水下潜航器是未来重要的水下作战力量，主要由动力系统、通信导航系统和有效载荷(如声呐、鱼雷等)等组成。其中，动力系统决定了潜航器的续航力和载荷能力，是水下潜航器最重要的分系统之一。目前，潜航器的动力系统主要有蓄电池、燃料电池、柴电动力、浮力推进四种。蓄电池和柴电动力发展相对成熟，燃料电池和浮力推进由于其高续航和静音性，是主要研发方向。
1.蓄电池
蓄电池是水下潜航器最传统的动力源，早期的潜航器采用银锌蓄电池、铅酸蓄电池等。21世纪以来，随着锂电池的发展日益成熟，其在潜航器中的应用也越来越普遍。最早用于潜航器的电池为锌银电池，为20世纪90年代通用的AUV电池，这种电池的比能量比较高，约为80-110Wh/kg，是当时铅酸电池的2-3倍，能持续大电流放电，在美国的近程水雷侦查系统NMRS、先进无人搜索系统AUSS、ODYSSEY
AUV，俄罗斯的MT.88 AUV、韩国的OKPL.6000
AUV上得以证明其优越性。但是锌银电池充电慢，经不住多次充放电，在低温环境中电池放电性能受影响大，含有银导致电池成本较高、而且维护费也不低等不足，目前少量的中小型AUV用这种电池。铅酸电池虽然能量密度较银锌电池和锂电池低，但由于其造价低、安全性好，在早期的潜航器和潜艇中都得到了广泛使用。“曼塔”(MANTA)大排量无人潜航器由美国海军水下战中心于1996年提出，该潜航器重14吨，使用铅酸蓄电池、泵喷推进，最高航速10kn，巡航速度5kn，耐力为4小时。它采用扁平形式，既可与舰艇联合执行任务，也可脱离母艇单独执行任务。
目前，锂电池是水下潜航器使用最广泛的蓄电池，锂电池技术也已经比较成熟。美国的Sail公司最早为REMUS100 AUV
设计了一款锂离子动力电池，电池的持续放电时间可供AUV使用 10-20
小时，而后许多公司采用串并联的方式将锂离子电池放电电压、电流以及容量提高，已经可以支撑中小型潜航器持续航行数天。目前，绝大多数潜航器使用锂电池作为动力电池。典型的例子有美国的REMUS100、BULS、Bluefin，俄罗斯的大键琴，法国的 ALISTER
系列、挪威的 HUGIN Ⅰ系列。2004 年左右，锂离子电池开始商业化，挪威国防研究局(FFI)开发了锂聚合物电池。成功应用于HUGIN 1000 AUV
上。HUGIN 1000
是一款军用战略AUV，它的首要任务是探测水雷，搭载聚合物锂离子电池，采用串联方式将单体电池连接起来，容量约为40Ah，放电电压为36-54V。一般在700W的负载下航速为4kn;峰值负载2kW时航速可达6kn。HUGIN 1000的锂子聚合物电池设计成模块化组合，每个电池模块在0.2C时能量大约5kWh。HUGIN
1000系统应用2个或3个模块，分别提供10或15kWh的电量。与商业化的聚合物电池相比，HUGIN
1000电池模块的比能量只有60Wh/kg，使用了合成泡沫防火墙设计以及金属电池外壳。
美国的Bluefin系列潜航器包括小型、中型和大型等各种型号。其中Bluefin-9就是该系列中最小型AUV，具有装卸简单、快速布放的优点，其电源为容量为1.5kWh的聚合物锂电池。之后的Bluefin-12仿照轻型鱼雷结构，将包装智能化，大大提高了电池的性能。Bluefin-12和Bluefin-12S都是采用聚合物锂电池作为电源，前者采用5个1.5kWh的电池组，后者采用7个电池组。Bluefin-21能探测到8平方海里范围内的水雷，电源为2个3.5kWh聚合物锂离子电池组。最大时速为4.5kn，在3kn的速度下可以续航25h。
美国亨廷顿英格尔斯工业公司(HII)研制的“海神(Proteus)”双模式水下无人潜航器在2017年高级海军技术演习(ANTX)期间成功完成了对抗性战斗空间的无人任务测试。它也是美海军大型水下无人潜航器的选项之一。该潜航器同样采用锂电池供电，电池配置为148kWh，两舷有效载荷舱搭载锂电池时可达296kWh。
由于锂电池的能量密度有限，为了进一步提高潜航器的续航力，西方各国开始将注意力转移到燃料电池上。目前，燃料电池推进的潜航器处于应用初期，未来有很大的发展空间，特别是对续航要求较高的大型潜航器。20世纪末，挪威FFI公司设计了属于半燃料电池范畴的铝/过氧化氢电池，这种电池具有260-400Wh/kg的能量密度，比锌银电池的3倍还要多，可以使潜航器续航能力增加30-40小时。1998年夏天，挪威国防部向挪威水下探索中心(NUI)交付了HUGIN II无人水下潜航器，HUGIN
II的动力源由2块铝/过氧化氢半燃料电池、一个600W 30V的直流/直流转换器、循环供应泵和电池的控制单元组成。HUGIN
II能够在水下连续运行36h，36h后浮出水面重新加注过氧化氢，100h后更换铝阳极。2001年，HUGIN II的改进型HUGIN
