随着近年来海洋权益的争夺及海洋资源的开发被日益关注,水面无人艇因具有机动灵活、高速性、日常营运费用低、可代替人完成高强度或危险的任务等优点,得到了广泛的应用。水面无人艇优良的性能是其能够有效完成各项任务的前提和保证。为了能够设计出性能优良的无人艇,本文以快速性、横向和纵向自稳性综合较优的防滑行面飞溅的单体水面翼滑艇为研究对象,开展了快速性、自扶正性能、操纵性、耐波性等性能的研究,建立了航行性能综合优化数学模型,构造了基于设计变量的改进优化算法,编写了一套较为完整的水面无人翼滑艇综合优化软件。并对基于优化结果制作的高速翼滑艇模型开展了典型的试验研究,通过与未经优化的艇模进行对比,发现优化效果显著。此外,本文也将水面无人翼滑艇综合优化软件与系统辨识软件和响应面拟合软件进行整合,形成了一套较为完善的水面无人艇优化设计软件,并实现了基于“远程控制”技术的水面无人艇综合优化软件的共享使用。具体研究工作如下:(1)选用一类加装水翼和防飞溅条的翼滑艇作为研究对象,设计出适用于该类艇的艇型方案,通过建立几何模型,并采用Fine/Marine软件划分网格,进行了翼滑艇阻力数值分析,建立了该类艇体的阻力数据库。(2)依次构建了无人艇快速性、操纵性、耐波性及抗倾覆性优化目标函数及约束条件表达形式。其中快速性选择与海军系数相似的快速性衡准因子来表示,操纵性以直线稳定性和回转性等作为评价函数,耐波性选用横摇、纵摇和升沉指标作为评价函数,抗倾覆性以正浮初稳性高和翻转稳性高的相反数来描述。(3)结合多种优化算法及改进策略,编制出适合该类艇体的综合优化软件,选取不同算法进行综合优化分析。通过比较不同算法的优劣,选择一种适用于设计艇体的最优的优化方法,并将优化计算结果作为无人翼滑艇模型制作的依据之一。(4)对优化后的模型艇进行了典型的快速性、操纵性与耐波性试验,通过与现有同类型模型试验结果对比,发现优化设计艇模性能综合较优。另外,基于系统辨识思想,改编了无人艇回转运动、横摇及纵摇运动的系统辨识软件,对试验结果进行了辨识分析。通过分析实测数据与辨识拟合数据的误差,验证了软件具有良好的辨识效果。(5)将水面无人翼滑艇综合优化软件及改编的系统辨识和响应面拟合软件进行整合,设计了一套较为完善的无人艇优化设计软件。制作成可供安装的用户端应用程序,实现了软件的远程有偿使用。采用此方法,可明显缩短船舶的设计周期,也可丰富我国舰船研究设计理论方法。可为中小型船舶企业、研究所等提供使用指导及借鉴意义。