声学覆盖层是潜艇声隐身技术中的重要一环，其中含空腔覆盖层是实际工程中的一种重要模型，研究声波在其中的传播规律，分析吸声性能及声目标强度，具有不可忽视的学术价值与工程意义。本文通过对基本均质层、空腔覆盖层结构中的声传播计算及材料和结构参数的影响，同时对空腔的尺寸和构型进行优化，形成完整的处理框架，可为实际声学结构设计提供一定的参考。
　　首先，针对均质多层结构的吸声性能进行讨论。理论推导采用固体介质层间的连续关系，建立传递矩阵并求解反射和吸声系数，与COMSOL仿真软件的计算结果对比来验证理论方法的有效性。同时，对橡胶-钢层结构的影响参数分析表明，在一定范围内声波入射角度增大、橡胶吸声层的厚度增加可改善低频吸声性能。钢-水-钢形式的多层背衬层更容易形成驻波共振，使反射和吸声曲线峰谷值增多增强。
　　其次，对含空腔覆盖层的吸声性能展开研究。采用分层渐变等效方法，对周期性排布的单个圆柱腔体进行分析，将渐变空腔分解为多段均匀圆柱腔，求解单个圆柱腔单元控制方程得到轴向等效复波数，结合传递矩阵求得吸声系数。与COMSOL仿真结果对比，验证理论方法的有效性。分析不同腔形的吸声性能，结果表明，吸声峰值主要受整体结构的轴向振动和空腔谐振影响。孔径比的值保持不变，吸声系数也相同。静水压力使得声学覆盖层及空腔轴向方向压缩变形明显，高频时吸声系数峰值频率增大。
　　接着，考虑空腔覆盖层的均匀化等效及敷设于圆柱壳体结构时的目标强度计算。由遗传算法反演得到等效后均匀层的主要材料参数，对比等效前后两者的反射系数，验证有效性。在此基础上将等效后均匀层应用于无限长和有限长圆柱壳，以及锥-柱-球组合壳体上，计算结构的目标强度。研究表明，用等效后均匀层代替复杂的空腔层计算目标强度是比较准确的，相比于等效前精细化建模在计算效率上有显著优势。
　　最后，采用COMSOL中的优化模块，以计算频段内空腔覆盖层的吸声系数平均值作为目标函数，对覆盖层中空腔结构的尺寸、形状进行优化，有效提升了低频吸声和宽带吸声性能。