3000登台亮相，潜航器的体积由1.2m3增加到2.4m3，下潜深度由600m增加到3000m，电池的输出功率由600W增加到900W，能够在水下持续运行48h，电池也由4块增加到6块。
美国海军研究局从2015年开始研制大排量无人潜航器创新型原理样机(LDUUV-INP)，并陆续开展了续航力、自主性(包括自主导航、控制和通信)以及声呐等有效载荷的试验。该无人潜航器直径约1.5m，长13.5m，重量约10t，最高航速10kn，采用燃料电池动力系统，最高续航可达30天。美国海军已于2019年进行了LDUUV-INP的最终测试。
LDUUV-INP
LDUUV-INP使用的燃料电池类型目前尚未可知，美国在LDUUV计划期间为其研制了两种燃料电池，分别如下：
固体氧化物燃料电池
2012 年，美国海军研究署授予Fuel cell Energy公司380万美元研发合同，用于为LDUUV开发固体氧化物燃料电池(Solid Oxide
Fuel Cell，SOFC)推进系统。该系统以JP-10 燃油和液氧为燃料，可产生1800kWh的电能，满足LDUUV航行70d的需求。Fuel cell
Energy公司现已完成280kW固体氧化物燃料电池研制和2.8×104h寿命测试。
质子交换膜燃料电池
General
Atomics公司和Infinity公司联合研制了用于LDUUV的5kW质子交换膜燃料电池推进系统。其中，Infinity公司负责研制氢氧燃料电池，其特点是采用了先进的被动排水技术和简化的辅机设计。General
Atomics公司负责研制铝水反应制氢装置，已完成40h不间断测试。
3.柴电动力
柴电动力系统一般用在大型无人潜航器上，潜航时使用蓄电池，电量耗尽后浮出水面使用柴油发电机组充电，其原理与柴电潜艇类似。
“回声”号
美国波音公司和亨廷顿英格尔斯工业公司(HII)两家联合设计制造了“回声”号系列无人潜航器。其中，Echo
Voyager采用了油电混合的动力系统，在日常作业中靠电力进行驱动，但当电力不足时，则可使用燃油进行发电。数据显示它可以携带大约3800L的燃油，这些燃油的量可以供给其从美国旧金山行驶到中国香港，并且中途不需要进行补给，也可以说Echo
Voyager是一个可以横跨太平洋作战的兵器。它不仅具有长航能力，还有自带的声呐避障系统，以及惯性导航系统。
图表：Echo Voyager参数
美国一直持续推进超大型无人潜航器(小型无人潜艇)的研发，期望超大型无人潜航器最终能够携带巡航导弹、鱼雷、水雷和小型UUV执行远距离任务。下图为美国“虎鲸”(Orca)超大型无人潜航器概念图，它以Echo
Voyager潜航器为母型设计，中间加一个10米的有效载荷舱段。“虎鲸”在尾部布置有柴油机发电机组、蓄电池舱等动力与能源系统，并带有折倒式通气管和通信桅杆、X操纵面和泵喷推进器。
2017年10月，美海军已分别与波音公司、洛克希德·马丁公司签署“虎鲸”超大型水下无人潜航器的设计阶段合同，并于2019年2月13号与波音公司签订了4艘“虎鲸”超大型无人潜航器的研制合同。除了上述几种动力系统外，潜航器还有一种特殊的动力推进方式，即水下滑翔机采用的浮力推进，它依靠调节浮力实现升沉，借助水动力实现水中滑翔，可对复杂海洋环境进行长时续、大范围的观测与探测，如美国的Slocum
Underwater Glider，曾经用221天成功完成了不间断横渡大西洋的任务。
Slocum Underwater Glider结构2003年,美国Scripps海洋研究所和华盛顿大学在美国海军的支持下进行了大型飞翼式水下滑翔机X-Ray的开发，X-Ray是当时世界上最大的水下滑翔机，其设计滑翔速度为2.5m/s，翼展可达6.1m，重量超过900kg。2008年研发了其升级版Z-Ray,翼展达6m，重680kg，升阻比高达35:1。
2019年3月，DARPA在发布的2020财年预算申请中，新增了“海上导弹投送平台”(Maritime
Missileer)项目。随后在2021财年预算申请中，该项目被拆分为“蝠鲼”(Manta Ray)和“诺马斯”(No Manning Required
Ship)两个独立的项目。其中的“蝠鲼”项目旨在研发高效率、长航时的水下潜航器，将应用新型能源管理技术和海底能量收集技术以及低功率、高效率的水下推进系统。从DARPA披露的资料来看，“蝠鲼”项目很可能也融合了浮力推进技术，其外形与Z-Ray类似。
为了提升水下潜航器的续航时间，国外军事强国对其动力系统进行了多年研发改进，目前锂电池是中小型潜航器的主要动力源，但能量密度已经接近理论极限。燃料电池和浮力推进是最新的研发方向，可将潜航器续航时长提升数倍。对于大型潜航器，则开始采用与常规潜艇类似的柴电动力。
