摘要
电磁发射技术是继传统火炮发射之后出现的一种新概念发射技术，不存在传统火炮点火时产生高温火焰和大量烟雾的情况，具有隐蔽性好等优点。作为电磁发射的最早形式，电磁线圈发射装置力学结构合理，其具有的弹丸和发射管道无机械接触不烧蚀、发射频率高且可控、使用寿命长、发射效率高等诸多优点必将体现在未来的军事应用之中。 本文主要对考虑重力因素的多级同步感应线圈发射过程进行研究，利用均匀试验设计方法以及模拟退火算法、改进粒子群算法对发射系统的关键参数进行优化来提高弹丸出口速度和发射效率等性能。主要内容包括以下方面。 首先，根据发射原理建立电磁线圈发射系统的电路模型以及动力学模型，并在有限元仿真软件Maxwell中对发射系统进行了2D建模仿真，求解得到发射过程中弹丸所受电磁力、驱动线圈放电电流、弹丸位置和速度等特性曲线。 其次，通过改进了均匀试验设计方法对发射过程进行研究，进行数次仿真试验分析了多级线圈垂直发射系统的触发位置对发射性能的影响，并基于多元非线性回归算法对试验结果进行分析，得到了表示弹丸最大发射速度与触发位置之间关系的回归方程，根据回归方程通过模拟退火算法和改进粒子群算法两种智能算法对触发位置进行优化，系统发射效率在优化后的触发位置下分别能够提高29.04%和32.49%。 最后，对小型线圈发射系统进行结构及电路设计，完成了试验装置的搭建，主要包括控制主板、驱动线圈模块、光电开关触发模块、电源升压模块、测速模块五个部分，基于均匀试验设计方法和改进粒子群算法对五级线圈发射系统的触发位置进行优化，对比优化前后的发射结果，发现系统的发射效率由6.16%提高到了10.18%，验证了本文所述优化方法的有效性，为将来大质量发射技术的优化提供了有价值的参考。
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