随着攻防天平不断向进攻方倾斜,装甲车辆的战场生存环境越发恶劣。在21世纪,人类的城市化进入前所未有的高度,以摧毁敌方有生力量、控制战略资源、打击敌对政权为目的军事行动将更多的围绕城市展开,巷战不可避免。装甲车辆在城市中面临的威胁变的更加多样化,应大力发展主动防护系统,构成立体的多层次的装甲防护体系来有效面对巷战中多样的反坦克武器的进攻。相比传统主动防护系统,主动电磁装甲拥有反应速度快,储能安全,安装适应性好等特点。在可见的未来,随着化石能源消耗殆尽,装甲车辆将进入电力时代,电磁装甲能够更好的兼容全电坦克,并且使拦截初速更高的电磁炮弹丸成为可能。为了给主动电磁装甲的设计研发工作提供参考,本文以平面线圈式电磁弹射技术为研究对象,基于自制的发射装置,采用理论、实验和数值模拟相结合的办法,重点研究了发射过程中的能量转化问题。主要研究工作和取得成果如下:(1)根据平面线圈式电磁弹射器的工作原理,推导了其电路方程和运动方程。搭建了平面线圈式主动电磁装甲发射试验平台,该平台能够实现最大发射能量3kJ的飞板弹射,并实时记录飞板的飞行过程,计算飞板的发射初速,分析其发射能量转化率。(2)开展了不同储能参数,即不同的储能电容和初始充电电压下的电磁发射试验,采集了发射过程中线圈电流时程曲线并计算了飞板的发射初速得出了发射能量转化率,研究了发射基座放电损坏、续流硅堆、电容器的电容和充电电压对能量转化率的影响。相同加载条件下,应用Ansoft电磁场仿真软件对发射过程进行了仿真计算,对比了仿真和实验的结果,验证了仿真的合理性和准确性,并深入研究了续流硅堆及不同储能参数对发射能量转化率的影响规律和机理。研究结果表明:发射能量转化率随电容和初始充电电压的增加而升高,但是其增加率逐步降低;在相同储能下,续流硅堆能够大幅提升发射能量转化率。(3)从线圈的制作过程出发,分析得出了在线圈成型过程中决定性的几何参数,即铜带长度,铜带截面厚度,铜带截面高度,芯棒外径和发射基座内径。应用三维建模软件,构建了相应的几何模型并导入仿真计算了发射初速和线圈中的电流。研究了不同参数对发射能量转化率的影响,结果表明铜带长度为影响能量转化率的关键因素。在运动方程的基础上,推导得出了影响飞板发射初速的几个重要因素,并根据同轴圆环互感计算原理,计算了飞板和线圈间的互感,得出了在储能条件一定的情况下,飞板的发射初速和铜带的长度成正比的结论。(4)最后通过数值模拟的方法,研究了发射装置的封装(发射基座)对涡流损耗和飞板与线圈间互感的影响。计算了不同的封装材料、尺寸和封装相对线圈的安装位置下飞板和线圈间的互感、封装内的涡流损耗分布以及总的涡流损耗。最终发现高导磁材料能够压缩膛内主磁场,强化耦合,低导电材料能够减少封装中的感应涡流,降低涡流损耗。封装底部的涡流损耗大于侧壁,减小整体尺寸有利于减小涡流损耗,但是其效果受集肤效应影响,对飞板和线圈间的耦合影响较弱。增大封装底部相对线圈的安装位置能够大幅降低内部的感应涡流,但是削弱了飞板和线圈间的耦合。