我们大家都知道，飞机比舰船要快，鸟类的飞行速度也比水生动物的游泳速度快。这是因为水的密度（单位体积所含的质量）比空气大700-800倍，在水中运动所受到的阻力要比在空气中大得多。另外，形状不同的物体，在水中所受到的阻力大小也不同。所受水的阻力大小不同，运动速度也就不同。空气和水都没有一定的形状，容易流动，统称为流体。流体力学就是专门研究流体运动规律的一门科学。流体力学的研究结果告诉我们，在水里运动的物体，所受阻力的大小与物体周围水流的结构有关。水生动物经过亿万年漫长岁月的进化，适应了水中生活。它们的身体前圆、后尖，表面光滑，形状很象水滴（这种形状称为流线型），水可以很平滑地从其表面流过而不会产生漩涡，所受到的水的阻力最小。国外的一些船舶设计部门，仿照鲸、海豚的体形轮廓和身体各部比例，改进了船体设计，大大减小了水的阻力，从而使航速在动力不变的情况下提高了15～14。鱼类和鲸等动物所以游得快，还因为在它们身体表面粘附着一层粘液，这些粘液的“润滑”作用也大大减小了水对身体的阻力。人们曾经人工合成了几种类似的粘液，涂在船只的外壳上以降低水的阻力。如能进一步解决存在的技术问题，达到实用阶段，使用这种润滑的粘液，也将是一种提高舰船航速的好方法。
有人曾经做过这样一个有趣的试验：他们完全模仿海豚的体形制作了一只“钢质海豚”，用无线电控制它的活动，这只海豚模型橡胶尾鳍的摆动次数以及其他各种动作，都逼真地模仿真海豚的动作。但它每小时却只能游3.5公里。人们从这个试验认识到，海豚所以游得快，不只是因为它有一个理想的流线型体形，一定还另有原因。经过进一步研究，人们终于找到了答案：那是因为海豚的皮肤有着特殊的结构。
海豚的皮肤由两层组成，外层较薄而富弹性，内层长有许多乳头状突起，突起下面有稠密的胶原纤维和弹性纤维，纤维之间充满脂肪。这种结构就使海豚皮肤很有弹性，能够有效地减弱身体表面水流的振动，从而减小了所受到的水的阻力。当海豚的运动速度大到一定程度时，水流的阻力也会增加，但由于它的皮下肌肉这时也相应地作波浪式运动，因而消除了因高速运动而产生的漩涡，减少了阻力，照样能够飞快地前进。
人们根据海豚皮肤结构的这一特点，制造了一种“人造海豚皮”。这种“人造海豚皮”厚2.5毫米，是由三层橡胶薄膜组成的。外边一层0.5毫米厚，质地光滑柔软，模仿海豚皮肤的外层。中间一层1.5毫米厚，做有许多乳头状突起，突起之间的空隙里灌满粘稠的硅树脂缓冲液，因而富有弹性，模仿海豚皮肤的内层。而里边一层是附着其他物体的支持板，厚0.5毫米。这种“人造海豚皮”具有很好的减小水的阻力的作用。把它贴在鱼雷的表面上，可以使鱼雷所受到的水的阻力减小一半。把这种“人造海豚皮”贴在小型船只的船壳表面，也能使航速显著提高。
人造舰船是靠螺旋桨的转动产生动力而前进的，鱼、鲸是靠尾鳍和躯干部的摆动产生动力向前游的，乌贼则独树一帜，是靠喷水前进的。乌贼身体的躯干部外面包着一层很厚的囊状的外套膜。外套膜在躯干部的腹面围成一个空腔——外套腔。乌贼头部的腹面有一喇叭形的管子，称为漏斗。
