敷设声学覆盖层的潜艇低频目标强度预报

摘要

潜艇是海军装备中相当重要的舰种，隐身性是其极为重要的一项性能，隐身性好的潜艇在作战时对敌方舰队具有巨大的威慑力。目标强度是描述潜艇隐身性的一项重要参数，目标强度越小，潜艇的隐身性能越好。目前，主要在潜艇表面敷设声学覆盖层以降低潜艇的目标强度，从而提高潜艇的隐身性能。板块元法是国内预报潜艇高频声目标强度常用的方法，可以快速有效地预报潜艇高频声目标强度。但是，随着声呐探测技术的发展，主动声呐的探测频率逐渐转向中低频，因此，潜艇低频声目标强度越来越重要，目前国内对于敷设覆盖层的潜艇中低频目标强度的预报还不成熟。 本文结合参数等效法与声学有限元法进行了潜艇低频声目标强度的预报。具体的工作如下： (1)用Virtual.Lab Acoustic软件计算了刚性球以及单层弹性钢球的目标强度，并分别与它们的理论解进行对比，验证Virtual.Lab Acoustic计算简单目标的目标强度的有效性。 (2)研究了参数等效法，利用反射系数相等的原理将带有空腔结构的覆盖层等效为均匀阻尼层。等效前声学覆盖层的反射系数可由充水阻抗法获得，等效后的反射系数可由多层介质理论获得。再结合遗传算法可反演得到等效后的材料参数。用圆柱型空腔以及圆台型空腔覆盖层验证了结构的声目标强度与反射系数有关，且验证了参数等效法的有效性。 (3)用Virtual.Lab Acoustic软件声学有限元模块结合自动匹配层(AML)技术，计算Benchmark潜艇模型的目标强度，并与国外的BASIS方法进行对比，两种方法的计算结果比较吻合，说明建立的Benchmark模型是有效的，Virtual.Lab Acoustic对于计算较复杂的刚性潜艇模型目标强度是有效的。 (4)将运用参数等效法获得的物理参数代入Virtual.Lab Acoustic软件中计算敷设声学覆盖层的潜艇的目标强度，与未敷设覆盖层的潜艇目标强度进行对比分析；再计算不同掠射角与不同分置角下敷设覆盖层的潜艇的目标强度。分析结果后得到了一定的声学规律。

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