50kg级水下自航行器（小型AUV），因具有航速快、机动性强、造价低的特点，在军事和海洋资源开发等领域越来越受到人们的重视。水下自航行器的动力来源于自身携带的能源，因此提高能源利用率成为衡量AUV性能的一个重要指标。研究表明，减小航行阻力是提高AUV能源利用率的一个重要手段。为此开展AUV外形优化，降低其航行阻力成为AUV研究的一个十分重要的课题。本文以设计一款低阻水下自航行器为研究目标，探索在保证一定排水量的前提下，减少AUV水阻力的有效方法。围绕这一目标，本文开展了以下几方面的研究：（1）根据课题提供的基础数据，在保证一定排水量的前提下，完成了水下自航行器原型机的低阻力外形设计，其主要包括主体的流线型回转体的剖面线型的选取、主体的水动力特性分析与设计，附体尾舵的翼型选取与设计，以及原型机的水动力性能分析。（2）在原型机外形的基础上，基于多学科设计优化软件Isight，采用多目标遗传优化设计方法，对原型机外形进行了多目标优化设计，其主要内容包括AUV模型的参数化设计、水动力计算的前后处理一体化与自动化、优化算法对计算结果的分析与处理，优化后外形与原型机的水动力性能分析对比。在保证一定排水量的前提下，获得了水下自航行器的最佳水动力外形，为以后的设计工作提供了依据。（3）在优化的水下自航行器外形基础上，按照模块化设计方法，完成了AUV系统结构的设计与加工，其主要内容包括耐压壳体的设计、舱体间的连接与密封、方向调节装置的设计、推进系统中螺旋桨的设计和主推电机的确定等。为同类型AUV设计与研发提供了参考依据。（4）通过近似计算获取了水下自航行器的水动力系数。采用等值椭球体及等值平板的理论，近似计算得到了加速度系数、速度系数、舵角系数、角速度系数等AUV的大部分水动力系数，为AUV的操纵性能分析和水下试验提供了依据。