漏斗的细口的一端向外，喇叭口的部分向躯干内伸入，并开口在外套腔内。外套腔开口于头部下方，当外套膜舒张时，海水便由此口流入外套腔。当外套膜收缩时，外套腔开口也紧缩，从而迫使腔内的水流由漏斗口急速向外喷射而出，而喷水的反作用力就使乌贼朝相反的方向快速运动了。由于这种运动方式与火箭类似，而且乌贼在水中的运动又十分迅速，因此人们送给乌贼一个美妙的名字，叫做“水中火箭”。人们模仿这一原理，制成了靠喷水前进的“喷水船”。喷水船也装有柴油机，但它不是带动螺旋桨而是带动一种轴流泵。轴流泵转动的叶轮先把水吸进去，再从尾的喷水口把水猛烈地喷出去，由于反作用力而使船体向前行驶。喷水船的最大优点是既可在深水航道飞驰，又可在浅水域甚至浅滩上快速航行。
经过漫长的进化岁月的精雕细刻，水生动物的外部形态和内部结构对水中游泳的适应，已经达到了尽善尽美的程度。
人类的船舶设计师们要想使自己的设计更完美，还需仔细地去研究水生动物，在它们身上，或许会得到不少启示。
鳄鱼的眼泪
自然界是复杂而有趣的。人类要真正认识那些复杂而有趣的事物，往往需要走过一段很长很长的路程。科学的探索是有过程的。
鱼类是生活在水里的。那么，生活在水里的动物是否都是鱼呢？这个问题，现在看来是不值一提的。然而，在过去某一段时间之内，人们却是不甚清楚的。正因为如此，从人们口中才出现了象鲸鱼、墨斗鱼、章鱼、鳄鱼等错误的称呼。这些动物虽然都生活在水中，有的长相也似乎象鱼，但从动物分类学的角度仔细分析起来，它们却都不是鱼。随着科学的发展，人们才逐渐认识到鲸鱼是哺乳动物，墨斗鱼和章鱼是软体动物，而鳄鱼是爬行动物。只是由于习惯的说法，人们至今仍然沿袭了这些错误的称呼。
说起鳄鱼来，它的长相、习性以及生活史都是十分有趣的，人们对它也有着不小的误解。鳄鱼在地球上已经生活了两亿多年。这类动物在漫长的进化岁月里，目睹了爬行动物的兴盛、衰败和哺乳动物的兴起，也亲眼看到了人类在地球上的出现与成长。鳄鱼这类动物战胜了大自然带来的一次又一次的厄运，顽强地适应了环境，生存了下来。现在，世界上还有二十几种鳄类，大多生活在热带和亚热带的江河、湖泽和海湾。从非洲的尼罗河到北美的密西西比河，从我国的长江下游到印尼的苏门答腊，从印度的恒河流域到澳大利亚的海滨，都可以看到它们。
动物园里的飞禽走兽，都以它们各自特有的外貌、引人发笑的动作，吸引着成千上万的游客，尤其是青少年朋友。然而，在动物园的爬虫馆里，喜欢花费许多时间仔细观赏鳄鱼的人并不多。这大概是因为鳄鱼的样子丑陋、吓人，又老是一动不动地爬在池边，不象个“动”物的缘故吧。可是，在自然界里，它却完全是另一副模样。你也许还不知道，鳄鱼是一类多么凶猛的“猎手”！它们不但捕食鱼、蛙、螺、蚌之类小动物，有些还能捕食陆上的飞禽走兽哩。非洲的尼罗鳄甚至可以把一头体重与自己相当的水牛拉下水去吃掉，它几乎可以对付除开人类以外的一切对手。
鳄鱼在捕食猎物时，是十分凶残的，可谓毫不留情。
奇怪的是，人们却又发现，一些海生的鳄鱼在吞食牺牲品时，又总是流着“悲伤”的眼泪——根据人类对情感的理解，流眼泪应该是悲伤的表现。
可是，鳄鱼并不理会人们如何看它，它自有一定之规。眼泪尽管流，猎物照旧吃，世世代代如此正因为如此，人们便借用了“鳄鱼的眼泪”这句话，去形容那些假慈悲的伪君子。不过，对于鳄鱼来说，却是由于人们不了解它的生理特点而误解了它。
原来，鳄鱼的流泪，只不过是生理上的一种排泄现象，并不是什么情感的流露。这些鳄鱼由于生活在海水之中，体内吸取了多余的盐分，为了维持正常的生命活动，这些盐分是要不断排出体外的。鳄鱼肾脏的排泄功能不完善，向体外排泄多余盐分的工作是由盐腺去完成的。可巧，盐腺的出口正好位于眼睛附近，所以当鳄鱼一边吃着美味一边向外排泄多余的盐液时，就仿佛是从眼睛里流出了眼泪。
