深渊科学为当前海洋科学研究热点之一,备受全世界海洋科技研究者的关注,各类全海深潜水器应运而生。水下滑翔机作为一种以能耗低、噪声小、造价低著称的小型潜器,若能发展成为面向全海深范围的深渊研究试验平台,对深海探测装备的发展具有重要意义。浮力驱动系统作为水下滑翔机的动力源,对实现水下滑翔机全海深运行不可或缺。本文结合国内外深海潜水器浮力驱动系统的研究现状,设计了一套全海深水下滑翔机浮力驱动系统,通过仿真分析与试验测试,验证了该浮力驱动方案的可行性与深海适应性,并基于对球形浮力舱内部布局的研究,实现了全海深浮力驱动系统的性能优化。本文的主要研究内容与成果为:1)设计了全海深水下滑翔机的浮力驱动系统,并随全海深功能样机在马里亚纳海沟成功进行了深度为8213 m的下潜试验。2)采用了高效率、大浮力调节量的浮力驱动系统方案,解决了超高海水压力下的系统耐压密封问题,并实现了柱塞泵-电机特性的良好匹配,完成了浮力驱动系统的元件选型、辅助件设计与性能校验。3)利用AMESim液压系统仿真与自行搭建的浮力驱动系统试验平台,对浮力驱动系统进行了充分分析与测试。通过对比分析仿真数据与试验数据,得到了系统压力、流量、泵转速、转矩等基本特性,验证了浮力驱动系统的可靠性与工作稳定性;对不同外界压力、泵转速和工作模式下的浮力驱动系统进行仿真和试验,找出系统特性参数的变化规律,为提高系统效率、降低系统能耗提供了依据。4)针对球形舱内布局优化问题,建立了基于有限球族包络法的舱内布局模型。对全海深水下滑翔机的浮力驱动系统舱内布局进行了优化,利用改进遗传算法求解模型,获得了最优解,提高了浮力舱的空间利用率并优化了管路布置效果。布局优化模型将组件布局与管路寻优结合,有效地解决了带有组件和连接管路的布局优化问题,可供类似问题求解参考。