為什麼飛機比船/潛艇快了一個數量級以上，而最快的鳥比最快的魚快不了多少？

01-07

游的最快的魚是黑槍魚（Black Marlin），速度是130kph。而平飛最快的鳥是雨燕（White-throated needletail），速度是170kph。既然飛行有巨大的速度優勢，為什麼鳥類的速度比魚類快不了多少？

雖然看似是氣體和液體帶來的阻力差別，但我覺得更重要的是動力。大型鳥類多數時候類似滑翔機，相當於無動力飛行，小型鳥類類似撲翼機，雨燕應該屬於前種。旗魚擺動身體推開水為自身提供推力，需要發達的肌肉群，動力夠牛逼了，奈何水下阻力大。所以勉強打個平手。

飛機發動機中常用的噴氣式發動機，出口和進口氣體巨大的動量差保證了動力，好的都是幾十噸級的推力；船舶發動機槳葉轉速受限，過高會出現空泡，推力噸級居多。船阻力又大，動力也不佔優，速度被甩開很正常。

你要給鳥類厲害的動力源，那…可能就激波了

因為進化路線的緣故

鳥得平衡能量消耗和補充，再加上進化渠限，所以就做不到太快（簡單的理解就是不能偏離原有路線太遠，4條胳膊可以變成兩個爪子兩個翅膀，或者變成手和腳，但是變成六個就很難了，因為從大腦到整體結構都要變化）。

實際上，如果是完全不同的進化路線有沒有可能飛得很快呢？

有可能

比如說在一個氣體密度較高的星球上，星球上富含氧氣，有機物含量比地球要豐富（經歷的泥盆紀比地球長的多）。

所以那個星球上大家長得相對都是營養豐富的，但是競爭很激烈。

而且從一開始，可能走得就不是一條路線。因為大氣密度高，所以說飛行生物一開始很多選擇以充氣氣球的形式出現。

大氣密度高了之後，氣候變化也會很劇烈，風速很大，要想完全自主控制方向就需要更大的推力，而且為了應對雷擊，需要高溫防護。

這個時候高溫防護可以是一個進化路線，而充氣就有儲存氣體的囊，而能否快速產氣就是自身能否能快速改變高度獲取食物，甚至是能量——比如說營養實際上是大氣中無處不在的閃電，通過閃電能量進行生物化學反應。

結果就是，最好的生物，就是能最快爬升或者移動到雲雨區的生物（大氣密度高了之後，雲雨區肯定會分好幾層高度，最低的可能會非常低）。

這個時候，外殼耐熱系統可能就會進化成環形，或者直接是一個噴口。

結合平時需要快速排氣降低高度，加之是電力驅動的生物化學反應，所以通過內部儲能設施製造電火花也很容易，所以可以使用「火箭噴射」技能，快速的控制自身姿態，加速俯衝和方向控制，對於一個需要閃電提供能量的物種，進化出很強的感知能力是必然的，更何況他們進化出大腦更容易（能量充足而且需要），這又有利於飛控硬體。

