随着水下作业任务和功能需求的增加,水下航行器向复杂化和多元化趋势发展,水下航行器的探测和识别日益迫切。水中目标声散射特性是水下目标探测和识别的基础和前提,经过近十几年的快速发展,各类复杂结构的目标特性得到大量研究,包括加周期肋板或横舱壁、单双层壳、加横铺板、敷设声学覆盖层等,但其主体结构仍为单一的真空圆柱壳或双层舷间充水圆柱壳,少有圆柱壳轴向为填充不同介质的多舱段的情况,而分舱段圆柱壳是各类水下航行器的主要结构形式。目前部分充水的圆柱壳结构声散射特性研究较少,充水舱段和充空气舱段的混合形式结构的声散射特性对水中目标精细特征研究具有较高的现实意义。本文以分舱段圆柱壳为研究对象,分别对填充不同介质即空气-空气、空气-水、水-水的两舱段圆柱壳声散射特性展开研究。首先介绍了本文所采用的各种数值仿真计算方法,包括基于有限元的非轴对称激励下轴对称模型声散射快速计算方法、基于物理声学的板块元方法和基于稳相法积分的亮点模型方法,为本文研究对象的数值研究提供扎实的计算基础。然后以刚性圆柱壳为例,对上述三种数值方法进行了对比验证,确保本文数值计算的正确性。进而对填充空气-空气、空气-水、水-水的三类分舱段圆柱壳模型进行数值计算,获取了其声目标强度随频率和入射方位角变化的频率角度谱,对目标全方位的宽频段声散射干涉条纹进行分析,揭示了圆柱端面和舱段分界面亮点的几何回波干涉产生的“八”字形散射条纹、充液舱段引起的流体附加波,并分析了不同充液结构的特征差异等特性机理。最后在消声水池开展了三类分舱段圆柱壳模型声散射特性试验,详细介绍了该试验方案和数据处理方法,时域上通过对时域信号进行匹配滤波处理得到了距离-角度谱,深入分析了三类模型的回波结构和亮点分布,揭示了声波在充水舱段中存在多路径传播的特点,频域上通过对时域信号进行频域变换得到了频率-角度谱,其声散射干涉条纹与数值计算结果较为一致,完成了三种类型分舱段圆柱壳声散射机理的试验验证。总之,本文开展的分舱段圆柱壳声散射特性研究为各类水下航行器的目标特征库提供了一定数据支撑以及为水中目标主动声纳探测和识别奠定了理论基础。