除了鳄鱼，海龟、海蛇等动物，也都生有类似的盐腺，此外，海鸥、海燕、信天翁等海鸟也在眼睛附近长有盐腺。排出的盐液流到鸟喙（鸟的嘴），又从喙尖流下去，看上去就好像是把海水喝进去又吐了出来。所有这些动物盐腺的构造基本相同。盐腺的中间是一根粗管，向四周分出几千根细管，这些细管又与血管交织在一起。由于特殊的生理作用，血液中多余的盐分不断地进入细管，并汇集到中间的粗管排出体外。这样，虽然动物喝进去的是盐分多的海水，但经盐腺去盐以后，机体实际上得到的却是生命活动所必需的淡水了。
除去海水的盐分，而使海水变成淡水的“海水淡化”技术，对于许多海洋动物来说，是性命攸关的事情。这一技术也是人类极力想要掌握的。因为海水虽多，但由于含有大量的盐分和多种化学元素，人们却不能饮用。所以，在海上作业或远洋航行时，人们都要携带大量的淡水以供食用。很显然，这是一件很不方便的事情。目前，人们虽然也已经制成了多种海水淡化器，但是由于结构复杂、效率较低，因此费用昂贵（人工淡化的水比油还贵）。寻找一种简便的、经济的海水淡化方法，仍然是摆在人类面前的一大难题。如果能够根据鳄鱼、海鸥等动物使得海水能够淡化的原理，研制成结构小巧、效率很高、成本低廉的“仿生去盐器”，那就将从根本上解决人们亟待攻克的海水淡化问题。这个问题的圆满解决，对于人类的航海和海洋开发事业将是一件了不起的事情。
最早的“飞行家”
飞机，对于人们来说，吸引力是很大的。孩子们喜欢看飞机、画飞机，立志长大以后开飞机、造飞机。大人们每个人也都有一个愿望，那就是想坐坐飞机，从蓝天上俯视祖国美丽的大地。
可是，青少年朋友，你们知道是谁最先飞上了天空？
“当然知道，”一定有人会说，“是美国的赖特兄弟。1903年，他们兄弟俩发明了世界上第一架飞机，那时候我们的爷爷还没有出生呢！”你们说的这段历史，完全属实。但是，却忽略了另外一个极重要的事情：首先飞上天空的并不是人类，而是那些能飞行的动物，它们才是地球上最早的“飞行家”。
人类在地球上诞生，距今不过三百万年。而在三亿年以前，已有第一批动物占领了天空，它们是一些低等的昆虫。大约又过了一亿年，鸟类也学会了飞行的技巧。现在，在我们上空飞翔的，有几千种鸟类，还有数量更多的有翅昆虫。也许，人们正是受到飞行动物的启示，才产生并实现了飞上天空的愿望。
人类造出第一架飞机之后，又经过一段时间的努力，终于又造出了形形色色的结构紧凑、机型新颖、操纵自如、平稳可靠的现代化飞机。人造飞机速度之快、载重量之大，早已是任何一种飞行动物无法相比的了。在飞行技巧上，人们渐渐地看不起那些最早的“飞行家”，把它们排斥在“航空俱乐部”
之外了。然而，就在飞机发明之后大约三十年，航空技术发展史上出现的一个重大事件，却重新引起了飞机设计师们对飞行动物的兴趣。
早期的飞机，由于航速比较慢，它的结构只要能够经受住飞行时的直接气动力（空气流动时产生的力），强度就算可以了。但是，到了30年代末、40年代初，飞机的速度达到了每小时500-600公里，有些强度本来符合要求的飞机，在飞行中竟会莫明其妙地碎成许多块。经过长时间的研究，人们反复寻找这种惨重事故的原因，终于弄清楚，原来这是由于速度快到一定程度之后，机身上产生的一种有害振动造成的破坏。