這個噴射過程是節約能量，利用本來被廢棄的能量，反正隨便排出去也沒用，這個時候對於物種生存就很有利了。

我們可以看到遠處下方出現了一片黑壓壓的雲雨區，密集的閃電在雲間划過，大氣因為稠密的空氣而呈現出奇異的青藍色。

在空中，有數百個大小不一的飛艇狀生物。

一些生物在雲雨形成的時候就開始降低高度，緩慢的噴射在富含水汽的空中划出一道道粗短的航跡。

那些反應慢的小型飛艇卻有更高的速度，他們尖利的前緣提供了極好的低阻性能，在他們點燃燃燒器官的時候聲音猶如噴氣式戰鬥機，也像固態火箭，他們以極高的速度劃破空氣。

不一會兒，小型飛艇群發出壓過雷鳴的驚天巨響——那是音爆。

數百艘和五層小樓一樣的大型飛艇已經換緩緩駛入雲雨區，而小型飛艇快速跟上，一些寄生在大型飛艇身上的小型寄生生物亦暫時離開母體，在大氣中穿行以尋求雷擊機會。

一片雲雨區，聚集著數萬這樣的生命體，以至於連大氣活動都被改變了。

電弧划過每一個個體，就像他們是一條電路那般，這使得到達地面的雷擊變得很少，覆蓋滿易燃地衣的地面因此而免受廣泛的火災侵襲。

當然，光靠能量和大氣成分來作為食物是不夠的，這些飛艇還需要補充地面上特定的有機物和碳酸鈣，粉末狀碳酸鈣是用以生成廉價隔熱屏障的理想材料，幾乎所有飛艇生物都需要它。

小型的飛艇降落地面，用薄膜袋子搜索地表土壤

而群居的大型飛艇生物就粗暴的多，他們數十萬艘聚集在物質豐富地區的上空，下方有兩排由包囊形成的骨質支架，兩天前（四個地球日左右）就已經開始生成一種用高濃度甲烷和純氧製成的炸彈。

數十萬艘大型飛艇對地面狂轟濫炸，他們的隔熱護板也起到了隔絕彈片的作用，它們僅僅離地一百多米，這個高度既可以接收地面揚起的土壤，又可以避免地面上兇猛動物的攻擊。

當然，這種飛艇本身富含各種營養元素和原料，又不具備很好的機動能力，自然是大片「蚊子」的目標。

這些蚊子既具有刺穿性吸收口器，前方的硬質包囊進化成鏟子，他們會奪走高濃度的甲烷和氧氣（這個過程中有時會發生驚天動地的大爆炸），還會從隔熱層上搶走大量的碳酸鈣。

數十萬筆記本電腦大小的「蚊子」傾巢出動，他們完全沒有儲氣囊，但可以依靠硬質骨架和輕便薄膜形成的滑翔翼飛行，利用氣流，他們可以有效的維持高度——當然這也讓他們在地面上活動很不方便，非常脆弱，所以他們即便是交配產卵也並不落地。雄性會背負沉重的卵囊，雌性負責收集食物。

這是這個星球上最普遍的掠食動物。

它們向飛艇群發動了攻擊，就好象空中飛行兵襲擊基洛夫飛艇編隊一樣。

與之不同的是，「基洛夫飛艇」編隊並非沒有還手之力。曾經寄生在飛艇身上的小型生物此時開始負擔起防禦任務，他們從飛艇上方的平滑骨板上起飛。

飛艇還會用細長且靈活的韌帶幫這些寄生生物起飛，這樣才能快速達到攔截敵人的速度（這些韌帶平時用來改變飛艇形狀，來調整升力和重心的關係）。

蚊子的翅膀開始收攏，這是可變翼面，20世紀的人類戰鬥機曾經用過這種方法以提供不同速度下最好的機動性——這些蚊子做的比人類更好，更輕便。

在接近飛艇集群的2000米處，蚊子達到音速。

數十萬雷鳴早就達到了探測器麥克風的極限，只有一片噪音。

攔截機在1000米左右亦達到音速，一場空戰就在此刻打響。

由於大氣密度較高，機身重量卻很輕，所以即便蚊子佔據了高度優勢也並不能佔到太大的便宜。

寄生體用彎刀般的長爪作為武器，在雙方超音速的情況下用不到三十厘米的爪子去攻擊對手，很顯然它們的大腦並不類似於碳基生物，實際上這些生物的神經纖維用的是金屬材料，傳導速度遠高於碳基生物，這讓他們的反應速度很快。

這些金屬很驚奇的是由生物體利用剩餘的甲烷燃燒星球紅色土壤中富含氧化鐵的鐵礦，通過直接燃燒並加入碳煉出的，之後它們會在卵形成過程中將鐵加入蛋黃和蛋白的交界處，蛋黃是被鐵網包裹住的。

