作为一种新型浮力驱动式水下航行器,水下滑翔机因其低能耗、长航程和低成本的特点,获得了越来越广泛的应用。由于海洋环境的高度复杂性和危险性,水下滑翔机的运动性能,主要包括运动特性、动稳定性和机动性,成为其设计初期的重要依据之一。随着深远海应用需求的增大,如何提高持续性大深度差航行环境中水下滑翔机的运动性能预测精度,是推进其应用的关键科学问题之一。在水下滑翔机运动特性方面,常规动力学模型忽略了海水深度变化所带来的影响,但由于海水深度变化引起的浮力变化与水下滑翔机驱动力（即净浮力）在同一数量级,因而造成对深海航行区域中运动特性的预测误差较大。在动稳定性和机动性方面,水下航行器的动稳定性和机动性评价模型与指标是基于其动力学模型而建立。由于自身独特的浮力驱动方式,水下滑翔机与潜艇、鱼雷和水下自航行器等螺旋桨驱动式水下航行器在动力学模型和工作方式上都存在显著差异。因此,水下滑翔机直接采用后者的动稳定性和机动性评价模型与指标并不合理,仍缺失适用的评价模型与指标;海水深度及水动力外形对其运动性能的影响特点也不明确。此外,常规的确定性方法由于忽略了水下滑翔机关键模型参数即海水密度和重浮心距离估计的不确定性,难以准确预测出水下滑翔机在真实海洋环境中运动性能参数的边界。针对常规动力学模型预测精度不高的问题,本文通过在动力学模型中融合海水密度和壳体压缩变形随海水深度的变化规律,提出了深海水下滑翔机精细动力学模型,研究了海水深度对其运动特性的影响机制,实现了其在深远海区域中运动特性的高精度预测。结果表明:海水深度变化引起的水下滑翔机净浮力变化,导致了其速度和纵倾角的不断减小、上浮下潜过程中运动参数的不对称性以及螺旋运动半径不断减小等特性。针对适用的水下滑翔机动稳定性和机动性评价模型与指标缺失问题,本文通过建立其适用的垂直面动力学模型以及动稳定性和机动性评价模型（即自由扰动方程和机动性方程）,提出了适用于水下滑翔机的动稳定性和机动性评价指标,研究了海水深度对其动稳定性和机动性的影响规律,实现了从动稳定性和机动性的角度对其设计的评价。结果表明:因特有浮力驱动方式的存在,水下滑翔机动稳定性和机动性评价模型与指标与其他水下航行器差别显著;由于海水深度变化引起了水下滑翔机速度的变化,进而显著影响了其动稳定性的变化规律;随着下潜深度的增加,水下滑翔机动稳定性增强,升速率增大。为明确水动力外形设计与运动性能之间的关系,并通过设计提升水下滑翔机的运动性能,本文以计算机视觉技术为基础,构建了一个新型可测攻角水下滑翔机实验平台,通过实验研究了水动力外形设计的关键结构即机翼翼型对其运动性能的影响规律,丰富了水下滑翔机的运动性能理论,对可变形机翼水下滑翔机的设计和运动性能研究具有重要意义。结果表明:增加机翼后缘弯折角,可使水下滑翔机在大纵倾角滑翔运动中仍保持较高的滑翔经济性;弯折机翼后缘（即非对称翼型）可以提升其动稳定性和升速特性;非弯折后缘机翼（即对称翼型）更适用于定深运动。针对模型参数估计不确定性所引起的运动性能预测误差大的问题,本文基于试验数据,通过概率统计和参数辨识的方法,建立了不确定性海水密度和重浮心距离的数学模型,研究了其对水下滑翔机动稳定性和机动性的影响特点,进一步提高了水下滑翔机运动性能的预测精度。结果表明:水下滑翔机运动性能的不确定性程度主要取决于海水密度随深度变化规律的不确定性;随着海水深度的增加,水下滑翔机动稳定性不确定性程度在降低,升速率的不确定性程度变化不明显。本文研究成果丰富了水下滑翔机动力学和运动性能理论,为推进其深远海应用,提供了模型基础、动稳定性和机动性评价指标以及运动策略,具有重要的指导意义和实用价值。