反潜飞机是活动于浅海环境潜艇的致命威胁,因此研究空气中声源激发浅海声场的特性,对于潜艇生存和对抗反潜直升机是一项迫切的任务。关于空气中点源激发水下声场特性的研究可以追溯到上世纪五十年代,研究方法主要采用射线理论和简正波理论。通常认为,关于水下探测直升机的作用距离仅为300-500m,对于此结果多采用射线理论解释。而对于浅海环境,海面和海底的边界作用不可忽略,此时应将浅海视为波导,加之直升机辐射信号是丰富的低频线谱与连续谱的叠加,故用波动理论分析更为合理。而将空气、水和海底建模,并分析空气中声速分布对空气中声源激发水下声场影响的报导较为罕见。而且关于空气中点源激发水下声场的研究主要集中在声压场方面,矢量场则少有人关注针对目前水下探测直升机的试验和理论的研究现状,本文主要做了以下工作：首先本文介绍了浅海环境水下平台探测直升机的海上试验情况。目标为某型直升机,接收为水下悬浮平台布放的矢量水听器。结果表明对直升机的探测距离至少可以达到7km。这与目前发表的文献中水下探测直升机仅有300-500m的作用距离相比有明显区别,具有一定的突破性。海试结果分析表明矢量水听器振速垂直分量的效果优于声压的。另一方面,由于直升机的运动,在水下可以接收到与空气中声速和水中声速相关的两类多普勒线谱。上述研究内容对于水下平台探测反潜机有着重要的意义。其次,开展了相关的理论研究工作。本文首先将空气、水和海底三层介质空间建模,即将空气层声速假定为Epstein分布、水和海底假定为均匀分布,推导了空气声源激发的声压场以及矢量场的形式解。通过分析表明当空气层为Epstein波导时,空气中点声源激发的水下声场中存在“水波”和“水面波”两种可以远距离传播的声波,其中“水波”是水层中的波导简正波,通过求解水波的本征方程表明当不考虑介质和海底吸收时,水波的本征方程存在虚部为零的实数解；“水面波”是一种非均匀波,其幅度沿深度方向按指数规律衰减,其声速介于与空气中表面声速和高空中声速之间,此类波与“侧面波”不同,可以远距离传播。水波与空气中的声速分布无关,而水面波则主要受受空气中的声速分布影响。当空气为Epstein波导时,在浅深度处可在远程监听直升机辐射的信号,且垂直振速效果优于声压的。最后通过数值计算,对于静止声源,本文给出了利用快速场程序(FFP)和简正波两种模型计算空气中点源激发声场的数值计算方法。分析了空气中声速分布以及声源参数对声场的影响,给出了各种对比条件下的数值计算结果。对于运动声源,首先分析了由于声源运动对水波简正波数目和有效深度的影响；其次利用一维波数积分的方法计算了空气中点源激发声场的波形。并计算了不同深度时域信号的LOFAR图,验证了当空气中声速为Epstein波导时,空气中声源激发的水下声场中确实存在两种,不同多普勒的声波,即水波和水面波,并通过数值计算表明当空气为Epstein波导时,在浅深度处可在远程监听直升机辐射的信号,且垂直振速效果优于声压的。海上试验数据分析结果、三层介质下的声场理论结果以及数值计算结果证明水下平台探测反潜机的作用距离远超过一般认识上的几百米距离限制,这为开拓水下平台对抗反潜机的战略战术提供了强有力的支撑。