寄生生物不斷的在1100到900米區間內組成攔截網。

蚊子有一定分工，少數蚊子在襲擊寄生生物，這使得攔截網不斷的出現缺口，剩下的蚊子就從攔截網的缺口內湧入。

第二層防禦是由巨型飛艇本身構成，其身體四周一般有8～12個可旋轉突出物（可能是由眼睛演變而來），突出物上有3或7個真正的人類拳頭大小的眼睛，眼睛為方解石基底的複眼，這些複眼可以廣域快速的發現迅速移動的目標，而且測距測速很精確。

最關鍵的是，這些突起物每個都有7至11根內有燃燒室的管子，內層為碳酸鈣，外層為高強度骨質，年長的個體在骨質中含有大量金屬成分。

管子的作用和20世紀槍支一樣，都是利用高速膨脹的氣體發射固態拋射物，只不過這些生物用的不是火藥，而是甲烷和純氧。

有意思的是發射出的物體為高碳鋼，亦是燃燒室內一個簡單的附屬器官製造的。

這些旋轉炮台會在目標進入800米範圍的時候開始瞄準，500米左右開火。

每根管子一次發射並非發射一個彈丸，由於連續供應彈丸器官過於複雜，所以它們是類似於用散彈槍的模式開火。射擊之後通過收回發射管替換上新的發射管完成供彈（發射過的管子會移動到體表一邊由表面韌帶裝填）。

這些炮台應該是由大腦指揮但直接行動由自身控制的類型，就像地球章魚的大腦和觸手的關係一樣，大腦負責發出高度抽象的指令，而觸手負責具體行動實施。

在此期間，這些生物不斷的在體表進行閃光，可以和周邊個體通訊以劃定警戒區，同時也是避免誤傷。

稠密的大氣讓彈丸減速很快，所以生物使用了金屬彈丸，如果使用輕質骨質彈丸顯然難以達到堪用的射程。

在突破寄生體防護網一秒後，飛艇開始齊射打出彈幕。

其鎖定高效而準確，每一次發射都能擊落複數的蚊子。

倖存下來的蚊子迅速俯衝向火網相對稀薄的下方，之後便是立即拉起攻角並打開翅膀減速，類似於眼鏡蛇機動。

以30米每秒的速度撞擊飛艇，插入口器。

由於大氣壓力非常大，所以口器抽真空的效率極高，速率可以比得上地球上給飛機加壓供油的速度。

很快，打頭陣的飛艇被數百隻蚊子團團圍住，身體被蚊子不斷的用刀刃切割……

飛艇的氣囊並未填充有任何的輕質氣體（只有稀薄的甲烷），靠的是外部高強度輕質韌帶和骨架來保證氣密性，內部氣壓很低的情況下自然就能提供浮力。

很顯然，這種系統只要破一個稍大的口子就會無法維持低壓，結局就是墜落。

在這樣的星球上，地面一定是一個極度危險的地方。

…………………………………………………………懶得寫了…………………………

為什麼本來寫科普風格的，逐漸快要變成小說了呢……

——————解釋一下——————

其實我是在解釋進化渠限和適應環境。

你有限制之後，只能通過這個去大體適應環境，就好像恐龍就只有那麼幾種辦法，結果蹺辮子了。

而我寫的後面連炮都出現了，其實沒有跨過渠限（而且進化幅度還很小），因為這種結構要進化出管狀發射器才正常，因為結構變化很小，而且很簡單。

地球物種裡面也有類似生物，只是沒有發射體而已，但本身用的也是類似火箭混合燃料的東西（放屁蟲）。

所以不一樣的環境加上初始條件，情況就會翻天覆地的不一樣……開炮飛艇魚和人類的差異，不見得比人類和螳螂的差異大多少，只是我們螳螂看習慣了而已。

地球上鳥類飛行速度不夠快，主要是進化的第一步很難，因為你不用翅膀實在是很難飛起來，這種初級的氣動相對來說容易（儘管螺旋槳是最容易的，但是鳥類有雛形的時候就是長胳膊的，沒辦法）。