自然界中的一切物体，每时每刻都在以人眼觉察不到的幅度振动着。不同物体的这种自然振动，有着不同的振动频率（每秒钟振动的次数）。在飞行过程中，由于受到了外力的作用，机身必然要发生新的振动。如果外力反复在那里起作用，而且作用的频率又恰好和机身的自然振动频率一样，就会发生一种共振现象。就是说，这时机身振动的幅度（振幅）就将一次比一次大，经过一定时间之后，振幅就大到了使机翼、尾翼这些结构脆弱部位折断的程度。这种破坏性的有害振动，叫做颤振。
想个什么办法，可以有效地防止机翼颤振现象的发生呢？
飞机设计师们在探讨这个问题时，发现飞行动物们早就有了很好的抗颤振结构。这就是为什么从来没有人看到过飞行动物会在飞行过程中突然折断翅膀的原因所在。如果你仔细观察一下蜻蜓，就会看到在它的翅膀末端的前缘，长着一小块颜色和别处明显不同的的翅痣。
翅痣比周围稍厚，它就是虫翅膀的抗颤振结构。人们由此得到启示，飞机设计师们也采用了同样简单的办法，在副翼和在机翼的前缘加上了一个重物（叫做配重）。加上适当的配重之后，就调整了副翼和机心，颤振就不会发生，机翼颤振现象终于被消灭了。
动物体具有极其精巧的结构，昆虫翅膀上的翅痣又是一个很好的例子。由于昆虫和鸟类已经在空中飞行了上亿年，经过这漫长岁月的进化，它们身体各部分结构都已十分适应飞行这一习性了。这些动物的许多飞行技巧，也是任何飞机目前还做不到的，比如竖直向上飞升、垂直下降、陡然起飞、掉头飞行等等。鸟类是扑翼飞行的，直到现在为止，人类还造不出扑翼的飞行器。随着航空技术和飞机飞行机理的研究，人们对飞行动物的飞行原理也开展了广泛的研究。飞机设计师们意识到，即使在已经有了形形色色现代化飞机的今天，人类仍然需要借鉴昆虫和鸟类的飞行机理和它们的身体结构，以求进一步模仿飞行动物的特殊本领，不断提高飞机的性能，更快地发展航空技术。
在飞行中，昆虫翅膀的运动是很复杂的。科学家们通过一些精心设计的实验，发现昆虫翅膀末端优美而复杂的“8”字形运动，能够产生惊人的推进效率。昆虫的神经系统很好地控制着翅膀的运动，连续不断地改变着翅膀平面与气流方向所成的角度，以便使自身保持最佳飞行状态。神经系统的这种作用，实际上构成了一套极好的控制系统，它的性能要比目前人们造出来的自动驾驶仪好得多。深入地去研究昆虫飞行控制系统的工作原理，一定会给飞机设计师提供有益的启示。
人们在仔细研究昆虫飞行情况的基础上，按照昆虫的飞行原理制造了一种小型飞机模型。这种小飞机的机身是用塑料制作的，发动机只有几个马力，用无线电在地面操纵。它可以运载摄影机、气象仪等小件仪器升入高空，进行航空摄影和气象探测等项工作。这种飞机能以极小的速度飞行，也为许多工作提供了便利条件。人们还模仿昆虫翅膀制作了风车桨叶，使风车在风速很低（风很小）的情况下也能正常工作，而一般的风车必须当风达到一定风速之后才能工作。
青少年朋友们都知道，大多数昆虫的翅膀都是很薄的。例如，蜻蜓的每个翅膀只重5毫克，也不是说10000个翅膀才重一两。
就是这样单薄的翅膀，却能满足快速飞行对它所要求的强度和刚度，每秒钟可以扑动16-40次，使蜻蜓每小时可飞上50多公里。因此，弄清昆虫翅膀的结构原理，对飞机结构的改进一定大有好处。