在无人自治水下机器人的家族中，AUV因其可控性好、机动灵活的特点，在水文观测、地形地貌探测、热液羽流追踪等复杂海洋环境下的作业发挥着不可替代的作用，而后起之秀水下滑翔机则在长续航力、大深度剖面观测方面具有先天优势，这也使其成为当今大范围、多参量、高时空密度海洋观测装备的首选。但由于AUV和水下滑翔机驱动方式的单一，导致二者航行模式单一，从而带来如下两个问题:第一，从水下机器人技术发展的角度来看，驱动方式的单一会制约水下机器人航行效率的提高，从而限制了机器人续航力和作业范围的提高;第二，从应用需求的角度来看，航行模式单一会使水下机器人适用的作业场合和作业任务也相对单一。随着社会的进步和生产力的发展，当今海洋动力环境监测需要机器人能向更深、更远、更复杂的海洋环境进发，而单一的作业模式很难完全满足当前海洋科学与工程的需求，因此一种能将二者作业模式相结合并能发挥各自优势取长补短的新型装备将会弥补这个缺憾，混合驱动水下滑翔机可能具有这样的能力。　　混合驱动水下滑翔机是一种新概念水下机器人，它综合了浮力驱动水下滑翔机续航力强和螺旋桨驱动AUV机动性好的优点，克服了完全依靠浮力驱动水下滑翔机的抗流能力差、无直接水平航行能力的缺点，适用于复杂海流环境条件下，大范围与局部机动的综合海洋环境观测应用，混合驱动水下滑翔机的运动机理和理论知识也是当前发展长续航力AUV的理论基础和技术支撑，目前正逐渐成为水下机器人领域新的研究热点和发展趋势。　　本文结合国家自然科学基金课题“混合驱动水下滑翔机实现机理与控制问题研究（编号:51179183）”的课题需求，针对混合驱动水下滑翔机系统效率与运动建模的若干关键问题进行了深入系统的研究，主要研究内容包括混合驱动水下滑翔机实现机理与航行效率研究、混合驱动水下滑翔机专用可折叠螺旋桨驱动装置研究与实现、混合驱动水下滑翔机运动与建模问题研究以及混合驱动水下滑翔机实验平台开发与实验研究，详细内容如下:　　1、实现机理与航行效率研究。以第一性原理分析方法为理论基础，分别从受力分析角度和能量做功角度建立了混合驱动水下滑翔机垂直面内稳态运动下的AUV模式、Glider模式以及混合模式的理想航行效率模型和实际航行效率模型。分别从理想航行效率和实际航行效率两方面分别阐述了影响混合驱动水下滑翔机航行效率的因素。影响理想航行因素包括桨体比、翼体比以及滑翔角、俯仰角等，从理论上给出了提高不同航行模式下航行效率的办法;影响实际航行效率的因素包括航行速度、深度、滑翔角、螺旋桨转速以及负载功耗等，并定量分析了影响程度，分析的结论对实际作业中航行模式的选择具有指导意义。　　2、可折叠螺旋桨驱动装置数学建模与水动力性能分析。基于图谱法，本文开发了一种适用于混合驱动水下滑翔机的可折叠螺旋桨驱动装置，建立了可折叠螺旋桨的力平衡和力矩平衡模型，并采用CFD方法计算了可折叠螺旋桨在不同桨叶展开角时的敞水性能，获得了桨叶完全展开时不同进速系数时推进器的推力系数、转矩系数以及敞水效率，并获得了不同桨叶展开角时的水动力推力矩和水动力阻力矩，通过建立复位弹簧刚度模型，确定了可折叠推进装置的有效刚度范围、螺旋桨最低转速以及预设桨叶展开角，最后通过水池实验验证了可折叠螺旋桨驱动装置的功能。　　3、空间六自由度运动与建模。运用拉格朗日方程推导了混合驱动水下滑翔机三维空间六自由度动力学模型，本文所建动力学模型与传统水下滑翔机的动力学模型有一定的相似性，但是水动力对系统的作用机理不同;相对于其它类型的混合滑翔机，不同之处在于不同工况下可折叠螺旋桨水动力学模型不同。本文还通过CFD计算的方法和近似计算方法获取了混合驱动水下滑翔机的水动力系数。最后对混合驱动水下滑翔机动力学方程采用三阶龙格库塔方法进行了数值求解，在Matlab软件环境中实现了对混合驱动水下滑翔机不同航行模式三维空间运动的数值仿真。　　4、实验平台开发与实验分析。从混合驱动水下滑翔机的实现机理与功能特征出发，针对混合驱动水下滑翔机系统建模与仿真实验的结果，进行了混合驱动水下滑翔机的实验平台设计，重点针对AUV模式螺旋桨驱动舱段进行了详细设计。根据混合驱动水下滑翔机要达到三种航行模式能力需求，研制了一种将浮力驱动和螺旋桨驱动集于一体的混合驱动水下滑翔机实验平台，并将可折叠螺旋桨驱动装置置于系统的艉部舱段，通过湖上实验分别测试了混合驱动水下滑翔机在AUV模式、Glider模式以及混合模式下的空间回转航行性能和定深定向航行性能。