只不過撲翼做好了，雖然有節約能量和多功能的好處，但也就飛不快了

如果有一種動物不是基於鳥類雛形，飛的很快又是掠食動物，可能鳥類就不好混了。

個人感覺可能跟飛行還需要抵抗重力吧。而且飛機雖然飛的快，但是「運動速度而言，最快的陸地動物印度獵豹每秒鐘能跑過自身體長 18倍的距離，時速達 3 馬赫數的 SR-71 超音速飛機，每秒鐘可以飛過 32 倍的機身長度，然而，當一隻普通鴿子以 80km/h（22m/s）的速度飛行的時候，已經達到了自身體長的75 倍，某些雨燕甚至可以達到每秒鐘 140 倍」（陳亮，2014.仿生撲翼機器人氣動理論與實驗研究）。

單純看速度確實感覺沒太大差別，但是雨燕之類的相較於旗魚金槍魚小多少啊

因為鳥的飛行方式與飛機不同。並不需要那麼快的速度才可以飛起來。

這是需求所決定的。

飛機飛的快是因為需要飛的足夠快效率才是最大化的，船開得慢是因為開快一點付出的成本遠大於多拉幾個人，選擇輪渡的本來就不圖快。

所以回到生物界，鳥飛得更快意義不大，只會增加更多的消耗，讓自己累死。而在地上跑的水裡游的，不跑快點就會被吃掉，游得快的需求比鳥飛得快迫切的多。

所以，飛機和船的目的是運載人和貨物，需求是要麼運得快（飛機），要麼運得多（輪船）。鳥和魚的目的是捕食和避免被捕食，鳥只要飛的比蟲兒快就可以，魚要游得比鯊魚快，要不就會被吃掉。

空氣的密度低，水的密度高，水可以提供更大的動力，和浮力，但水又有比較大的阻力，所以綜合的結果就是這樣啦。

鳥類飛行原理

鳥類立於地面，翅膀向下扇動，方向與地球引力方向相同，由於慣性，翅膀下部的空氣不會馬上跟隨翅膀向下運動，所以翅膀下部的氣壓會升高，同樣由於慣性，翅膀上部的空氣也不會馬上跟隨翅膀向下運動，所以翅膀上部的氣壓會降低。這樣翅膀上下就有了壓差。這個壓差使鳥類向上飛起。注意，翅膀向下運動時是用力的，翅膀向上運動時是不用力或用力比較小的。

由於翅膀上下存在壓差，翅膀下部的空氣也會向翅膀上部運動，翅膀上部的空氣則會跟隨翅膀向下運動，這兩股空氣遇到一起就會在翅膀上部形成窩。見下圖。

鳥類滑翔時靠什麼產生升力呢？

鳥類滑翔時，翅膀後傾（前緣高後緣低），由於慣性，空氣不能及時移動，導致翅膀下部的氣壓高，翅膀上部的氣壓低。翅膀上下有壓差，這個壓差在平行於地球引力方向的分力也就是鳥類滑翔時的升力。

鳥如何通過扇動翅膀水平飛行呢？

水平飛行時，鳥類翅膀前傾（前緣低後緣高），這樣扇動翅膀導致的上下壓差就會在水平方向有一個分力，這個分力推動鳥類水平飛行。

鳥如何在空中剎車？

飛行時只要翅膀在垂直於運動方向上扇動，鳥就會在空中剎車。鳥降落時就是這樣的，先剎車，待速度降低到比較低時，再向地球引力方向扇動翅膀，從而實現輕輕的降落。

船舶航速，快速性，主要就是由阻力和推進兩方面決定的。船舶主要受到來自水的阻力，並且有多種阻力成分，一般來說要比飛機大得多，推進方式上船舶應該還是以螺旋槳為主，雖然現在高速船舶都開始用噴水推進了，不過推進效率上還需要改善。

