跨介质航行器是一种可在空中与水中两栖巡航并能自由穿越水气界面的新概念海空两栖无人航行器。跨介质航行器的研制需解决干飞、入水、潜行、出水四个运行模式的关键技术,航行器需要具备良好的入水性能,同时水下具有较小的流体阻力。本文选取翠鸟和龙虱两种生物作为仿生模本,运用组合仿生设计的思想,组合翠鸟和龙虱身体外形,兼顾空飞、水下潜行及入水多种运作模式,设计跨介质航行器的流体动力外形,分析其气动性能。运用三维扫描仪获取翠鸟和龙虱外形的点云数据,截取翠鸟头部和龙虱身体轮廓的特征曲线,通过拟合的方法光顺翠鸟头部和龙虱身体的特征曲线。在Matlab软件中选取傅里叶级数作为拟合模型,得到光顺后特征曲线的数学表达式。分别选取四阶贝塞尔曲线和三阶贝塞尔曲线作为翠鸟头部和龙虱身体的横截面曲线,在Catia软件分别生成翠鸟头部和龙虱身体的三维模型。以翠鸟体长参数为基准,将龙虱身体放大2.5倍,使之与翠鸟头部相结合,中间以脖子平滑过渡。航行器的机身采用翠鸟头部和龙虱身体的组合仿生模型,航行器尾翼采用V形尾翼布局,机翼选用NACA4415翼型生成的便后掠角的变体机翼。机翼分为内段翼和外段翼两段,外段翼通过旋转机构向后后掠角度,最大可后掠20°。通过风洞试验和数值模拟,研究了外段翼后掠不同角度时机翼的升阻特性,结果表明本文设计的变体机翼在外段翼后掠20°时,机翼的升力和阻力均会减小,以满足俯冲入水的需求。用Hypermesh软件对本文设计的跨介质航行器气动外形划分网格,运用基于SAS模型的数值模拟,分析跨介质航行器的气动特性和流场特性。在低速飞行时,航行器的升力系数和阻力系数受雷诺数影响不大。在航行器变体前后,升力系数和阻力系数随攻角变化的趋势保持一致,变体后的升力系数和阻力系数均降低。研究了龙虱身体占航行器不同比例时的气动性能,结果表明,当龙虱身体拉长时,航行器的气动阻力会减小。分析了机翼后掠变体跨介质航行器俯冲飞行的气动特性,结果表明,当速度为20m/s,在攻角α为20°,俯冲角γ为75°的工况下,俯冲飞行保持稳定。