随着科技的飞速发展,无人化武器已经全面加入战争。空中和水下无人机在战争中发挥着越来越大的作用。未来海洋战争将是一体、联合、全维的智能战场。空中无人机具有快速性,水下无人机具有隐蔽性,它们在战争中都发挥着重要作用。跨域海洋机器人是既能够在空中快速飞行,又能够在水下潜行,还可以实现多次自主跨域功能的无人系统。跨域海洋机器人在未来战争中发挥着十分重要的作用。水空两用螺旋桨是跨域海洋机器人的动力装置,优化设计水空两用螺旋桨是十分必要和紧迫的工作。本文围绕水空两用螺旋桨优化设计展开,主要工作有:（1）本文基于现有的水下螺旋桨和空气螺旋桨设计方法,根据跨域海洋机器人螺旋桨的使用工况,结合水下和空中螺旋桨理论的优缺点,提出一种水空两用螺旋桨优化设计方法。本文选用升力线理论设计螺旋桨结构,选用升力线理论分析其在空气中性能,来优化设计水空两用螺旋桨。（2）本文结合升力线理论和片条理论计算特点,采用三次样条曲线,对螺旋桨弦长分布情况进行优化。根据水空两用螺旋桨设计工况,对螺旋桨进行优化设计,得出设计结果。利用三维建模软件Solidworks,建立螺旋桨三维模型,为后续流体力学仿真和实验测试做准备。（3）利用STAR-CCM软件对优化设计之后的螺旋桨进行流体力学仿真。文中建立了旋转区域和静止区域,之间采用交界面方法建立几何场景。采用STAR-CCM软件中的自动网格技术,对螺旋桨以及流域进行网格划分。该方法操作简单,计算精度高。基于以上方法,对螺旋桨仿真分析。总结仿真结果,与理论设计结果对比分析,验证理论计算的准确性。（4）对水空两用螺旋桨进行实验验证。首先根据实际需要,选择转速传感器和推力、扭矩传感器。根据传感器结构,设计空中和水下试验平台。在水下和空中分别测量螺旋桨在不同转速下的推力和扭矩信息,记录实验结果,与CFD仿真数据和理论计算数据对比分析,验证CFD方法和理论计算方法的准确性。