当前声纳技术装备和探测模式正经历深刻的变革。集主/被动、多频段、多功能于一体以及多基地协同探测成为声纳技术未来的发展方向。由此而生的对抗主动探测目标强度控制技术也逐渐成为水声领域研究的热点。声学覆盖层作为目标强度控制的主要装备已经应用于工程,历经数代发展,但仍难以满足低频声隐身的设计需求,迫切需要开展能够有效降低水下目标声散射的新方法。针对回波贡献最大的镜反射回波,本课题通过研究目标外形与单站目标强度或回声强度的内在联系,结合优化算法与目标声散射数值计算方法,创造性的尝试建立一套对抗主动声纳探测水中目标声隐外形的优化方法,从而满足在一定探测角度范围、探测声波频段内,降低并调控目标强度或回声强度及角检测率的工程设计需求。为了直观地认识目标表面外形对其声散射回波的影响规律,本课题首先计算并分析了4种典型简单形状目标(长形椭球、圆台、圆柱、椭圆柱)及其不同外形参数下的变形体和3类简化潜艇模型(Benchmark潜艇、Be TSSi II潜艇和Los Angeles核潜艇)的目标强度空-频特性,初步显现外形设计对目标声散射的影响规律。受此启发,针对自由场中诸如UUV/水雷头部、潜艇等目标的声隐外形优化问题,将优化算法、目标外形数学描述与目标声散射数值计算方法三者相结合,分别发展了基于有限元声散射降维技术和板块元法目标声隐外形优化方法,实现了给定频段内自由场目标在设定声波入射角的声隐外形优化设计。在基于板块元法目标声隐外形优化方法中,针对非轴对称复杂潜艇目标,采用部件相位干涉叠加法,将复杂潜艇目标简化分解为艇体和指挥台围壳两个主要部分,借助COMSOL-MATLAB耦合模块,并利用建立的基于板块元的优化算法成功实现了复杂潜艇目标的声隐外形设计,优化设计后的潜艇外形光顺,在大部分的探测角度和频段内具有较低的目标强度、角检测率,充分体现了本文提出的优化方法的优势。针对Manta水雷等海底界面附近目标的声隐外形优化问题,本课题充分考虑目标与真实海洋环境相融的特点,基于板块元法,将优化方法的应用扩展为多传播路径叠加的声散射优化问题。针对收-发分置路径散射,将经典板块元法算法修正积分区域并考虑影区贡献的收-发分置情形。进而以COMSOL耦合MATLAB模块为平台,将目标表面外形与三维网格的自动剖分以及修正板块元法联合,同时以GA优化算法为控制手段,成功发展了针对沉底目标的声隐外形的优化方法。该方法能够在真实海底环境下实现给定频段内Manta水雷在给定掠射角范围时声隐外形自动优化设计。最后,本课题通过开展Benchmark潜艇缩比模型的声散射湖上试验,部分验证了本文利用板块元法计算非旋转体目标散射声场的准确性,间接保证了自由场中潜艇艇体和指挥台围壳声隐外形优化方法的有效性和准确性。本课题中所取得的研究成果将对潜艇、UUV/鱼雷、Manta水雷等水中目标的声隐外形设计具有一定指导意义和参考价值。