1.课题的背景与意义

机械能、化学能和电能是广泛应用于军事的发射能源，随着军事技术的进步，能源的运用也在发生改变。人们从早期的弓箭、弩等机械能，慢慢发展到能运用火药等，但是随着人类军事需求的增加，火药的发射速度已经不能满足，所以人类从化学能发展到了电能,新一代的超高速电磁发射技术应运而生[1]。

目前，电磁炮大致可分为三类：线圈式电磁炮、轨道式电磁炮以及电热炮。线圈式电磁炮由身管和一系列固定加速线圈组成，线圈通电产生移动磁场，移动磁场向线圈电流施加洛伦兹力，使弹体获得加速[2]。轨道式电磁炮由两根平行轨道组成，弹体在轨道间滑行，当电源与轨道接通，电流通过一根轨道进入弹体，经弹体底部电枢进入另一根轨道，反向流回，电枢电流和轨道电流产生磁场相互作用的洛伦兹力，使弹体获得加速。电热炮是由一个常规身管及等离子体燃烧器组成，在燃烧器电极间放电产生电弧，使得电极间的速燃材料汽化，变成高温高压等离子体，使弹体获得加速[3]。

电磁发射技术就是把电磁能转化成动能，借助电磁力来做功的技术，他实际上是一种特殊电气传动装置。如果使用电磁发射技术可以使弹丸获得十几至几十千米/秒得速度，基于电磁发射的这一系列优点[4]，它在科学实验、武器装备、导弹防御系统、发射火箭、卫星和航空弹射器等许多领域有着极其广泛的应用。

2.课题的国内外研究现状的介绍以及应用

从20世纪80年代，电磁发射引起了各国军方的极大关注，纷纷投入大量的人力、物力对电磁发射进行实验研究，使得电磁发射技术在发射装置、发射重量、弹丸速度、大功率电源等方面的研究取得了一系列成果[5]。80年代初美国的苏伦斯#183;利弗莫尔国家实验室和洛斯#183;阿拉莫斯实验室协作，利用口2.7mm，长5m的轨道炮将2.2g的弹丸加速到10km/s的高速。他们使用的电源是一种磁通压缩发电机，能把爆炸能量转化成电能。美国桑迪亚国家实验室1986-1993年进行了一系列的基本实验，并建立了WARP-10模拟计算程序，大大推动了电磁发射技术的发展。在1990年已能把2.4kg的射弹推进到2.6km/s的速度[6]，具有了一般动能武器的实用水平，并于1992年开始了车载靶场实验，成为电磁发射技术研究的标志。近几年，美国陆军正在进行弹丸速度为2.5km/s-4km/s的电磁发射技术的研究，以作为未来主战坦克的主炮，形成新的反装甲能力。目前，美国仍处于领先的地位。

英国人研究电磁发射技术都是以军事应用为目的，他们主要是验证将电磁发射器这一高速的武器系统应用于未来的主战坦克作为其主要装备的潜力和可行性[7]。并建造了两台口径分别为90mm和40mm的导轨型实验装置，到 1996 年底分别进行了32次和31次发射实验，而且全部采用了固体电枢。目前，能将质量为 200g 的弹丸加速到 2km/s 的速度，将质量为 50g 的物体加速到3-4km/s 的速度[8]。

苏联在 1957年就开始了电磁发射技术的研究工作。但他们所进行的研究工作也主要集中于导轨型电磁发射器和电热化学炮及其供电电源上。目前俄国有 10 余个研究机构或科研小组进行电磁发射技术的研究工作，取得了一些有价值的成果[9]。为了促进电磁发射技术理论的提高和工程技术的发展，由美国陆军军备研研究和发展司令部以及国防高级研究规划局主办，在1980年召开了第一届电磁发射技术讨论会，以后每隔 2-3 年召开一次[10]。欧洲各国效仿美国，为推动电磁发射技术的进步，建立了”欧洲电磁发射技术讨论会”制度(EEMLS)。第一届会议于1988年9月在荷兰的德尔夫特(Delft)召开[11]。自1998年开始，这两个会议合并成立了”国际电磁发射技术委员会”，新机构成立的第一次会议也就是”第十届电磁发射技术讨论会”于2000年4月在美国的旧金山举行。

我国的电磁发射技术研究工作起步较晚，从80年代中期开始，我国的专家、学者作了一些理论和思想上的探索，推动了电磁发射技术在我国的发展[12]。目前，我国主要有7家组织在进行电磁发射装置的理论研究或部件性能单元技术的研 究工作，在各自的努力下，分别取得了一定的研究成果[13]。此外，国内尚有几家单位在进行电磁发射技术的研究。而中国电工技术学会电磁发射技术专委会2002 年8月成立，由专委会举办的首届电磁发射国际学术会议也于2004年8月在大连召开[14]。以上各成果基本上代表了电磁发射技术在中国的发展现状。由于资金等各种因素的限制，我们的实验研究只能限制在一定程度上，与国外相比，还有很大的差距。

3.线圈炮电磁过程动态仿真技术的设计课题应用前景