高速射弹入水过程涉及到穿越自由液面、湍动、相变等复杂的流动现象，具有强瞬时、非线性、高载荷的流动特征，入水过程的空泡形态及流体动力特性受到多种流场参数及射弹结构参数的影响。本文采用理论、实验和数值模拟相结合的方法，对高速射弹入水过程弹道特性、流体动力特性、空泡形态发展规律及空泡流场流动特性进行了系统深入的研究，主要研究内容如下：通过低速条件下的球体入水实验，对运动体入水空泡的发展过程及流体的流动规律进行了观察和分析。根据入水过程中空泡形态的变化规律，划分了入水过程的各个阶段，为后文高速射弹入水弹道、空泡流场流动特性的研究奠定了基础。分别采用基于能量守恒定律的理论方法及基于求解雷诺时均方程的数值模拟方法，对高速射弹入水空泡的发展规律、深闭合特性以及入水弹道变化规律开展了研究，对研究结果进行对比，证明了数值模拟方法的有效性。进一步采用数值模拟方法，研究和分析了入水空泡的表面闭合特性、空化效应等，获得了入水空泡流场的多相流动分布特性及压力场分布特性，给出了射弹入水过程中的压力载荷变化规律。针对初始入水速度、空气域压力及密度等流场参数对高速射弹入水过程的影响开展了数值模拟研究。分析了高速射弹入水弹道、空泡形态随流场参数的变化规律，获得了流场参数对空泡内部的空化效应、空泡表面闭合特性、空泡附近流域压力场及速度场分布的影响规律。采用理论与数值模拟相结合的方法，对自由液面处的空泡半径变化规律进行了研究，得到了影响该位置空泡半径的特征参数，不同头型及射弹密度条件下的理论结果与数值模拟结果对比，显示出较好的一致性。进一步通过数值模拟方法，研究了射弹不同头型、密度、后体长度、直径等参数对入水空泡形态发展、空泡扩张规律以及多相流场分布的影响，并给出了上述各参数对射弹头部压力载荷的影响规律。