忽视推进方式，最佳的气动或流体外形是什么？
抛开复杂的推进系统，纯粹从外形设计角度来看，要达到极致的气动或流体效率，需要遵循一些普适性的原则，这些原则在自然界和工程实践中都得到了反复验证。我们不妨从空气动力学和流体动力学这两个核心领域来探讨。
空气动力学层面：追求层流和低阻力
当我们谈论在空气中以最高效率移动时，我们的目标是最小化空气对物体产生的阻力。阻力主要分为两种：
压差阻力（Form Drag）：这是由物体周围的压力分布不均引起的阻力。当流体绕过物体时，会在物体迎风面产生高压区，在背风面产生低压区（通常是分离区域形成的涡流）。这个压力差就构成了压差阻力。一个理想的“最佳”外形会尽量避免或减小这种压力差。
摩擦阻力（Skin Friction Drag）：这是由空气与物体表面之间的粘性作用引起的。尽管在高速下，压差阻力往往占主导地位，但摩擦阻力也不可忽视。
最佳外形的几个关键特征：
1. 流线型（Streamlined Form）：这是最核心的要素。一个流线型的物体能够引导空气平稳、连续地绕过其表面，最大限度地减少湍流和涡流的产生。这意味着：
圆润的迎风面：迎风面应该是平滑、逐渐过渡的曲面，避免尖锐的边缘或突兀的转折，这样可以引导空气沿着表面流动，而不是在前面形成强烈的高压堆积。
逐渐收窄的背风面：最关键的部分在于背风面。理想情况下，背风面应该平滑地逐渐收窄，最终形成一个尖锐或平滑的尾部，使得空气能够在这里重新汇合，形成一个小的、低能量的尾迹。这种设计旨在延迟或避免流体分离。流体分离是导致大范围低压区域和强涡流的关键，从而产生巨大的压差阻力。
类鱼或鸟的形态：自然界中的鱼类（如鲨鱼）和鸟类（如雨燕）是流线型的绝佳范例。它们的身体从头部到尾部都是逐渐变细的，并且在最宽处之后会平滑地收窄。这种形态使得它们能够在水中或空气中以极低的阻力滑行。
2. 细长比（Aspect Ratio）：对于机翼或类似的翼型，细长比（翼展的平方与翼面积之比）非常重要。高细长比的机翼（长而窄）通常比短而宽的机翼具有更高的升阻比，特别是在巡航时。这是因为高细长比可以减少诱导阻力（一种与升力相关的阻力），通过限制翼尖涡流的强度。当然，这个原则更侧重于产生升力的物体，但对于一般移动中的物体，适度的细长也有助于减小整体体积和表面积对空气的干扰。
3. 光滑的表面：表面粗糙度会增加摩擦阻力，尤其是在层流区域。因此，最理想的外形应拥有极其光滑的表面。在某些情况下，表面的微小纹理（如高尔夫球上的凹痕）反而可以扰动边界层，使其转变为湍流，从而延迟分离，减小整体压差阻力，但这是一种更复杂的优化，需要针对特定速度和雷诺数进行调整。
4. 低前伸比（Low Frontal Area）：迎风面积直接影响压差阻力。因此，一个最佳外形应该尽量减小其在运动方向上的投影面积。这意味着物体会更倾向于“瘦长”而非“胖短”。
流体动力学层面：层流优先，能量最小化
在流体（无论是空气还是水）中移动的物体，同样需要追求平稳的流体运动，即层流（Laminar Flow）。层流是指流体粒子沿着平滑的路径流动，而湍流（Turbulent Flow）则是指流体运动混乱、充满涡旋的状态。湍流会显著增加阻力，并消耗更多能量。
避免突然的截面变化：无论是截面的增大还是减小，如果发生得过于突然，都会导致流体分离。理想情况下，截面应该以一个相对恒定的速率变化，从而保持流体的附着性。
“水滴形”的背部轮廓：在水体中，一个非常典型的低阻力外形是类似于水滴的形状。水滴的特点是头部圆润，然后逐渐收窄，尾部尖锐但不是非常尖锐，而是形成一个相对平滑的收尾。这种形状能够非常有效地将流体引导至尾部汇合，最小化分离和尾迹。
