共形阵布阵技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文共形阵布阵技术研究硕士研究生：储宇芬指导教师：蓝宇研究员学科、专业：水声工程论文主审人：洪连进教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文共形阵布阵技术研究硕士研究生：储宇芬指导教师：蓝宇研究员学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngTheStudyofConformalArrayLayou

2、tTechnologyCandidate:ChuYufenSupervisor:LanYuProf.AcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文

3、献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公

4、布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日共形阵布阵技术研究摘要为实现探测目标能力的增强，充分利用艇体空间，基阵的全艇覆盖是未来大规模舰艇的主要布阵方式。共形阵布阵技术研究可为今后潜艇、舰船等实现艇体基阵覆盖提供理论支持。首先，利用射线声学的基本原理及相位补偿原理对三种常规共形阵进行指向性特性分析，理论推导得到三种常规共形阵的指

5、向性函数以及各向同性噪声场下的阵增益，该阵增益只与阵型，阵元个数，阵元间距等布阵参数相关，并推导在相控时三种常规共形阵指向性以及各向同性噪声场下的阵增益，该相控阵增益除与布阵参数相关，还与阵列的相控角度相关。其次，通过Matlab软件对共形柱阵的不同布阵参数：圆弧部分阵元个数、单条离散线阵阵元个数、阵列层数与阵元间距波长比对自然和相控的指向性以及阵增益的影响做出分析。通过Matlab仿真计算得出垂直维倾斜角度对共形锥阵自然状态下和相控状态下指向性以及阵增益的影响规律；通过Matlab对不同垂直维阵元间隔角度进行仿真，得出共形球阵与相控共形球阵随垂直维间隔角度变化。可通过以上

6、规律结合实际能力，对阵列进行设计和布阵参数作出调整。然后，运用有限元建模软件Comsol与Matlab相结合，对刚性共形障板下阵元的指向性进行建模分析，对比仿真与理论结果发现，障板的有限性和不规则性对阵元指向性的影响较大；分析障板与水听器之间的垂直距离对于阵元指向性与共形阵指向特性的影响，障板可提高其前方水听器位置处的接收声压，提高了共形阵的阵增益；为防止阵元主瓣分裂，应将阵元与障板之间间距控制在四分之一波长内。最后，以三种常规共形阵垂直维不同引起垂直俯仰角的变化为依据，对非对称共形阵以及垂直错列共形阵展开研究。对垂直维采用离散线阵与圆弧阵的非对称共形阵进行分析，得出圆弧部

7、分以及离散线阵部分阵元个数比、离散线阵倾斜角度以及圆弧起始位置等布阵参数对非对称共形阵垂直俯仰范围的影响。利用Matlab对错列共形阵进行仿真，研究得出垂直错列共形柱阵、垂直错列共形锥阵以及垂直错列共形球阵均可实现在垂直方向扫描的无死角化；如果将扫描过程中阵增益的极差控制成1dB以内，应当将相邻母线同等次序水听器的垂直方向间距d控制在0.17至0.35个波长范围之内。关键词：共形阵；指向性；阵增益；共形障板；垂直俯仰哈尔滨工程大学硕士学位论文共形阵布阵技术研究ABSTRACTInordertoenhancethe