水下航行器使用螺旋桨推进存在的效率不高、机动性和稳定性不足问题以及海洋生物扑翼推进方式的高效率、机动性和稳定性强的特点均得到了证实。所以,本文通过深入研究蝠鲼等海洋生物的外形结构和胸鳍运动方式,探索其采用扑翼推进方式的运动机理,解决推进结构设计的难题,并将设计的扑翼推进装置的元器件全部集成于机翼之上,可直接安装应用于现有的水下航行器中,依靠扑翼运动提供动力,水下航行器可实现各种水下运动,具体包括上浮、下潜、水平面直航和转弯等,具有机动性及操纵性好、稳定性强以及推进效率高等优点。这对于促进水下航行器的发展具有重要的作用。通过对蝠鲼外形及其胸鳍运动特点的分析,发现胸鳍的柔性变形对推力的产生具有重要的影响,同时胸鳍运动可以按照波动鳍推进方式和摆动鳍推进方式分解。在此基础上,建立了摆动鳍推进的物理模型,为设计仿生柔性扑翼推进装置提供了理论基础。以对蝠鲼胸鳍研究的理论为基础,设计并制造了一款新型的仿生柔性扑翼推进装置。重点解决了扑翼推进装置整体结构设计、耐压设计、防水密封设计、驱动方式等方面的难题,并创造性的在固定鳍条中加入了柔性铰链,将其设计为具有自适应能力的柔性鳍条,使其在运动过程中,柔性鳍条会自适应的旋转一定的角度,增加推进力,提高运动效率。设计的扑翼推进装置可以很好的在水中实现直航运动和回转运动等功能,较好地实现了与蝠鲼胸鳍类似的摆动鳍推进方式。对扑翼推进水下航行器进行受力分析,推导了水下航行器运动速度和运动效率与扑翼不同运动参数之间的函数关系,并得到了对应的变化规律。结果表明,柔性扑翼推进装置的运动效率比刚性扑翼的运动效率更高,扑翼推进水下航行器的运动效率在大部分情况下都比螺旋桨推进的运动效率更高。同时通过对偏航力矩进行对比分析,发现使用扑翼推进的水下航行器机动性更高。通过水池实验和海域实验研究,验证了设计方案的正确性和理论计算的准确性,对扑翼推进水下航行器进行了回转运动实验,结果表明扑翼推进比螺旋桨推进的转弯半径更小,航行机动性更佳。通过在深海基地的海域实验,验证了设计的扑翼推进装置的抗干扰能力。