水下高速运动体是一种全新概念的水中兵器。通过空化器形成空泡把运动体包围，使其壳体与水分离，从而减少了运动体受到的阻力和摩擦力。因此运动体速度会明显提高，大约是传统水下武器速度的5～10倍。水下高速运动体与水唯一接触的是空化器和尾翼，这个细微的接触就会产生稳定性的问题。空泡的尺寸和空化器上阻力的大小受运动体速度和空化器尺寸形状的影响。本文研究了可变空化器的优点，它可以随着速度的变化来调节尺寸，而空化器尺寸的变化实际是为了维持在一定速度下空泡的最小长度及最小阻力。运动体航行时受到的局部阻力和推进力会使其发生纵向弯曲，而且非恒定的推进力会使运动体加速时产生振动形式的不稳定情况。通过研究这种弯曲和振动可以确定运动体的极限工作条件和预测它的稳定性极限。本文利用Bolotin方法也分析了波动推力时运动体稳定性的特点。最后研究了锥形壳体和加肋壳体的作用效果。为了使水下高速运动体保持良好的作战性能，其结构设计是非常重要的。运动体的结构必须设计成在荷载条件达到极限的情况下仍有较高的杀伤力，并满足振动频率等约束条件。本文研究了水下高速运动体结构优化问题，建立有限元模型后利用Matlab优化工具箱分析了质量达到最小时加强环和加劲肋的最佳尺寸和运动体壳体厚度。施加这两种加强杆件是为了提高壳体的稳定性，加强环可以减少水下高速运动体的振动。同时还优化了有利于生产制造的运动体加强部件结构，优化后的水下高速运动体质量虽略有增加，但使其稳定性提高，并且生产成本降低。