超空泡减阻是一种新型技术,不但可以使航行器在水下超高速的前进,并且还能极大程度减小弹体所受阻力,减少阻力值高达90%以上,拥有非常好的减阻性能。由于超空泡的产生,必将使航行体部分或全部的包裹在空泡内,当航行体的速度在达到300～1000m/s这个区域内时,航行体将因各种各样的因素的影响,其尾部周期性的拍打空泡壁,而形成尾拍现象。在此运动环境下,由于有尾拍现象的碰撞作用,使得射弹自身的动力学特性变得特殊,且具有意义非凡的研究价值。本文以产生尾拍的航行体为研究对象,针对超空泡航行体的自身振动特性和动力学特性,运用MATLAB和Workbench等数值软件来进行模拟仿真分析,并结合尾拍载荷力的变化特点分析壳体结构的模态以及谐响应,并对具体壳体形式进行优化设计。主要研究内容如下:首先通过流体动力学理论知识求出尾拍力及速度的相关表达式;研究了不同空泡模型和半径公式,选择了本论文的空泡模型;分析尾拍产生的原因及条件,并在考虑耦合作用下的振动特点,将尾拍航行阶段分为:自由转动阶段和碰撞阶段。然后,对尾拍的两个阶段进一步研究。在自由转动阶段,运用Hamilton变分和Von-Karman变形理论,得到了耦合动力学控制方程,并应用数学推导得到航行体的横向振动频率表达式,然后研究系统振动特性与哪些因素有关;在碰撞阶段,基于理论的求解公式,得出尾拍两阶段的动力学表达式,并采用数值模拟分析得出尾拍碰撞载荷和初始角速度的变化规律,为后续工作提供研究基础。最后基于尾拍载荷的变化规律,分析不同壳体结构形式的结构响应,主要是模态以及谐响应分析,然后对具体壳体结构进行优化设计。建立不同形式壳体结构的模型,计算求得不同形式壳体结构的固有频率值,以便在谐响应分析时确定其发生破坏的危险频率,并应用Workbench仿真模拟,比较得出不同的壳体形式具有不同的特点,为以后壳体的进一步设计提供参考;针对六肋双层壳结构进行优化设计,在满足约束条件下得出了合理的壳体结构形式,使得壳体质量减轻,降低了生产成本。