随着水下作战武器的不断发展，水下弹体以及射弹入水等相关的攻防研究更是在各国相关领域得到了非常重大的关注并且已经取得了相当丰富的研究成果。另外，由高速运行的弹体或者碎片导致的飞行器燃油箱的穿孔以及损伤最终导致飞行器失效的情况也已多次出现并造成重大损失。为了提高射弹入水后弹体毁伤性能或者是为了提高液体容器及水下结构的抗毁伤性能，对射弹入水各方面性能的研究自然显得不可避免。在此背景下，本文重点研究高速刚性弹体侵彻有限容积水箱由产生的水锤效应引起的初始冲击波以及空泡相关的特性，为进一步对武器攻防研究等起到一定参考作用。本文在相关理论基础上，以实验研究为主并结合相应的实验结果利用有限元模拟软件ANSYS/AUTODYN-2D进行数值模拟分析，并结合最终的研究结果得到相关结论。本文以一级轻气炮和高速照相机为基础进行相关实验研究。分析结果表明，高速弹体入水产生的冲击波形态为半球形，与弹体的头型无关并得到典型的冲击波压力信号；弹体产生的初始冲击波强度沿着弹道方向向前逐渐衰减，采集点峰值压力介于其距离及距离平方倒数的大致范围之内，这种衰减特性与弹体头型有关，与速度以及靶板无明显的关系，其中靶板会对冲击波的强度有较大影响；初始冲击波强度随角度变化在半球球顶达到最大，沿球面向上下两侧逐渐衰减，衰减速度也越来越大，其整体的衰减特性曲线介于由其角度构成的三条正弦函数曲线之间，并且得到两种弹体随角度衰减特性存在不同之处；弹体入水后，针对弹体弹道稳定性以及产生空泡的典型特点就行了实验分析。通过对水下弹体速度衰减以及侵彻位移的分析得到了其相应的数学模型，并通过实验数据验证性的得到了球形弹体入水后新的空泡扩展模型；最后对射弹入水造成的靶板损伤进行了简单直观的分析。本文获得的研究成果为液体容器和水下结构的防护设计或者超空泡射弹的设计提供大量的实验和仿真数据以及相关的分析结果，具有一定的参考与指导意义。