综合来看，“最佳”外形是什么？
综合以上原则，一个忽视推进方式、纯粹追求气动或流体效率的最佳外形，很可能类似于一个长而光滑的流线体，头部圆润饱满，然后平滑地逐渐收窄，在尾部形成一个优雅的尖端或稍许圆润的锥形收尾。
您可以想象一下：
古代战舰的船首：虽然是为了破浪，但其弧度和收窄的设计已经蕴含了流体动力学的智慧。
现代高速列车或飞机的前端：它们都经过了风洞的反复测试，以获得最佳的空气动力学性能。
子弹的轮廓：子弹之所以能高速穿行，其弹头和弹尾的设计也是为了减小空气阻力。
飞机的翼型：虽然是为了产生升力，但其上下表面的曲率设计，特别是前缘的圆润和后缘的逐渐收窄，都是为了优化气流。
需要强调的是，这是一个理想化的模型。 在实际应用中，“最佳”外形会受到多种因素的影响，例如：
速度范围：在不同速度下，最优外形可能会略有不同。例如，在低速下，摩擦阻力占比可能更高，而在高速下，压差阻力则成为主导。
物体的功能：如果物体需要产生升力（如飞机），那么其外形将必须包含翼型设计。如果物体需要携带有效载荷或包含复杂的内部结构，这也将限制其外形的自由度。
制造可行性与成本：过于复杂或精密的曲面可能难以制造，或者成本过高。
稳定性需求：某些外形可能在流体中更稳定，不易产生不规则的运动。
但如果抛开所有这些限制，仅从纯粹的“流淌性”角度去设想，那一定是那个最能让空气或水悄无声息地绕过的形状。它没有棱角，没有突兀，仿佛是流体本身凝固而成的一样，以最少的能量扰动，最少的“摩擦”与世界擦肩而过。 它就像一滴水在光滑的玻璃上滑落，或者一阵风吹过柔顺的丝绸，那种“顺”的极致体验，便是最接近“最佳”外形的感受。
空气动力学层面：追求层流和低阻力
当我们谈论在空气中以最高效率移动时，我们的目标是最小化空气对物体产生的阻力。阻力主要分为两种：
压差阻力（Form Drag）：这是由物体周围的压力分布不均引起的阻力。当流体绕过物体时，会在物体迎风面产生高压区，在背风面产生低压区（通常是分离区域形成的涡流）。这个压力差就构成了压差阻力。一个理想的“最佳”外形会尽量避免或减小这种压力差。
摩擦阻力（Skin Friction Drag）：这是由空气与物体表面之间的粘性作用引起的。尽管在高速下，压差阻力往往占主导地位，但摩擦阻力也不可忽视。
最佳外形的几个关键特征：
1. 流线型（Streamlined Form）：这是最核心的要素。一个流线型的物体能够引导空气平稳、连续地绕过其表面，最大限度地减少湍流和涡流的产生。这意味着：
圆润的迎风面：迎风面应该是平滑、逐渐过渡的曲面，避免尖锐的边缘或突兀的转折，这样可以引导空气沿着表面流动，而不是在前面形成强烈的高压堆积。
逐渐收窄的背风面：最关键的部分在于背风面。理想情况下，背风面应该平滑地逐渐收窄，最终形成一个尖锐或平滑的尾部，使得空气能够在这里重新汇合，形成一个小的、低能量的尾迹。这种设计旨在延迟或避免流体分离。流体分离是导致大范围低压区域和强涡流的关键，从而产生巨大的压差阻力。
类鱼或鸟的形态：自然界中的鱼类（如鲨鱼）和鸟类（如雨燕）是流线型的绝佳范例。它们的身体从头部到尾部都是逐渐变细的，并且在最宽处之后会平滑地收窄。这种形态使得它们能够在水中或空气中以极低的阻力滑行。
2. 细长比（Aspect Ratio）：对于机翼或类似的翼型，细长比（翼展的平方与翼面积之比）非常重要。高细长比的机翼（长而窄）通常比短而宽的机翼具有更高的升阻比，特别是在巡航时。这是因为高细长比可以减少诱导阻力（一种与升力相关的阻力），通过限制翼尖涡流的强度。当然，这个原则更侧重于产生升力的物体，但对于一般移动中的物体，适度的细长也有助于减小整体体积和表面积对空气的干扰。
