随着现代军事科学的快速发展,超高速电磁发射技术能够解决传统火炮发展遇到的诸多瓶颈问题,逐渐成为了各国研究的前沿领域。未来先进动能武器需要电磁发射技术为炮弹提供更远的射程、更快的速度以及更高的稳定性。电磁线圈炮可以在短时间内使弹丸获得极高的动能,并且具有较高的能量转换效率。但是线圈型电磁发射装置的物理机制呈现非线性、且影响因素众多,试验成本较高,通过仿真计算难以获得较为精确的发射性能。因此,如何精确建立线圈型发射装置的仿真模型,并充分考虑各因素的非线性影响,是进行该类型装置设计的关键。本文以单级线圈型发射装置为例,结合场-路耦合原理分析了装置的工作机理及主要影响因素,并建立了单级发射装置的仿真模型,实现了单级装置的参数优化;构建了单级线圈型发射装置的试验平台,获得了最优参数匹配下的输出特性,并与仿真结果进行了对比分析,验证模型的有效性;以此为基础,建立了多级线圈发射装置的仿真分析模型,并对系统中存在的电枢减速效应进行了多方面分析;以某大质量高速发射需求为应用背景,基于所建立的多级线圈发射仿真模型进行了系统设计及优化,并分析了电枢结构等对发射性能的影响。通过上述研究证明了影响线圈发射性能的主要因素为线圈的结构系数K和线圈电流波形的匹配程度。其中,K主要由线圈长度l和径向厚度r决定,一定条件下l越小r越大能够提供更大的K;线圈电流主要由电源参数决定,在高速发射时,电源电压越大电容越小能够提供效率更高的电流波形。电枢减速效应产生的物理原因为电枢具有感性效应,减小电枢的电阻分量能够减小电枢减速效应产生的影响。由于电枢感应电流具有趋肤效应,改变电枢结构为L型或绕线型可以显著提升系统发射性能,并且在高速发射系统中,铜电枢整体性能要优于铝电枢。上述结论能为实际工程应用提供理论指导,并最终服务于提高线圈发射性能的目标。