水中的機動性最好?


本回答只答標題部分,不涉及機動性。

如果追求最大升阻比,亞聲速情況下,對於二維流動最佳外形應該是某種翼型,三維應該是展弦比盡量大的飛翼,當然,不同馬赫數下翼型和後掠角會有區別。超聲速這個問題太複雜,因為波繫結構很複雜,目前知識範圍內,二維應當是某種精心設計的超聲速翼型,三維應該是乘波體。

如果不在乎升力,只需要阻力最小的話(其實還暗藏一個前提,同等體積下),亞聲速最佳外形應該是類似於水滴的前鈍後尖的光滑曲線旋成體,這種外形的漸縮尖尾可以最大程度避免流動分離產生的壓差阻力,鈍頭保證了同樣體積下較小的浸潤面積以降低摩擦阻力。(由於表面張力的存在,水滴本身的外形並不是完美低阻外形,所以我說類似於水滴)

基洛級的水滴外形

注意阿庫拉級核潛艇尾部那個水滴狀的拖拽聲納收放器

野馬掛載的水滴形副油箱

超聲速時波阻佔了大頭,最小阻力外形應該是類似棗核的前尖後尖光滑曲線旋成體,典型如超聲速戰鬥機的副油箱形狀(知識相關:馮卡門曲線,Hacck曲線,Sear-Haack體)。

F-15E機翼下掛載的棗核形副油箱

Sear-Haack旋成體可使波阻最小

棗核彈受長度限制,不能做成完美的的棗核形,但相對於圓柱彈,減阻效果已經很好了


原本我的答案是想這麼寫:

速度高度流體介質密度不同,對應的形狀肯定不同。這些不確定算到雷諾數就算不動了。

而且是否考慮加工,載重,載荷,結構,駕駛員視野等其他因素。

而且在追求大機動的同時,升阻比……

寫到這裡我突然想到了題主問題裏的兩句話

「憑空獲得推進力」??

「機動性最好」

那一定是球。


通俗一點,如果要升力的話就是飛翼。如果不用升力的話就是類似棗核的外形。


在談論開放式問題時沒有最優。工程問題基本不存在特定的最優

飛翼佈局


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