水下驻留 UUV是一种新型的水下航行器，其能够自主低速远程航行，在到达需要探测的港口、海峡之后能够长期驻留在海底并对周围环境进行探测，任务完成后，可二次启动自主返航。本文主要对无人水下航行器水下驻留所涉及的驻留方案、流体动力特性、着陆策略、着陆及驻留安全性、二次启动策略等若干方面进行了较为深入的研究。主要的研究工作及创新性成果归纳如下：　　1.无人水下航行器海底驻留方案设计　　（1）总体布局研究：应用多学科设计优化的方法，设计了低阻和低噪声的水下航行器流体动力外形；结合设计的流体动力外形，对其动静力布局进行了设计；利用经验公式，计算了海底驻留UUV的流体动力参数；初步分析了其机动性和稳定性。　　（2）提出了两种海底驻留方案——支撑杆驻留机构、锚泊驻留机构，研究了这两种驻留方案的工作原理并建立了三维虚拟样机；比较了这两种驻留机构的优缺点。　　（3）研究了变浮力系统的工作原理并建立了其三维虚拟样机。　　2.航行器大攻角及海底驻留流体动力特性分析　　利用计算流体力学的方法，对航行器外围流域划分结构化的六面体网格，模拟不同工况下航行器外围流场，研究航行器大攻角及海底驻留时的流体动力特性：　　（1）对无支撑机构、只有支撑机构以及有垂推有支撑机构3种模型不同攻角时93种工况下航行器的外围流场进行了模拟，得到了UUV大攻角时阻力系数、升力系数和俯仰力矩系数随着攻角的变化特性。　　（2）分析了垂推、支撑机构对航行器大攻角时流体动力特性的影响。　　（3）基于计算流体力学理论，模拟了支撑机构驻留UUV海底驻留时不同工况下的流场，得到了其海底受力随海底倾角、距海底距离、水流速度的变化特性。　　（4）研究了垂推对UUV海底受力特性的影响。　　（5）研究了锚泊式驻留UUV海底受力随距海底距离、水流速度的变化特性。　　3.无人水下航行器着陆策略及影响因素研究　　（1）建立了水下驻留UUV空间运动数学模型，对其操纵性进行了分析。　　（2）建立了变浮力系统对航行器受力影响的数学模型以及垂推作用力及控制的数学模型。　　（3）提出了四种着陆策略——注水自由下潜着陆策略、支撑机构伸出注水自由下潜着陆策略、垂推控制着陆策略、支撑机构伸出垂推控制着陆策略；建立了水下驻留UUV着陆仿真系统，研究了变浮力系统的注水质量、注水位置对四种着陆策略的影响。　　（4）分析了支撑机构、垂推对着陆过程的影响。　　（5）对无垂推锚泊式、无垂推支撑机构式、有垂推锚泊式、有垂推支撑机构式水下驻留UUV的着陆策略进行了分析与选择。　　4.无人水下航行器着陆及驻留安全性研究　　（1）基于有限元分析的方法，利用软件LS-DYNA，对UUV海底着陆时与海底碰撞的过程进行了模拟，得到了航行器应力、冲击力及能量随时间的变化曲线，评估了航行器着陆时的安全性。　　（2）建立了支撑式航行器海底驻留稳定性分析数学模型，得到了临界稳定状态下各参数之间的关系；研究了能够保持航行器海底稳定驻留的参数。　　（3）建立了锚链冲击力分析数学模型；分析了锚块质量、锚链直径、锚链长度对锚块下落时锚链冲击力的影响；分析了UUV正浮力、锚链直径、锚链长度对UUV上浮时锚链冲击力的影响；分析了正浮力、初始速度对UUV下落距离的影响。　　（4）建立了锚泊式UUV在定常海流下海底驻留稳定性分析数学模型，得到了UUV距海底距离与正浮力及锚链长度的关系，对锚泊式UUV海底驻留稳定性进行了分析。　　（5）根据航行器六自由度运动模型，分析了锚泊式UUV海底驻留时在小扰动下的运动状态并得到了锚链的作用力情况。　　5.二次启动策略及影响因素研究　　（1）建立了二次启动过程中变浮力系统给排水量随时间变化的数学模型；建立了二次启动过程中UUV头部、尾部距海底距离的数学模型；设计了垂推的控制律。　　（2）提出了两种二次启动策略——自由起浮二次启动策略和垂推控制二次启动策略；根据航行器的空间运动模型，研究了自由起浮及垂推控制两种二次启动策略及其影响因素，得到了UUV二次启动时各参数随变浮力系统位置的变化曲线。采用不同二次启动策略，对典型工况下UUV的二次启动过程进行了仿真。　　（3）分析了垂推对航行器二次启动参数的影响。　　（4）设计了航行器爬升时舵的控制律，对于有、无垂推的两种UUV海底二次启动及定深航行的完整过程进行了研究，得到了航行器主要参数的变化曲线。