3. 光滑的表面：表面粗糙度会增加摩擦阻力，尤其是在层流区域。因此，最理想的外形应拥有极其光滑的表面。在某些情况下，表面的微小纹理（如高尔夫球上的凹痕）反而可以扰动边界层，使其转变为湍流，从而延迟分离，减小整体压差阻力，但这是一种更复杂的优化，需要针对特定速度和雷诺数进行调整。
4. 低前伸比（Low Frontal Area）：迎风面积直接影响压差阻力。因此，一个最佳外形应该尽量减小其在运动方向上的投影面积。这意味着物体会更倾向于“瘦长”而非“胖短”。
流体动力学层面：层流优先，能量最小化
在流体（无论是空气还是水）中移动的物体，同样需要追求平稳的流体运动，即层流（Laminar Flow）。层流是指流体粒子沿着平滑的路径流动，而湍流（Turbulent Flow）则是指流体运动混乱、充满涡旋的状态。湍流会显著增加阻力，并消耗更多能量。
避免突然的截面变化：无论是截面的增大还是减小，如果发生得过于突然，都会导致流体分离。理想情况下，截面应该以一个相对恒定的速率变化，从而保持流体的附着性。
“水滴形”的背部轮廓：在水体中，一个非常典型的低阻力外形是类似于水滴的形状。水滴的特点是头部圆润，然后逐渐收窄，尾部尖锐但不是非常尖锐，而是形成一个相对平滑的收尾。这种形状能够非常有效地将流体引导至尾部汇合，最小化分离和尾迹。
综合来看，“最佳”外形是什么？
综合以上原则，一个忽视推进方式、纯粹追求气动或流体效率的最佳外形，很可能类似于一个长而光滑的流线体，头部圆润饱满，然后平滑地逐渐收窄，在尾部形成一个优雅的尖端或稍许圆润的锥形收尾。
您可以想象一下：
古代战舰的船首：虽然是为了破浪，但其弧度和收窄的设计已经蕴含了流体动力学的智慧。
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飞机的翼型：虽然是为了产生升力，但其上下表面的曲率设计，特别是前缘的圆润和后缘的逐渐收窄，都是为了优化气流。
需要强调的是，这是一个理想化的模型。 在实际应用中，“最佳”外形会受到多种因素的影响，例如：
速度范围：在不同速度下，最优外形可能会略有不同。例如，在低速下，摩擦阻力占比可能更高，而在高速下，压差阻力则成为主导。
物体的功能：如果物体需要产生升力（如飞机），那么其外形将必须包含翼型设计。如果物体需要携带有效载荷或包含复杂的内部结构，这也将限制其外形的自由度。
制造可行性与成本：过于复杂或精密的曲面可能难以制造，或者成本过高。
稳定性需求：某些外形可能在流体中更稳定，不易产生不规则的运动。
但如果抛开所有这些限制，仅从纯粹的“流淌性”角度去设想，那一定是那个最能让空气或水悄无声息地绕过的形状。它没有棱角，没有突兀，仿佛是流体本身凝固而成的一样，以最少的能量扰动，最少的“摩擦”与世界擦肩而过。 它就像一滴水在光滑的玻璃上滑落，或者一阵风吹过柔顺的丝绸，那种“顺”的极致体验，便是最接近“最佳”外形的感受。
网友意见
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）
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，Sears-Haack体）。
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