有知友提到需求一類，需求和成本確實是船舶設計中必須考慮的重要問題，即船舶的經濟性。但這個卻不是限制航速的主要原因啊，畢竟還是有特別需要快速性的船舶，比如軍艦，但總體來說也沒有比汽車快啊，更別說飛機了。

1. 動力方式不同。鳥和飛機的動力方式都是利用空氣流速產生的上升力保持在空中，但是產生流速差的過程中飛機是不用為此額外做功的，大多數動力都用來向前推進，而鳥類則需要單獨為此做功，也就是說鳥類飛行的過程中大多數的力氣都用來保持高度本身了。也就是說，用來產生水平速度的效率，鳥類是遠遠不及普通的飛機的，甚至不如直升機——而普通的直升機的極速事實上也不過150KMPH。這麼看來鳥類其實還是很牛逼的。

2. 除了極速，加速才是更重要的。以汽車為例，即使是300W+的法拉利，極速也不過350KMPH左右。而30W左右的普通性能車，極速250KMPH的一抓一大把。然而造成車輛間速度差異的並不是極速，而是法拉利近乎0.6G的加速度和廉價性能車0.4G的加速度的差距（更普通的家用車連0.3G都不到）。而對於為了生存的動物來說，更重要的是依然加速度而非極速。我手頭沒有生物在加速度方面的資料，但可以肯定鳥類在加速度上是佔據絕對優勢的——畢竟開車懟個羚羊什麼的太容易了，但開車懟個地上的麻雀比飛還難。就像玩「貼膏藥」，跑得快不是最重要的，重要的是加速快，變向快。

3. 從2衍生開來，飛機的極速是建立在足夠的加速時長上的，那麼同樣的，飛機想要從極速降到零速也需要足夠的時間和空間。F16的起飛距離大約為500-600M，降落距離不清楚，但應該要更長些。啊！如果一隻小小小小鳥兒只是想從一顆枝椏飛到2M外的另一根枝椏上，那該怎麼辦呢！

因為沒有噴氣式鳥

魚，你這寫的是短距離衝刺。鳥衝刺最快的難道不是游隼？

我腳著這可能是個哲學問題

動力和阻力的比值越大，速度越快。

看看鳥的形狀和魚的形狀，魚狹長形的身體在水中最大化地減小了阻力。

鳥類的身體，要更多地照顧到升力特性等等，減阻效果低於魚。

從動力性講，鳥類那雙撲騰撲騰的翅膀，首先要帶來升力，其次才是前進動力，而且翅膀的運動天然就是阻力源，動物世界裡，猛禽捕食獵物俯衝，翅膀都是不動的。

飛機呢，發動機大部分力量都用於前進動力，升力只是因為伯努利方程效應順便帶來的。如果潛艇比做魚，飛機就是，不用考慮升力，擁有堪比魚的流線型的身體，動力強大，阻力數量級減少的鳥。

因為飛機必須那麼快才能上天……而船不需要

鳥可以飛行很久，你讓魚試試。

體積的不同放大了流體阻力

F=(1/2)CρSV^2

C：阻力係數
ρ：密度
S：物體迎風/水面積
V：為物體與空氣的相對運動速度

飛機飛慢了會被拆掉重新設計，鳥飛慢了沒事。

飛機飛的快可以不被淘汰，鳥飛快了食物不足。

同理可證潛艇和魚。

哈哈天上阻力小工質反衝的動力轉推力也麻煩啊不可能有轉軸結構的生物體只能用卡門漩渦的原理來推動工質了同樣的質量以及輸出功率水裡從零開始的加速度一定比空氣中加速度高

不是吃聲音長大的，速度要那麼快乾什麼、